Является ли водородная топливная ячейка автомобилем в вашем будущем?

В арене электромобилей появился новый соперник, на котором крупные игроки, включая Toyota и Honda, делают ставки большими. Это электрический автомобиль на топливных элементах, или FCEV.

FCEVs используют водород, кислород и катализатор для производства электричества на борту, устраняя тяжелые, громоздкие и дорогие аккумуляторные батареи, на которых полагаются электромобили с аккумулятором.

Резервуар топливного элемента может быть заполнен сжатым газообразным водородом за считанные минуты, что очень похоже на газирование обычного автомобиля. Это намного быстрее, чем часы, когда электричество аккумулятора может быть привязано к электрическому зарядному шнуру, а с помощью FCEVs, способных перемещаться на 250 или более миль между наполнителями, они могут обойти тревогу диапазона, которая усугубляет энтузиазм потребителей к электричеству.

Но на сегодняшний день на розничном рынке существует только две модели, а третий - для запуска в конце 2016 года. И продажи ограничены более крупными районами Лос-Анджелеса и Сан-Франциско / Силиконовой долины в Калифорнии, где проживает почти все малочисленная горстка водородозаправочных станций.

Автомобили с топливным элементом не дешевы. Сообщалось, что модели прототипов стоили производителям прохладных 1 млн долларов. Затраты значительно снизились с тех пор, но пока FCEVs ограничены покупателями с высоким доходом.

Тем не менее, почти каждый крупный автопроизводитель разрабатывает технологию топливных элементов, и ожидается, что к 2020 году ожидается, что около 20 моделей будут запущены в глобальном масштабе.

В вашем будущем может быть один, так что давайте посмотрим, что там, а также на плюсы и минусы автомобиля на топливных элементах.

Транспортные средства

Только для аренды Hyundai Tucson FCEV был первым на рынке, с 125 по дороге в США с середины 2014 года. Компактный внедорожник арендует за $ 499 в месяц в течение трех лет, включая бесплатное топливо, бесплатное обслуживание и страхование. Клиенты Hyundai Tucson FCEV могут также претендовать на $ 5000 из проекта California Clean Car Rebate.

В этом году был выпущен небольшой седан Toyota Mirai FCEV. Toyota арендует Mirai за 499 долларов в месяц в течение трех лет, имея бесплатное топливо и техническое обслуживание.

В то время как 80% из 270 Mirais, отправленных дилерам до сих пор, были сданы в аренду, вы также можете их купить. Toyota оценивает это на уровне 57 500 долл. США до 20 500 долл. США в виде потенциальных стимулов.

Должностные лица Toyota заявили, что, поскольку системы топливных элементов более легко масштабируются, чем аккумуляторные электрические системы, они ожидают использовать эту технологию в других моделях в будущем, включая более крупные транспортные средства, чем в настоящее время могут быть спроектированы с использованием аккумуляторных электрических технологий.

Следующий

Следующим топливным элементом на рынке электромобилей, который появится на рынке, станет Honda Clarity Fuel Cell, среднеразмерный седан, намеченный на конец 2016 года. Компания заявила, что будет нацелена на ежемесячную арендную плату в размере чуть менее 500 долларов США, исходя из прогнозируемой стоимости наклейки около 60 000 долларов США перед стимулами. Honda не сказала, будет ли она продавать автомобили (аккумуляторные электрические и подключаемые гибридные версии Clarity поступят позже).

Ford, Nissan и Daimler - что делает автомобили Mercedes-Benz - являются совместными разработками в области технологий топливных элементов. BMW работает с Toyota на собственном FCEV, а General Motors объединилась с Honda. Volkswagen, Audi и ряд китайских автопроизводителей также, как полагают, разрабатывают электрические автомобили на топливных элементах. Ожидается, что к 2020 году будут доступны транспортные средства от этих автопроизводителей.

Заправочные станции

По состоянию на середину 2016 года в США было всего 23 общедоступных водородных заправочных станций, из них 20 в Калифорнии. Вот почему Hyundai, Toyota и Honda ограничивают продажи этого штата прямо сейчас. На северо-востоке от Бостона до Нью-Йорка запланировано десяток водородных станций, первые четыре запланированные на открытие в 2017 году.

Калифорнийский план «водородная магистраль» предусматривает, что к 2020 году в штате будет открыто не менее 60 водородных станций, из которых 50 планируется провести к концу 2017 года. Недавно открытая водородная станция на полпути между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско теперь разрешает транспортные средства на топливных элементах чтобы путешествовать между этими двумя районами.

Технология

Автомобили на топливных элементах могут звучать футуристически, но их базовая технология более 175 лет. НАСА уже почти полвека использует топливные элементы для производства электроэнергии на космических аппаратах, а в 1959 году был выпущен первый современный топливный элемент - сельскохозяйственный трактор.

Топливный элемент, из которого они получают свое название, является термохимическим генератором, который пропускает под давлением водород через катализатор, такой как платина, и выделяет электроны водорода, чтобы обеспечить электроэнергию для электродвигателя автомобиля. Затем система объединяет молекулы водорода с кислородом из воздуха, чтобы охладить их и вытеснить «выхлоп» в виде потока водяного пара.

водород

Водород, который делает это возможным, не является технически топливом. Он просто несет электроны, которые являются сырьем для электричества, которое питает автомобиль. Для использования в автомобилях он сжимается до 10 000 фунтов на квадратный дюйм и измеряется по весу. На килограмм (2,2 фунта) этого сжатого водорода приходится примерно такое же количество энергии, как галлон бензина.

Поскольку энергосистемы топливных элементов сравнительно энергоэффективны, Toyota Mirai может проехать более 300 миль между заправками топливной системы на 5 кг. Более тяжелый Hyundai Tucson поставляет 265 миль на 5,5 кг водорода, а диапазон предстоящей Honda Clarity был предоставлен как «более 300 миль» с топливным баком примерно такого же размера, как у Toyota.

Поскольку использование водорода в качестве автомобильного топлива является настолько новым, его сложно сравнивать с стоимостью бензина. Toyota оценивает нынешнюю стоимость в 14 долларов за килограмм. Мирай может путешествовать более чем на 300 миль по 5 кг. Более широкое использование водорода в автомобилях снизило бы цену, как и любое топливо.

В то время как водород является легковоспламеняющимся, испытания различных производителей водородных резервуаров и исследователи из Университета Майами (Флорида) показали, что при авариях, которые нарушают водохранилища, газ ускользает вверх, а это означает, что любое пламя будет направлено вверх и в сторону от автомобиль. Запасы бензина, с другой стороны, тяжелее воздуха и будут собираться вокруг автомобиля в концентрациях, которые могут быть взрывоопасными. Поскольку водород в 14 раз легче воздуха, он быстро рассеивается, если он не находится в замкнутой области, такой как гараж.

Влияние на окружающую среду

Некоторые производители автомобилей с топливными элементами утверждают, что, хотя у транспортных средств нет выбросов выхлопных газов, для FCEV нет никакой экологической выгоды из-за парниковых газов, создаваемых в результате производства водорода, который чрезвычайно энергоемкий.

Тем не менее, большинство исследований правительства показывают, что на глобальном уровне электромобили топливных элементов более эффективны и менее опасны для окружающей среды, чем бензиновые и дизельные транспортные средства, в полном сопоставлении «топлива и топлива», влияющем на производство и использование топлива.

Если их водород не производится с использованием возобновляемых источников энергии, автомобили на топливных элементах менее энергоэффективны, чем батареи-электромобили. Сторонники утверждают, однако, что их больший диапазон делает их более удобными для потребителя.

Toyota Mirai на заправочной станции для водорода: фото через Toyota.

Джон О'Делл - давний автомобильный писатель, который освещал автомобили с альтернативным топливом для Los Angeles Times и Edmunds.com. Теперь он запускает веб-сайт The Green Car Guy. Электронная почта: [email protected].