Man šis klausimas kyla labai daug kartų. Žmonėms kyla klausimas, ar, atsižvelgiant į dabartines akumuliatorių technologijos ribas, vandeniliu varomas automobilis, naudojant kuro elementų įrenginį suslėgtam vandeniliui paversti elektra, turėtų ilgesnį atstumą ir greitesnį papildymo / įkrovimo laiką.
Taip, jei pirmiausia turite vandenilį. Pageidautinas skystas vandenilis.
Žmonės mano, kad vandenilio yra daug. Tai nėra – nėra lengvai naudojama forma. Atominiai vandenilio ryšiai glaudžiai jungiasi su viskuo, kas yra aplinkui. Angliavandenilių atveju vandenilis mirtinai sulaiko anglies junginius; vandens atveju jis nenori atsisakyti deguonies.
Vandenilis išsiskiria iš vandens procese, vadinamame elektrolize, naudojant elektros energiją, kad būtų nutrauktas ryšys su deguonimi. Norint atskirti H2 nuo iškastinio kuro – paprastai gamtinių dujų arba metano – procesas vadinamas garų reformavimu. Nė vienas iš jų nėra ypač efektyvus. Naudojant geriausią praktiką, elektrolizė gali pasiekti iki 80 % energijos vartojimo efektyvumą. Tai reiškia, kad, norint išlaisvinti 40 kWh vertės „nulinės emisijos“ vandenilio, reikia 50–55 kWh energijos ir susijusių emisijų.
Riformingas garais-metano yra maždaug toks pat efektyvus, tačiau šis procesas išskiria daug anglies dvideginio, kelis kartus daugiau, nei išgaunama vandenilio, priklausomai nuo žaliavos. Be to, norint suspausti H2 į saugojimo įrenginį – vandenilio baką – reikia reikšmingos energijos sumos, kad ją būtų galima naudoti automobilyje.
Patekus į automobilį, vandenilio IG dar kartą paveikia kuro elementą – laidžių membranų krūvą, kur vandenilis susijungia su deguonimi, kad gamintų vandenį ir elektrą. Veiksmingiausi tokie įrenginiai duoda apie 60 % potencialios energijos, o tai sumažina sistemos efektyvumą nuo gręžinio iki rato iki 30–40 %, palyginti su įprastų vidaus degimo transporto priemonių.
Visa tai leidžia suprasti, kodėl, jei jūsų nacionalinės energetikos politikos tikslas yra mažesnis anglies dvideginio išmetimas vienam ekonominės veiklos vienetui, vandeniliu pagrįsto transportavimo apimtis yra sudėtinga. Kaip ta kava? Pasiruošę kitam puodeliui?
Tačiau net jei, anglies neturintis, vandenilis tekėtų kaip medus iš uolos, jį būtų sunku transportuoti ir pristatyti į milijonus automobilių mažmenine prekyba. Paimkite vamzdynus: infrastruktūros, kurią naftos ir dujų sektorius naudoja gamtinėms dujoms (metanui) transportuoti, negalima lengvai dalytis su suslėgtu vandeniliu.
Arba degalinės: kelių viešai prieinamų H2 degalinių, pastatytų per pastarąjį dešimtmetį (šiuo metu JAV yra 48 viešos H2 degalinės, 47 Kalifornijoje ir viena Havajuose), išlaidos buvo daug kartų didesnės nei susijusios. su įprastomis degalinėmis. Į šias išlaidas paprastai įeina dujų reformavimo įrenginys vietoje, todėl nereikia minėtų vamzdynų ir didelės talpos talpyklų. Jie taip pat atspindi federalinių, valstijų ir vietinių taisyklių laikymosi išlaidas, susijusias su leidimu seneliui pumpuoti savo aukšto slėgio kosminį kurą. Kažkas miesto tarybos posėdyje šaukia Hindenburgas trys, du, vienas. . .
Vandenilis turi keletą puikių fizinių savybių. Pagrindinė iš jų yra didelis energijos tankis pagal masę. Kilogramas vandenilio įkūnija maždaug tris kartus daugiau energijos (120 MJ/kg, arba 33,3 KWh), nei kilogramas benzino (44 MJ/kg arba 12,2 KWh, o tai prilygsta šešiems tinkamai išlydytiems Molotovo kokteiliams).
Dėl to vandenilis nušluosto grindis geriausiomis ličio baterijomis. Naujieji Tesla 4680 elementai geriausiu atveju gali pasiekti 300 Wh/kg. Energijos tankiausios kietojo kūno baterijos horizonte gali tiekti du ar tris kartus daugiau. Ji vis dar sudaro mažiau, nei 1 kWh vienam kilogramui, tai yra dalis vandenilio energijos perdavimo pajėgumo.
Ir vis dėlto, be kelių nedidelių projektų ir reikalavimus atitinkančių automobilių, tokių, kaip Toyota Mirai, visas automobilių pasaulis kreipiasi į baterijas. Kodėl?
Lengvosiose transporto priemonėse vandenilio ribojantis veiksnys visada buvo mažas energijos tankis pagal tūrį – kitaip tariant, butelių dydis. Tipiškas automobiliams skirtas slėginis indas gali būti trijų pėdų ilgio ir vienos pėdos skersmens cilindras, nominaliai (santykiu 3:1), stipriai aptrauktas anglies pluošto armatūra ir slėgis iki 350–700 barų. Toks butelis talpina brangų 5,6 kg H2, kurio vertė apie 185 kWh.
Tačiau, vėlgi, atsižvelgiant į nuostolius kuro elemente, efektyvi galia yra daugiau kaip 111 kWh, palyginti su dabartine ir įprasta ličio baterijų technologija. Tokiu būdu vandenilis taip pat turi diapazono problemą.
Reikalas tas, kad jei jums reikia perkelti energiją urmu arba tiesiog perkelti didžiąją dalį, H2 yra jūsų draugas. Bandomieji kuro elementais varomų sunkiasvorių sunkvežimių parkai jau yra keliuose, taip pat lokomotyvai, laivai, autobusai ir kitos programos, kuriose erdvė nėra tokia brangi, kaip lengvosiose transporto priemonėse.
Vandenilis gali atlikti svarbų vaidmenį EV įkrovimo infrastruktūroje, ypač nuotoliniu būdu ar srityse, kuriose išmintinga politika būtų išvengta generatorių, elektros linijų ir pastočių. Įsivaizduokite H2/EV stotį, įrengtą už nacionalinio parko, ramiai gaminančią elektrą su stacionariu kuro elementu, naudodama sunkvežimiu pristatomą H2. „Suslėgtas vandenilis iš tikrųjų yra būdas sunkvežimiais vežioti elektrą“, – sakė Susirūpinusių mokslininkų sąjungos vyresnysis inžinierius Davidas Reichmutas.
Arba žinote, kas būtų tikrai šaunu? Skystas vandenilis (LH2), laikomas -253 C temperatūroje. Vienas kubinis metras kriogeninio vandenilio sudaro apie 2 343 kWh energijos, maždaug atitinkančią 23 visiškai įkrautų Teslos sukauptą energiją.
Ir vis dėlto žinau tik vieną pastangą išnaudoti kriovandenilio potencialą ant keturių ratų: Glickenhaus HFC pikapas. „Scuderia Cameron Glickenhaus“ (SCG) Sleepy Hollow mieste, N.Y., HFC pikapas bus išbandytas būsimose „Baja 1000“ visureigių lenktynėse, kur kurso metu kurso papildymui galbūt bus naudojami keičiami skysto vandenilio bakai.
Ir jūs manėte, kad sunku išlaikyti alų vėsų." [1]
1. OFF DUTY --- The Burning Questions Issue: Gear & Gadgets -- Rumble Seat: Why Doesn't the World Have More Hydrogen-Powered Cars? --- If the aim of energy policy is to find fuel sources with low- or zero-carbon emissions, the clear winner is hydrogen. But the clingy, promiscuous element still hasn't delivered us to the promised land.
Neil, Dan. Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y. [New York, N.Y]. 12 Feb 2022: D.11.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą