Kỷ nguyên dẫn đầu ô tô hydro

Xe xanh
2020-11-05

Nguyên tắc phản ứng hóa học của phương tiện trong tên lửa là giống nhau, và nó di chuyển với tốc độ gấp đôi tốc độ của 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 năng lượng 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 xe chạy 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.

“Khi chúng ta nói về ô tô điện, đó là một bộ sưu tập ô tô. Xe hybrid cắm điện, hybrid, pin, pin nhiên liệu hoặc bất cứ thứ gì khác, miễn là chúng đều có cùng một động cơ điện”, hydro và Keith Wipke, giám đốc dự án công nghệ pin nhiên liệu, cho biết, “Nhưng pin nhiên liệu rất khác với pin”, 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, đó là tạo ra hydro từ khí trên quy mô lớn trong một quá trình gọi là tái tạo khí mê-tan bằng hơi nước. Ở 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 lượng carbon dioxide tạo ra từ pin điện hoặc pin hybrid (đặc biệt là carbon dioxide do xe chạy bằng nhiên liệu hóa thạch tạo ra), thì xe chạy bằng pin nhiên liệu gây hại cho môi trường hơn nhiều. Nhiên liệu sử dụng cho xe chạy bằng pin nhiên liệu phải đến từ các nguồn năng lượng tái tạo và dự kiến 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. -Nền cơ bản Honda rõ ràng, hàng ghế sau bằng hybro, bình xăng gầm ghế trước, mui xe còn nguyên.

Mặc dù xe điện ngày càng trở nên phổ biến, nhưng ngành công nghiệp ô tô ngày nay phải đối mặt với hai vấn đề lớn về động cơ. 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 không tệ. 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 50% trên quãng đường 354 km của Tesla Model 3 tiêu chuẩn.

“Nếu bạn muốn biết tốc độ truyền năng lượng tới ô tô, câu trả lời là. Đây là 1-2 megawatt (MW)”, Wipke nói. Khi bạn so sánh vớĐối với bộ sạc ắc quy ô tô điện tiêu chuẩn chỉ 2 kW, 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 sự khác biệt nhỏ. Giữa xe chạy pin nhiên liệu và xe điện. Ắc quy 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, Honda Clarity chạy bằng hydro cũng có thể làm được điều đó. Khả năng tăng tốc như vậy. Ellis chia sẻ.” Dù thế nào thì nó cũng là một chiếc xe chạy hoàn toàn bằng điện. Bạn có thể chọn lắp bất kỳ loại động cơ điện nào. , Không có vấn đề gì cả. “

Nhưng để có được tất cả những lợi ích, hiện tại, chúng ta phải chấp nhận cái giá phải trả. Giá của phiên bản pin nhiên liệu Honda Clarity gần như gấp đôi so với phiên bản chạy pin truyền thống. Rất may là nó đã bao gồm chi phí nhiên liệu, hiện tại khoảng Đó là 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. Giá ô tô và giá nhiên liệu sẽ giảm theo thời gian nhưng mức giá hiện tại không mấy khả quan .

Màn hình của Mirai. Xe có pin nhiên liệu: Bên ngoài California, khách hàng hầu như không thể lấy nhiên liệu. Cơ quan Hợp tác Năng lượng California vận hành các trạm cung cấp hydro trong 40 s, hầu hết nằm ở Los Angeles hoặc Bay Area. Nếu chủ sở hữu ô tô muốn đi bất kỳ nơi nào khác ở Hoa Kỳ Thật không may, anh ấy không có cơ hội.

“Người tiêu dùng thích xe chạy bằng pin nhiên liệu, nhưng thách thức thực sự là” Các trạm tiếp nhiên liệu hydro phải được xây dựng để đáp ứng nhu cầu “, Wipke nói. .

Mặc dù ngành công nghiệp với công nghệ mới này không thể đáp ứng đủ nhu cầu, các nhà cung cấp vẫn đang nghiên cứu Oblige. Họ sẽ mở một trạm tiếp nhiên liệu hydro mới hàng tháng và mong muốn xây dựng 200 trạm sạc ở California vào năm 2025 Mục đích. Mặc dù vậy, con số này khác xa so với 8.500 trạm xăng hiện tại của tiểu bang và 17.000 trạm sạc – cơ sở hạ tầng hydro ở các vùng khác của Hoa Kỳ rất khan hiếm và hầu hết các tiểu bang khác không bán xe chạy bằng pin nhiên liệu. Có hai trạm xăng ở New York và Connecticut, nhưng Vepke nói rằng vùng Đông Bắc chậm hơn California 5 năm. Với mật độ dân số và môi trường chính trị, khu vực này rõ ràng là một bước ngoặt cho một đợt bùng nổ công nghệ hydro tiếp theo. Điều này trực tuyến khó hơn ở California.

“Thử thách không chỉ giới hạn ở một bang, mà còn cần gắn kết nhiều người hơn với nhau, và họ rất hài lòng với công nghệ. Đây là một quá trình chậm hơn,” Wipke nói thêm.

Ông dự đoán rằng sẽ mất vài năm để xe chạy bằng pin nhiên liệu trở thành một phương tiện giao thông mới. York. Mặc dù cơ sở hạ tầng của năng lượng hybrid và thiết bị điện tử truyền thống đã phát triển tốt, Wipke tin rằng xe điện hydro có thể lấp đầy khoảng trống.

“Một trong những lý do tại sao các nhà sản xuất ô tô rất hào hứng với công nghệ hydro là nó đặt nền tảng cho các phương tiện không phát thải, và phương tiện không phát thải có thể thay thế hoàn toàn bất kỳ phương tiện nào hiện có trong danh mục sản phẩm xe tải lớn. Hay một chiếc xe địa hình có đủ sức kéo và tầm hoạt động đủ xa để thay thế các mẫu xe truyền thống, đó là một thách thức đối với công nghệ pin, nhưng đối với hydro, điều đó không quan trọng. “

Một số loại xe đã được Đang xuất hiện hoặc đang 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. Quận Cam đã thử nghiệm xe buýt công nghệ này từ năm 2016 và có 25 trạm xe buýt như vậy đang hoạt động ở Hoa Kỳ. Wipke và Ellis dự đoán rằng trong vài thập kỷ nữa, sẽ chỉ có một Các trạm tiếp nhiên liệu hydro và ô tô hydro sẽ có một tương lai tươi sáng ở khắp mọi nơi.àng (theo dân gian)