ISMERJE MEG A HIDROGÉN
ALKALMAZÁSI TERÜLETEIT
Végső soron az a cél, hogy a közlekedési ágazat teljesen lemondjon a fosszilis tüzelőanyagokról. Az egyik jól működő megközelítés az elektromos mobilitás. A hidrogénüzemű meghajtású rendszerek kiegészíthetik ezt a technológiát. Ebben az esetben a hidrogént vagy belső égésű motor táplálására használják, vagy üzemanyagcellán keresztül villamos energiává alakítják. A hidrogénüzemű járművek számos előnnyel rendelkeznek az elektromos járművekkel szemben. Például működési tartományuk 400 és 750 kilométer között van, nagyobb, mint bármely jelenlegi elektromos jármű, és csak három-négy percet igényelnek a tankoláshoz.
A hidrogén, mint közvetlen és közvetett üzemanyag
Ha a hidrogént közvetlenül üzemanyagcellás járművekben használják, a három fő szempont a hatékonyság, a biztonság és a megbízhatóság. Számos ország dolgozik egy költséghatékony és megbízható mérési és ellenőrzési koncepció kidolgozásán. Ez biztosítja, hogy a rendszer gyorsan és pontosan elérje optimális működési paramétereit. A kutatók optimalizálják az üzemanyagcella terheléskezelő rendszerét is, és azon dolgoznak, hogy javítsák a gazdaságosságot, a hatékonyságot és a tartósságot.
Az üzemanyagcella fordított elektrolízisnek nevezett folyamatot használ. Az elektrolízis oxigénre osztja a vízmolekulát termel és hidrogént. A fordított elektrolízis ennek az ellenkezőjét teszi. Az üzemanyagcellát a jármű tartályaiból táplálják a hidrogén üzemanyaggal. Ezután oxigént adnak hozzá a környezeti levegőből. Ennek a kombinációnak a reakciója a víz, a hő és az elektromos energia. A vízgőzként szabadul fel az FCEV kipufogóján keresztül. Az áramot az akkumulátor fedélzeti töltésére (csúcsteljesítmény-akkumulátorra) és az elektromos motor táplálására használják. Ennek eredményeként ezek a járművek működésükből nem termelnek üvegházhatásúgáz-kibocsátást. Bár ebben az esetben is akkumulátorról van szó ami meghajtja a motort, annak mérete lényegesen kisebb és könnyebb, mint az a típus, amelyet egy elektromos autó meghajtására használnak. Az ok, amiért nem kell olyan nagynak lennie, az, hogy az üzemanyagcella folyamatosan feltölti.
A hidrogénmotorok, mint például a BEV-k, szintén visszanyerhetik a fékenergiát. Ez lehetővé teszi a motor számára, hogy a jármű mozgási energiáját elektromos árammá alakítsa át, amelyet a Csúcsenergia-akkumulátor feltöltésére használnak.
Az tüzelőanyag-cellák, akárcsak az alkáli elemek, elektrokémiai reakció során közvetlenül elektromos energiát állítanak elő. Az egyik legfőbb különbség az, hogy míg az elemek lemerülésük után használhatatlanok, addig a tüzelőanyag-cellák mid addig üzemelnek, amíg az üzemanyag bevezetés biztosított. Tüzelőanyag-celláknak azokat az elektrokémiai eszközöket tekintjük, amelyekben a tüzelőanyag (elsődlegesen a hidrogén, de bizonyos cella-típusoknál lehet más is, pl. metanol, etanol, biogáz, stb.) kémiai energiája közvetlenül elektromos energiává alakul át, miközben hőfejlődés is történik.
Az üzemanyag-cellák általában két elektródából (anódból és katódból) és a köztük lévő elektrolitból állnak. A folyamat során katalizátor (általában platina) segítségével a hidrogénmolekulák előbb hidrogénatomokra, majd protonokra és elektronokra bomlanak. A protonok az elektroliton haladnak keresztül, az elektronok pedig egy külső áramkörön, így elektromos áram formájában hasznosíthatók. A katódra érkező elektronok a katalizátor segítségével egyesülnek a protonokkal és az oxigénnel, és így víz jön létre. Egy adott cella teljesítménye általában kicsi, pl. járművekben történő alkalmazhatósághoz, emiatt a cellákat sorosan összekapcsolják, úgynevezett kötegekbe (fuel cell stack) rendezik őket
EGYÉB MEGOLDÁSOK
Ahelyett, hogy hidrogént használnának az üzemanyagcellás járművek táplálására, a gáz-halmazállapotú hidrogént folyékony üzemanyagok előállítására is fel lehet használni metanolon keresztül platform vegyi anyagként. Ezeknek az üzemanyagoknak az elégetése alacsony szintű szennyezést eredményez, és a fosszilis tüzelőanyagokkal való jó kerék-kerék összehasonlításban akár 90 százalékkal is csökkentheti az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását. A benzin adalékanyagaként használt etanolhoz hasonlóan ezek az oximetil-dimetil-éterek (OME) is keverhetők dízellel, hogy kevert üzemanyagot állítsanak elő. Ez a fajta teljesítmény-folyadék folyamatnak elsősorban olyan alkalmazások esetében van értelme, amelyekben a hidrogén nem használható a meghajtórendszer energiaellátására – például a hajózásban és a légi közlekedésben.