Kỷ nguyên dẫn đầu ô tô hydro

• Xe xanh
• 2020-11-02

Nguyên lý phản ứng hóa học của phương tiện trong tên lửa là giống nhau, và quãng đường lái được gấp đôi 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. Pin nhiên liệu thực sự có nhiều lợi thế cạnh tranh, cả về quãng đường ô tô di chuyển và thời gian sạc.

Vậy điều gì đã xảy ra với chiếc xe? 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 được trang bị Hybro ở hàng ghế sau, và bình xăng dưới hàng ghế trước vẫn nằm trong mui xe.

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 ở quãng đường 354 km, nó tối ưu hơn 50% so với Tesla Model 3 tiêu chuẩn.

“Nếu bạn muốn biết tốc độ truyền năng lượng tới ô tô, câu trả lời là. Nó là 1-2 MW (megawatt), Wipke nói. Khi bạn so sánh vớĐối với bộ sạc ắc quy ô tô điện tiêu chuẩn chỉ 2kW, mức chênh lệch sẽ là 1000 lần. Chúng ta có thể dễ dàng hiểu tại sao phải mất nhiều thời gian để sạc một chiếc xe điện.

“Với hydro, những gì chúng tôi 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. Tuy nhiên, 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.

“Với đủ động cơ, chiếc Honda Clarity chạy bằng hydro cũng có thể đóng một vai trò nào đó. Nó tăng tốc như thế này. Ellis chia sẻ.” Dù sao, đây là một chiếc xe hoàn toàn bằng điện. Bạn có thể chọn bất kỳ loại động cơ điện nào để lắp đặt, không vấn đề gì. . “

— Nhưng để được hưởng mọi lợi ích, hiện tại, chúng tôi phải chấp nhận mức giá cao. Giá thành của phiên bản pin nhiên liệu Honda Clarity gần như gấp đôi so với phiên bản chạy pin truyền thống. Rất may là đã bao gồm nhiên liệu hiện tại Chi phí. Khoảng 14 đô la Mỹ cho mỗi kg hydro. Về mặt năng lượng, con số này tương đương với 1,5 đô la Mỹ cho mỗi lít xăng. Chi phí cho ô tô và nhiên liệu sẽ giảm theo thời gian, nhưng hiện tại, chi phí này không khả quan lắm. – — Trình diễn của Mirai. Pin nhiên liệu: Trên thực tế, khách hàng không thể tiếp nhiên liệu bên ngoài California. Hợp tác năng lượng California điều hành 40 trạm tiếp nhiên liệu hydro, hầu hết nằm ở Los Angeles hoặc Bay Area. Nếu chủ sở hữu ô tô muốn đến Hoa Kỳ Không nơi nào khác, thật tiếc khi anh ấy không có cơ hội.

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

Mặc dù ngành công nghiệp với công nghệ mới này có thể không đáp ứng được nhu cầu, nhưng các nhà cung cấp vẫn đang nghiên cứu Oblige. Họ sắp mở một trạm mới. Hydro được sử dụng hàng tháng và cố gắng đạt được Mục tiêu 200 trạm sạc ở California sẽ đạt được vào năm 2025. Tuy nhiên, ngay cả như vậy, con số này vẫn còn kém xa so với 8.500 trạm xăng hiện tại của tiểu bang và 17.000 trạm sạc khác. Ở các vùng khác của Hoa Kỳ, cơ sở hạ tầng hydro khan hiếm và hầu hết Các phương tiện chạy pin nhiên liệu không được bán ở các bang khác. Có hai trạm ở New York và Connecticut, nhưng Vepke nói rằng vùng Đông Bắc chậm hơn California 5 năm. Cùng với mật độ và môi trường chính trị, khu vực này rõ ràng là nơi bùng nổ công nghệ hydro tiếp theo. Bước ngoặt. Nhưng xây dựng một mạng lưới rộng lớn ở California khó hơn nhiều so với ở California. “Thách thức không chỉ giới hạn ở một tiểu bang mà còn 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: – Ông dự đoán rằng sẽ mất vài năm để phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu trở thành một phương thức vận chuyển mới, mặc dù phương tiện hybrid và phương tiện truyền thống của cơ sở hạ tầng xe điện đã Nó đã được phát triển tốt, nhưng Wipke tin rằng các phương tiện 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 cơ sở phương tiện không phát thải, có thể Thay thế hoàn toàn bất kỳ chiếc xe nào hiện có trong danh mục sản phẩm. Những chiếc xe tải hoặc SUV cỡ lớn có đủ sức kéo và thời gian đủ dài 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 xe đã xuất hiện hoặc đang trong quá trình phát triển. General Motors đang phát triển xe bán tải, Hyundai Motors trình làng SUV, và Toyota Motors đã thiết kế và thử nghiệm xe kéo trong ba năm. Tất cả các phương tiện đều sử dụng công nghệ pin nhiên liệu. Kể từ năm 2016, Quận Cam đã thử nghiệm loại 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 trong vài thập kỷ nữa. Các trạm hydro và ô tô hydro sẽ có một tương lai tươi sáng ở khắp mọi nơi.àng (theo dân gian)