Sõiduautode kütuseelemendid on juba kasumlikud?

Kuni viimase ajani oli kütuseelementide tehnoloogia saadaval ainult mitteärilisteks rakendusteks. Seda kasutati näiteks kosmoselendudel ja 1 kW energia tootmise tohutu hind praktiliselt välistas selle suuremas mahus kasutamise. Kuid William Grove'i kavandatud leiutis leidis lõpuks laialdast rakendust. Lugege vesinikuelementide kohta ja vaadake, kas saate endale sellise jõuallikaga autot lubada!

Mis on kütuseelement?

See on kahe elektroodi komplekt (negatiivne anood ja positiivne katood), mis on eraldatud polümeermembraaniga. Rakud peavad tootma elektrit neile tarnitavast kütusest. Oluline on märkida, et erinevalt traditsioonilistest akuelementidest ei pea neid eelnevalt elektriga varustama ning kütuseelement ise ei vaja laadimist. Asi on selles, et varustada seda kütusega, mis käsitletavates seadmetes koosneb vesinikust ja hapnikust.

Kütuseelemendid – süsteemi disain

Kütuseelemendiga sõidukid vajavad vesinikupaake. Just nende kaudu siseneb see element elektroodidele, kus toodetakse elektrit. Tavaliselt on süsteem varustatud ka muunduriga keskseadmega. See muudab alalisvoolu vahelduvvooluks, mida saab kasutada elektrimootori toiteks. Just tema on auto süda, kes ammutab selle jõu praegustest seadmetest.

Kütuseelemendid ja tööpõhimõte

Et kütuseelement saaks elektrit toota, on vajalik keemiline reaktsioon. Selleks suunatakse elektroodidele atmosfääri vesiniku ja hapniku molekulid. Anoodile eralduv vesinik on elektronide ja prootonite tekke põhjuseks. Atmosfäärist tulev hapnik siseneb katoodile ja reageerib elektronidega. Poolläbilaskev polümeermembraan annab katoodile positiivsed vesiniku prootonid. Seal ühinevad nad oksiidide anioonidega, mille tulemusena moodustub vesi. Teisest küljest läbivad anoodil olevad elektronid elektriahelat, et toota elektrit.

Kütuseelement - rakendus

Väljaspool autotööstust on kütuseelemendil palju rakendusi. Seda saab kasutada elektriallikana kohtades, kus puudub vaba juurdepääs vooluvõrku. Lisaks töötavad seda tüüpi rakud hästi allveelaevades või kosmosejaamades, kus puudub juurdepääs atmosfääriõhule. Lisaks toidavad kütuseelemendid mobiilseid roboteid, kodumasinaid ja avariitoitesüsteeme.

Kütuseelemendid - tehnoloogia eelised ja puudused

Millised on kütuseelemendi eelised? See annab puhast energiat ilma negatiivse keskkonnamõjuta. Reaktsiooni käigus tekib elekter ja vesi (tavaliselt auru kujul). Lisaks pääseb hädaolukordades, näiteks plahvatuse või paagi avamise ajal, vesinik oma väikese massi tõttu vertikaalselt välja ja põleb kitsas tulesambas. Kütuseelement paistab silma ka efektiivsuse poolest, saavutades tulemusi vahemikus 40-60%. See on põlemiskambrite jaoks saavutamatu tase ja pidagem meeles, et neid parameetreid saab veel parandada.

Vesinikelement ja selle puudused

Nüüd paar sõna selle lahenduse puudustest. Vesinik on Maal kõige levinum element, kuid see moodustab väga kergesti ühendeid teiste elementidega. Selle saamine puhtal kujul ei ole lihtne ja nõuab spetsiaalset tehnoloogilist protsessi. Ja see on (vähemalt praegu) väga kallis. Kui rääkida vesinikkütuseelemendist, siis hind kahjuks ei ole julgustav. 1 kilomeetri saab sõita isegi 5-6 korda rohkem kui elektrimootori puhul. Teine probleem on vesiniku tankimiseks vajaliku infrastruktuuri puudumine.

Kütuseelemendiga sõidukid – näited

Rääkides autodest, siis siin on mõned mudelid, mis kütuseelemente edukalt töötavad. Üks populaarsemaid kütuseelemendiga sõidukeid on Toyota Mirai. See on masin, mille paagid mahutavad üle 140 liitri. See on varustatud täiendavate akudega, et rahuliku sõidu ajal energiat salvestada. Tootja väidab, et see Toyota mudel suudab ühe tanklaga läbida 700 kilomeetrit. Mirai võimsus on 182 hj.

Muud elektri tootmiseks vajalikud kütuseelemendiga sõidukid hõlmavad järgmist:

• Lexus LF-FC;
• Honda FCX Clarity;
• Nissan X-Trail FCV (kütuseelemendiga sõiduk);
• Toyota FCHV (kütuseelemendiga hübriidsõiduk);
• kütuseelement Hyundai ix35;
• Kütuseelemendiga elektribuss Ursus City Smile.

Kas vesinikelemendil on võimalus end autotööstuses tõestada? Kütuseelementidest elektrienergia tootmise tehnoloogia ei ole uus. Odava tehnoloogilise protsessita puhta vesiniku saamiseks on seda aga raske sõiduautode seas populariseerida. Isegi kui kütuseelemendiga sõidukid jõuavad üldsusele müügile, võivad need keskmise juhi jaoks kulutasuvuse osas siiski maha jääda. Seetõttu tunduvad traditsioonilised elektrisõidukid endiselt kõige huvitavam variant.