Je vaše palivo s vodíkovými palivovými články?

V aréně elektrického vozu je nový soutěžící, na kterém některé velké hráče, včetně Toyoty a Hondy, sázejí velké. Je to elektrické vozidlo s palivovými články nebo FCEV.

FCEV používají vodík, kyslík a katalyzátor k výrobě elektřiny na palubě, čímž eliminují těžké, objemné a drahé akumulátory, na kterých se spoléhají baterie s elektrickými bateriemi.

Nádrž palivového automobilu může být během několika minut naplněna stlačeným vodíkovým plynem, podobně jako u konvenčního automobilu. To je mnohem rychlejší než hodiny, kdy může elektrická baterie strávit vázanou elektrickou nabíjecí šňůrou, a když FCEV mohou cestovat 250 nebo více kilometrů mezi náplněmi, mohou se vyhnout úzkému rozsahu, který utlumil spotřebitelské nadšení pro elektrický proud.

K dnešnímu dni však na maloobchodním trhu existují pouze dva modely, z nichž třetina je určena k uvedení na trh do konce roku 2016. A prodeje jsou omezeny na větší Los Angeles a San Francisco / Silicon Valley oblasti Kalifornie, domů téměř všech národ má málo vodíkových čerpacích stanic.

Palivové automobily nejsou levné. Modely prototypů uváděly, že výrobcům stojí 1 milion dolarů. Náklady od té doby výrazně klesly, avšak zatím jsou FCEV omezeny na zákazníky s vyššími příjmy.

Přesto téměř každý významný výrobce automobilů vyvíjí technologii palivových článků, přičemž se předpokládá, že do roku 2020 bude celosvětově zahájeno téměř desítky modelů.

V budoucnu může být jedna, a tak se podívejme na to, co je tam a na plusy a minusy palivových článků.

Vozidla

Nejprve na trhu pronikla pouze leasingová společnost Hyundai Tucson FCEV, od počátku roku 2014 byla na silnici ve Spojených státech 125. Kompaktní SUV pronajme za 499 dolarů měsíčně po dobu tří let, což zahrnuje bezplatné pohonné hmoty, bezplatnou údržbu a pojištění. Zákazníci Hyundai Tucson FCEV mohou také získat nárok na částku 5 000 dolarů z projektu California Clean Vehicle Refund.

Malý sedan Toyoty Mirai FCEV byl zahájen počátkem tohoto roku. Toyota pronajímá Mirai za 499 dolarů měsíčně po dobu tří let, s bezplatným palivem a údržbou.

Zatímco 80% z 270 vozů Mirais zaslaných do autorizovaných prodejních míst zatím bylo pronajato, můžete si je také koupit. Toyota je cena 57,500 dolarů před potenciálními pobídkami 20,500 dolarů.

Představitelé společnosti Toyota uvedli, že vzhledem k tomu, že palivové články jsou snadněji škálovatelné než systémy s bateriemi, očekávají, že v budoucnu budou využívat tuto technologii i v jiných modelech, včetně větších vozidel, která mohou být v současné době navržena s akumulátorovou elektrickou technologií.

Nahoru další

Dalším elektrickým vozidlem s palivovými články, které se dostalo na trh, bude Honda's Clarity Fuel Cell, střednědobý sedan navržený pro koncem roku 2016. Společnost uvedla, že bude zaměřena na měsíční nájemné za méně než 500 dolarů, a to na základě předpokládané ceny nálepky o hodnotě přibližně 60 000 dolarů před pobídkami. Honda neřekla, zda se budou prodávat i automobily (baterie-elektrický a plug-in hybridní verze Clarity přicházejí později).

Ford, Nissan a Daimler - které vyrábějí automobily značky Mercedes-Benz - společně vyvíjejí technologii palivových článků. BMW spolupracuje s Toyoty na vlastním FCEV a General Motors se spojil s Honda. Volkswagen, Audi a řada čínských automobilů se také domnívají, že vyvíjejí elektrická auta s palivovými články. Vozidla z těchto automobilů se očekávají do roku 2020.

Napájecí stanice

Od poloviny roku 2016 bylo ve Spojených státech pouhých 23 veřejně dostupných stanic na plnění vodíkem, z nichž 20 v Kalifornii. To je důvod, proč Hyundai, Toyota a Honda omezují prodej tohoto státu právě teď. Deset vodíkových stanic je rozděleno na severovýchod, od Bostonu po New York, přičemž první čtyři budou otevřeny v roce 2017.

Kalifornský plán vodíkových dálnic vyzývá k tomu, aby do roku 2020 bylo v zemi otevřeno nejméně 60 vodíkových stanic, z nichž 50 je naplánováno do konce roku 2017. Nedávno otevřená vodíková stanice na půli cesty mezi Los Angeles a San Francistem nyní umožňuje vozidlům s palivovými články cestovat mezi oběma oblastmi.

Technologie

Palivová vozidla mohou znít jako futuristická, ale jejich základní technologie je stará více než 175 let. NASA využívá palivové články k výrobě elektřiny na kosmických lodích již téměř půl století a první moderní palivový článek - zemědělský traktor - byl představen v roce 1959.

Palivová buňka, ze které dostanou své jméno, je termochemický generátor, který prochází vodíkem pod tlakem přes katalyzátor, jako je platina, a extrahuje vodíkové elektrony, aby poskytl energii pro elektrický motor vozidla. Systém pak kombinuje molekuly vodíku s kyslíkem ze vzduchu, aby je ochlazoval a vytlačil "výfuk" jako proud vodní páry.

Vodík

Vodík, který to umožňuje, není technicky palivo. Jedině nese elektrony, které jsou surovinou pro elektrickou energii, která pohání vozidlo. Pro použití v automobilovém průmyslu je komprimován na 10 000 liber na čtvereční palec a měřen podle hmotnosti. Kilo (2,2 liber) tohoto stlačeného vodíku nese přibližně stejné množství energie jako galon benzínu.

Vzhledem k tomu, že energetické systémy palivových článků jsou poměrně energeticky účinné, Toyota Mirai může cestovat mezi náplněmi palivového systému o hmotnosti 5 kg více než 300 mil. Těžší Hyundai Tucson dodává 265 mil na 5,5 kg vodíku a rozsah nadcházející Honda Clarity byl uveden jako "více než 300 mil" s palivovou nádrž o stejné velikosti jako Toyota je.

Vzhledem k tomu, že použití vodíku jako pohonné hmoty je tak nové, je těžké jej porovnávat s cenami benzinu. Toyota uvádí své současné náklady na 14 dolarů za kilogram. Mirai může na svých 5 kg cestovat více než 300 mil. Větší využívání vodíku v automobilech by snížilo cenu, jako u všech druhů paliva.

Zatímco vodík je vysoce hořlavý, zkoušky provedené různými výrobci vodíkových nádrží a výzkumnými pracovníky na univerzitě v Miami (Florida) ukázaly, že při nehodách, které porušují vodíkové nádrže, plyn uniká nahoru, což znamená, že jakýkoli plamen by směřoval nahoru a daleko od Vozidlo. Benzínové výpary jsou naopak těžší než vzduch a budou se kolem vozidla v koncentracích, které mohou být výbušné. Vzhledem k tomu, že vodík je 14 krát lehčí než vzduch, rychle se rozptýlí, pokud není v uzavřené oblasti, například v garáži.

Dopady na životní prostředí

Někteří autoři zneužívající palivové články tvrdí, že zatímco vozidla nemají žádné emise z výfuku, neexistuje žádný ekologický přínos pro FCEV kvůli skleníkovým plynům vytvořeným produkcí vodíku, která je obrovsky energeticky náročná.

Většina vládních studií však ukazuje, že v celosvětovém měřítku jsou elektrická vozidla s palivovými články účinnější a méně škodlivá pro životní prostředí než vozidla s benzínovým a naftovým motorem, a to v úplném srovnání vlivu výroby a používání paliva.

Pokud se jejich vodík vyrábí z obnovitelných zdrojů energie, automobily palivových článků jsou méně energeticky úsporné než baterie s elektrickým pohonem. Zástupci se však domnívají, že jejich větší rozmezí je činí spotřebiteli příjemnější.

Toyota Mirai na vodíkové palivové stanici: fotografie přes Toyotu.

John O'Dell je dlouholetý spisovatel automobilového průmyslu, který pro Los Angeles Times a Edmunds.com zastřešil automobily s alternativním palivem. Nyní běží na webu The Green Car Guy. E-mail: [email protected].