Mașinile cu hidrogen vor înlocui mașinile electrice?

Cererea de surse de energie curată în tehnologia vehiculelor crește zilnic din cauza efectelor nocive cauzate de emisiile toxice de la motoarele cu ardere internă, notează Azocleantech. Tehnologiile utilizate în vehiculele ecologice existente evoluează în timp, deci, trebuie discutat despre vehiculele electrice și pe hidrogen, tipurile acestora, comparația dintre vehiculele pe hidrogen și electrice, studii recente, perspective și dacă vehiculele pe hidrogen vor înlocui mașinile electrice.

Ce sunt vehiculele cu hidrogen?

Vehiculele de diferite tipuri care funcționează cu hidrogen sunt denumite în mod colectiv vehicule cu hidrogen. Aceste automobile ar putea folosi ca sisteme de propulsie motoare cu ardere internă, motoare cu turbină cu gaz sau pile de combustibil cu hidrogen.

În general, sunt utilizate două tipuri de motoare alimentate cu hidrogen: un motor convențional cu ardere internă, în care se folosește hidrogen în loc de benzină sau gaz natural și altul care utilizează pile de combustibil cu hidrogen.

Similar cu stațiile de benzină, vehiculele cu hidrogen au stații de alimentare cu hidrogen. Reformarea abur-metan este un proces de producere a hidrogenului gazos care este apoi stocat în stațiile de alimentare cu hidrogen.

Ce sunt mașinile electrice?

Un vehicul electric este alimentat de un motor electric care utilizează energie electrică în locul unui motor cu ardere internă și nu are rezervor de combustibil.

Mașinile electrice care depind de baterii pentru energie sunt clasificate ca vehicule electrice cu baterie (BEV). Există și alte tehnologii similare, cum ar fi vehiculele electrice hibride plug-in (PHEV).

Tipuri de vehicule cu hidrogen

Folosind motorul IC convențional

Soluțiile de inginerie vizează optimizarea arderii unui amestec hidrogen-aer, dezvoltarea unui sistem de alimentare cu energie și reducerea pericolelor de explozie. Acest concept nu a fost adoptat pe scară largă.

Folosind pile de combustibil

Vehiculul cu hidrogen cu pile de combustibil este fundamental similar cu un vehicul electric. Diferența este că în vehiculele electrice tradiționale, bateria este încărcată din surse externe, în timp ce într-o mașină cu hidrogen, electricitatea este extrasă continuu din celulele de combustibil.

Motoarele cu hidrogen au două camere (pentru anod și catod) separate de o membrană acoperită cu metale pământuri rare care acționează ca catalizator.

Ca urmare a reacției de hidroliză, hidrogenul din camera anodului, combinat cu oxigenul din aerul atmosferic din catod, se transformă în vapori de apă.

Procesul este însoțit de eliberarea de electroni liberi, care intră în rețeaua electrică a mașinii, furnizând putere.

Majoritatea mașinilor cu hidrogen folosesc tehnologia cu celule de combustibil numită vehicule electrice cu celule de combustibil (FCEV).

Cum se compară mașinile cu hidrogen cu vehiculele electrice cu baterie (BEV)?

Vehiculele electrice cu baterii au avantajul semnificativ de a construi pe o infrastructură deja extinsă a rețelei electrice, ceea ce înseamnă că aproape fiecare priză electrică din lume poate funcționa ca o stație de încărcare.

Pe de altă parte, vehiculele electrice cu celule de combustibil se confruntă cu provocarea de a dezvolta o infrastructură complet nouă de la zero.

Pentru vehiculele electrice cu baterie, dezvoltarea unor stații de încărcare rapidă mai tradiționale este singura barieră. Deși aceasta nu este o problemă banală, este considerabil mai simplă decât construirea unei noi industrii pentru fabricarea, transportul, depozitarea și distribuția hidrogenului.

În plus, puterea este stocată în bateriile vehiculelor electrice cu pile de combustibil cu hidrogen. Prin urmare, există multe asemănări între cele două. Dacă vehiculele electrice cu baterie sunt criticate pentru limitările și dezavantajele sistemelor alimentate cu baterii, aceeași critică se aplică și vehiculelor electrice cu pile de combustibil cu hidrogen.

Tehnologia preferată de producătorii de automobile

Sectorul auto nu a ajuns la un consens cu privire la modul de eliminare a emisiilor vehiculelor. Majoritatea producătorilor preferă vehiculele electrice cu baterii, dar o minoritate selectată a continuat să încerce să facă ca sistemele motopropulsoare cu hidrogen cu celule de combustie să funcționeze cu succes.

Toyota, Hyundai și General Motors au arătat cea mai mare reticență în a abandona tehnologia hidrogenului, care poate obține călătorii cu emisii zero, dar este mult mai puțin eficientă decât BEV-urile.

Vehiculele electrice cu celule de combustie au fost relativ fără succes în a provoca un răspuns public. Infrastructura pare a fi principalul obstacol; în ciuda pilelor de combustie, vehiculele electrice au o eficiență generală substanțial mai scăzută pe întreg ciclul lor energetic.

Majoritatea încărcării peste noapte pentru mașinile electrice au loc în casa șoferului, deși nu este cazul vehiculelor cu pile de combustie pe hidrogen. Chiar dacă vehiculele electrice cu celule de combustie au avut încă o șansă pe piața camioanelor comerciale, cercetări recente au pus la îndoială viabilitatea lor.

Viitorul vehiculelor cu hidrogen

Un studiu recent publicat în ianuarie 2022 de Nature Electronics sugerează că tehnologia vehiculelor electrice cu celule de combustie nu va juca un rol major în transportul rutier durabil în viitor.

Deși anumiți producători susțin că vor avea la dispoziție vehicule electrice cu celule de combustie în următorii câțiva ani, industria s-a îndreptat treptat către vehicule electrice cu baterii.

Pe baza rezultatelor cercetării, datorită dezvoltărilor recente în tehnologia bateriilor și noului standard de încărcare în megawați pentru camioanele electrice cu baterii, se anticipează că următoarea generație de camioane electrice va depăși mașinile cu hidrogen cu celule de combustie în ceea ce privește cota de piață.

(Referințe și lecturi suplimentare

Lambert, F. (2022) Study confirms what common sense has made clear for years: Hydrogen fuel cells cannot catch up to battery-electric vehicles. [online] Electrek. Available at: https://electrek.co/2022/02/15/study-hydrogen-fuel-cells-cannot-catch-up-battery-electric-vehicles/ [Accessed 22 July 2022].

Plötz, P. (2022) Hydrogen technology is unlikely to play a major role in sustainable road transport. Nature Electronics, 5(1), 8-10. https://www.nature.com/articles/s41928-021-00706-6

Wilberforce, T., El-Hassan, Z., Khatib, F. N., Al Makky, A., Baroutaji, A., Carton, J. G., & Olabi, A. G. (2017) Developments of electric cars and fuel cell hydrogen electric cars. International Journal of Hydrogen Energy, 42(40), 25695-25734. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S036031991732791X)