Kỷ nguyên dẫn đầu ô tô hydro

Nguyên lý phản ứng hóa học của phương tiện trong tên lửa là giống nhau, và quãng đường lái xe có thể đạt gấp đôi so với Tesla. Đây là một chiếc xe chạy bằng nhiên liệu hydro. Nhưng trừ khi bạn sống ở California, bạn sẽ khó nhìn thấy chúng trên đường.

Ngày nay, xe điện chạy bằng pin sạc dường như đã trở thành mục tiêu. Những chiếc ô tô chạy bằng khí hydro, từng được ca ngợi là sức mạnh của tương lai, rất hiếm và tương đối mờ mịt. Trên thực tế, pin nhiên liệu có nhiều lợi thế cạnh tranh về quãng đường chạy xe và thời gian sạc. Chiếc xe chạy bằng hydro mà chúng ta đã hứa?

Mirai có hydro. Ảnh: Toyota

Điều đầu tiên cần biết: ô tô chạy bằng hydro là ô tô điện. Chúng ta có xu hướng cho rằng chỉ những loại xe có pin sạc như Tesla, Nissan Leaf hay Chevrolet Bolt mới là xe điện. Trên thực tế, ô tô chạy bằng hydro chạy bằng xăng, nhưng năng lượng chúng tạo ra là điện. Keith Wipke, Giám đốc Chương trình Thử nghiệm Công nghệ Tế bào Nhiên liệu và Hydro: Pin, Mỹ, cho biết. Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia cho biết. Pin lithium-ion hạng nặng trong Tesla Model S lưu trữ năng lượng dưới dạng dòng điện chạy giữa cực dương và cực âm. Pin nhiên liệu tạo ra điện bằng cách tạo ra phản ứng điện hóa giữa nhiên liệu (thường là hydro) và oxy trong không khí. Trong quá trình phản ứng, hydro và oxy kết hợp để tạo ra điện và nước vô hại. Nếu phản ứng học ban đầu đủ lớn, năng lượng được giải phóng sẽ giúp xe chuyển động.

Sự kết hợp cơ học và hóa học này tương tự như phản ứng hydro-oxy xảy ra trong động cơ tên lửa. Trong ô tô, năng lượng tạo ra được truyền qua pin nhiên liệu và sau đó được chuyển thành điện năng thay vì phát nổ. Những điều kiện này sẽ không tạo ra khí thải độc hại, đó là lý do tại sao pin nhiên liệu được kỳ vọng sẽ trở thành nguồn năng lượng tuyệt vời cho những chiếc ô tô trong tương lai. -Hydrogen một mình có thể. Quá trình được tạo ra bằng cách đảo ngược quá trình này được gọi là điện phân. Chúng ta truyền một dòng điện trong nước, phân chia các phân tử nước thành các nguyên tử hydro và oxy. Tuy nhiên, có một cách khác, thông thường hơn, khi hydro được sản xuất trên quy mô lớn từ khí trong một quá trình gọi là tái tạo metan bằng hơi nước. Tại đó, hơi nước ở nhiệt độ cao và áp suất cao sẽ được kết hợp với khí tự nhiên để tạo ra hydro.

Nó sẽ thải ra một ít CO2, vì vậy ngay cả hydro cũng không hoàn toàn sạch 100%. Tuy nhiên, nếu so sánh doanh thu với doanh thu do carbon dioxide tạo ra từ pin điện hoặc pin hybrid (đặc biệt là xe chạy bằng nhiên liệu hóa thạch), thì xe chạy bằng pin nhiên liệu gây hại cho môi trường nhiều hơn.

California đã thông qua các quy định, ít nhất 33% lượng hydro được sử dụng trong các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu phải đến từ năng lượng tái tạo và hy vọng sẽ đạt 100% trong tương lai. Điều này làm cho công nghệ này phù hợp với các loại pin tách pin khỏi hệ thống điện lưới. Công nghệ pin nhiên liệu có nhiều tác dụng tích cực, và điều cần cân nhắc duy nhất là giá cả. -Những chiếc Honda Clarity cơ bản có Hybro hàng ghế sau, hộc nhiên liệu dưới hàng ghế trước, mui xe vẫn còn nguyên.

Với sự phổ biến của xe điện, ngành công nghiệp ô tô ngày nay phải giải quyết hai vấn đề về động cơ chính. Đầu tiên, sẽ mất một khoảng thời gian để sạc đầy pin (nếu người lái không thể vào trạm sạc nhanh). Thứ hai, ngay cả khi đã sạc đầy ắc quy, hầu hết các xe ô tô chạy bằng ắc quy cũng chỉ đi được một nửa quãng đường so với ô tô chạy xăng truyền thống.

Xe chạy bằng pin nhiên liệu không có hai vấn đề này. . Hydro có thể được bơm vào ô tô nhanh như hydro được bơm vào xăng hoặc dầu động cơ. Sau khi bình xăng được sạc đầy, hoạt động của đường ống cũng không tồi. Toyota Mirai là mẫu sedan chạy pin nhiên liệu, hiện tại quãng đường ngắn nhất trước khi người lái phải dừng lại là 510 km. Điều này có nghĩa là nó được tối ưu hóa hơn 50% so với 354 km tiêu chuẩn của Tesla Model 3.

“Nếu bạn muốn biết tốc độ truyền năng lượng tới ô tô, thì câu trả lời là. Đây là 1-2 megawatt (MW). Khi bạn so sánh vớĐối với bộ sạc ắc quy ô tô điện tiêu chuẩn chỉ 2kW, mức chênh lệch sẽ là 1000 lần. Dễ hiểu tại sao phải sạc một chiếc ô tô điện lâu như vậy.

“Với hydro, những gì bạn đưa vào xe là phân tử,” Wipke giải thích. “Miễn là bạn có đủ áp suất và lực cản thấp, bạn có thể bơm nhiên liệu rất nhanh.” Một khi các phân tử này đi vào xe, sẽ có những khác biệt tinh tế. Giữa xe chạy pin nhiên liệu và xe điện. Pin ô tô điện nổi tiếng có hiệu suất đáng kinh ngạc. Ví dụ, Tesla Roaster đã tăng tốc từ 0 lên 100 km / h trong 1,9 giây, lập kỷ lục năm 2017. Nhưng theo Stephen Ellis, Giám đốc Phát triển Ô tô Hoa Kỳ của Honda, xe chạy bằng pin nhiên liệu có thể hiệu quả như xe điện. Vì vậy, tăng tốc. Ellis chia sẻ. “Trong mọi trường hợp, đây là một chiếc xe điện hoàn toàn, bạn có thể chọn bất kỳ loại động cơ điện nào để lắp đặt, không vấn đề gì.”

— Nhưng để được hưởng tất cả các lợi ích, hiện tại, chúng tôi phải chấp nhận mức giá cao. Giá thành của Honda Clarity phiên bản pin nhiên liệu gần như gấp đôi so với phiên bản chạy pin điện truyền thống. May mắn thay, điều này bao gồm chi phí nhiên liệu hiện tại. Khoảng 14 đô la cho mỗi kg hydro. Về mặt năng lượng, con số này tương đương 1,5 đô la Mỹ cho mỗi lít xăng. Giá xe ô tô và giá nhiên liệu sẽ giảm theo thời gian, nhưng hiện tại, mức chi phí này không mấy khả quan.

Màn hình của Mirai.

Giờ đây, chúng tôi tiếp tục đặt ra một trở ngại lớn đối với pin nhiên liệu dành cho xe cộ với các đặc tính sau: Khách hàng hầu như không thể lấy nhiên liệu bên ngoài California. Tổ chức Hợp tác Năng lượng California vận hành 40 trạm tiếp nhiên liệu hydro, hầu hết được đặt ở Los Angeles hoặc Vùng Vịnh. Nếu chủ sở hữu muốn đi bất cứ nơi nào khác trên Hoa Kỳ, rất tiếc là anh ta không có cơ hội.

“Người tiêu dùng thích xe chạy bằng pin nhiên liệu, nhưng thách thức thực sự là phải có đủ trạm tiếp nhiên liệu hydro. Để đáp ứng nhu cầu”, Wipke nói.

Mặc dù ngành công nghệ mới này có thể không đáp ứng được nhu cầu, Nhà cung cấp vẫn đang nghiên cứu Oblige. Họ sắp mở một nhà ga mới. Có hydro hàng tháng và chúng tôi đang nỗ lực để đạt được mục tiêu 200 trạm xăng ở California vào năm 2025. Tuy nhiên, ngay cả như vậy, con số này vẫn còn xa so với 8.500 cây xăng hiện tại và 17.000 cây xăng trong tiểu bang. Sạc pin. Ở các vùng khác của Hoa Kỳ, cơ sở hạ tầng hydro rất khan hiếm và xe chạy bằng pin nhiên liệu không được bán ở hầu hết các bang khác. Có hai đài truyền hình ở New York và Connecticut, nhưng Vepke cho biết đài truyền hình mới nhất chậm hơn California 5 năm. Cùng với mật độ và môi trường chính trị, khu vực này rõ ràng là một bước ngoặt cho một đợt bùng nổ công nghệ hydro tiếp theo. Tuy nhiên, việc xây dựng một mạng lưới lớn ở California khó hơn nhiều so với ở California.

“Thử thách không chỉ giới hạn ở một bang. Nó cũng phải mang nhiều người đến với nhau hơn và khiến họ cảm thấy thoải mái. Với công nghệ này, quá trình diễn ra chậm hơn”, Wipke nói thêm: – Anh ấy dự đoán rằng nhiên liệu Sẽ mất vài năm để ô tô chạy pin trở thành một phương thức giao thông mới. Mặc dù ô tô hybrid và ô tô truyền thống của cơ sở hạ tầng xe điện đã phát triển tốt, Wipke tin rằng ô tô chạy bằng hydro có thể lấp đầy khoảng trống. .

“Một trong những lý do tại sao các nhà sản xuất ô tô rất hào hứng với hydro là nó giúp thiết lập nền tảng phương tiện không phát thải, có thể thay thế hoàn toàn bất kỳ phương tiện hiện có nào trong danh mục sản phẩm. Nó có đủ sức kéo và Xe tải lớn hoặc xe SUV đủ lâu để thay thế các mẫu xe truyền thống sẽ đặt ra thách thức đối với công nghệ pin, nhưng đối với pin hydro, điều này không quan trọng. “

Một số loại phương tiện đã xuất hiện hoặc đang được phát triển. General Motors đang phát triển xe bán tải, Hyundai Motors đang giới thiệu những chiếc SUV, và Toyota Motor đã thiết kế và thử nghiệm xe kéo trong ba năm. Tất cả các xe đều sử dụng công nghệ pin nhiên liệu. Kể từ năm 2016, Quận Cam đã thử nghiệm xe buýt công nghệ này và có 25 trạm xe buýt như vậy đang hoạt động ở Hoa Kỳ. Wipke và Ellis dự đoán rằng sẽ chỉ có một lần tiếp nhiên liệu hydro trong nhiều thập kỷ. Các nhà ga và ô tô chạy hydro sẽ có một tương lai tươi sáng ở khắp mọi nơi.àng (theo dân gian)