خلايا الوقود في سيارات الركاب مربحة بالفعل؟
محتوى
حتى وقت قريب ، كانت تقنية خلايا الوقود متاحة فقط للتطبيقات غير التجارية. تم استخدامه ، على سبيل المثال ، في الرحلات الفضائية ، والتكلفة الهائلة لإنتاج 1 كيلوواط من الطاقة استبعدت عمليا استخدامها على نطاق أوسع. ومع ذلك ، فإن الاختراع ، الذي صممه ويليام جروف ، وجد في النهاية تطبيقًا واسعًا. اقرأ عن خلايا الهيدروجين واكتشف ما إذا كنت تستطيع شراء سيارة بمجموعة الطاقة هذه!
ما هي خلية الوقود؟
وهي عبارة عن مجموعة من قطبين (أنود سالب وكاثود موجب) مفصولة بغشاء بوليمر. يجب أن تولد الخلايا الكهرباء من الوقود الذي يتم توفيره لها. من المهم ملاحظة أنه ، على عكس خلايا البطارية التقليدية ، لا تحتاج إلى تزويدها بالكهرباء مسبقًا ، وخلية الوقود نفسها لا تتطلب الشحن. النقطة المهمة هي تزويدها بالوقود ، والذي يتكون في الأجهزة قيد المناقشة من الهيدروجين والأكسجين.
خلايا الوقود - تصميم النظام
تتطلب مركبات خلايا الوقود خزانات هيدروجين. ومنهم يدخل هذا العنصر في الأقطاب الكهربائية ، حيث يتم توليد الكهرباء. عادة ما يكون النظام مجهزًا أيضًا بوحدة مركزية بمحول. إنه يحول التيار المباشر إلى تيار متردد ، والذي يمكن استخدامه لتشغيل محرك كهربائي. إنه قلب السيارة ، ويستمد قوتها من الوحدات الحالية.
خلايا الوقود ومبدأ التشغيل
لخلية الوقود لتوليد الكهرباء ، من الضروري حدوث تفاعل كيميائي. للقيام بذلك ، يتم تزويد الأقطاب الكهربائية بجزيئات الهيدروجين والأكسجين من الغلاف الجوي. الهيدروجين المنبعث من القطب الموجب هو سبب تكوين الإلكترونات والبروتونات. يدخل الأكسجين من الغلاف الجوي إلى القطب السالب ويتفاعل مع الإلكترونات. يوفر غشاء البوليمر شبه المنفذ بروتونات هيدروجين موجبة للكاثود. هناك تتحد مع الأنيونات من الأكاسيد ، مما يؤدي إلى تكوين الماء. من ناحية أخرى ، تمر الإلكترونات الموجودة في الأنود عبر الدائرة الكهربائية لإنتاج الكهرباء.
خلية الوقود - التطبيق
خارج صناعة السيارات ، لخلية الوقود العديد من التطبيقات. يمكن استخدامه كمصدر للكهرباء في الأماكن التي لا تتوفر فيها إمكانية الوصول المجاني إلى التيار الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل الخلايا من هذا النوع بشكل جيد في الغواصات أو المحطات الفضائية حيث لا يمكن الوصول إلى الهواء الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل خلايا الوقود على تشغيل الروبوتات المتنقلة والأجهزة المنزلية وأنظمة الطاقة في حالات الطوارئ.
خلايا الوقود - مزايا وعيوب التكنولوجيا
ما هي مزايا خلية الوقود؟ يوفر طاقة نظيفة مع عدم وجود تأثير سلبي على البيئة. ينتج التفاعل الكهرباء والماء (عادة في شكل بخار). بالإضافة إلى ذلك ، في حالات الطوارئ ، على سبيل المثال ، أثناء انفجار أو فتح خزان ، يهرب الهيدروجين ، بسبب كتلته الصغيرة ، عموديًا ويحترق في عمود نار ضيق. تبرز خلية الوقود أيضًا من حيث الكفاءة حيث تحقق نتائج في نطاق 40-60٪. هذا مستوى بعيد المنال بالنسبة لغرف الاحتراق ، ودعونا نتذكر أنه لا يزال من الممكن تحسين هذه المعلمات.
عنصر الهيدروجين وعيوبه
الآن بضع كلمات حول أوجه القصور في هذا الحل. الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة على الأرض ، لكنه يشكل مركبات مع عناصر أخرى بسهولة بالغة. ليس من السهل الحصول عليها في شكلها النقي وتتطلب عملية تكنولوجية خاصة. وهذا (على الأقل في الوقت الحالي) مكلف للغاية. عندما يتعلق الأمر بخلية وقود الهيدروجين ، فإن السعر للأسف غير مشجع. يمكنك القيادة لمسافة كيلومتر واحد حتى 1-5 مرات أكثر مما في حالة المحرك الكهربائي. المشكلة الثانية هي الافتقار إلى البنية التحتية للتزود بالوقود بالهيدروجين.
مركبات خلايا الوقود - أمثلة
عند الحديث عن السيارات ، إليك بعض النماذج التي تعمل على تشغيل خلايا الوقود بنجاح. من أشهر السيارات التي تعمل بخلايا الوقود هي Toyota Mirai. هذه آلة بخزانات بسعة تزيد عن 140 لترًا. وهي مجهزة ببطاريات إضافية لتخزين الطاقة أثناء القيادة على مهل. تدعي الشركة المصنعة أن طراز تويوتا هذا يمكنه السفر 700 كيلومتر في محطة وقود واحدة. تبلغ قوة ميراي 182 حصانًا.
تشمل مركبات خلايا الوقود الأخرى اللازمة لتوليد الكهرباء ما يلي:
- لكزس LF-FC ؛
- وضوح هوندا FCX ؛
- نيسان إكس تريل FCV (مركبة تعمل بخلايا الوقود) ؛
- Toyota FCHV (مركبة هجينة تعمل بخلايا الوقود) ؛
- خلية الوقود هيونداي ix35 ؛
- خلية الوقود الكهربائية الحافلة Ursus City Smile.
هل لخلية الهيدروجين فرصة لإثبات نفسها في صناعة السيارات؟ تقنية توليد الكهرباء من خلايا الوقود ليست جديدة. ومع ذلك ، من الصعب تعميمه بين سيارات الركاب دون الحاجة إلى عملية تكنولوجية رخيصة للحصول على الهيدروجين النقي. حتى إذا تم بيع مركبات خلايا الوقود لعامة الناس ، فقد تظل متخلفة من حيث الفعالية من حيث التكلفة للسائق العادي. لذلك ، لا تزال السيارات الكهربائية التقليدية هي الخيار الأكثر إثارة للاهتمام.
