Eime 
Įsivaizduokite automobilį, kuris važiuodamas neišskiria dūmų ir aplinką teršiančių dujų, o vietoj benzino ar dyzelino kaip kurą naudoja vandenilį. Vandenilis nebėra ateities dalykas, bet jo dėka jau galima įsigyti vandenilio kuro elementai automobiliuose. Daugelis žmonių domisi, kaip tai veikia ir kokie yra jų naudojimo pranašumai.
Dėl šios priežasties šiame straipsnyje papasakosime apie vandenilio kuro elementą automobiliuose, jo charakteristikas, pranašumus ir dar daugiau.
Kas yra vandenilio elementų automobiliai
Iš esmės vandenilio baterija yra prietaisas, paverčiantis vandenilyje sukauptą cheminę energiją į elektros energiją. Jis veikia per procesą, kurio metu vandenilis jungiasi su deguonimi iš oro ir gamina elektrą, vandenį ir šilumą kaip šalutinius produktus. Pagaminta elektra gali maitinti elektros variklį, kuris varo automobilio ratus, leisdamas jam judėti.
Vandenilio kuro elementas sudarytas iš kelių atskirų elementų.. Kiekvieną elementą sudaro du elektrodai, anodas ir katodas, atskirti medžiaga, vadinama elektrolitu. Vandenilis įvedamas prie anodo, o deguonis iš oro įvedamas į katodą. Kai vandenilis liečiasi su anodu, jis skyla į protonus ir elektronus. Protonai keliauja per elektrolitą į katodą, o elektronai keliauja per išorinę grandinę, gamindami elektros energiją. Prie katodo protonai, elektronai ir deguonis jungiasi į vandenį ir šilumą.
Kaip veikia
Pagrindinis skirtumas nuo vandenilinio automobilio yra tas, kad Nors tai yra elektromobilis, kadangi elektrinis variklis visiškai suka ratus, jis neveikia taip pat. Kuro elementų transporto priemonėje automobilis gamina jam reikalingą elektros energiją.
Užuot naudoję baterijas energijai kaupti, jie naudoja kuro elementus, panašius į nešiojamas elektrines. Jei analizuotume degimo automobilius, energija gaunama deginant naftos darinius, o vandeniliu varomuose automobiliuose vandenilis apdorojamas gaminant elektros energiją pagal poreikį.
Slėgio vandenilio dujos (H2) laikomos tam tikrose talpyklose. Šis elementas tiekiamas į kuro elementą, kur deguonis iš aplinkos oro įpilamas elektros energijai gaminti, o vanduo (H2O) gaunamas kaip likutinis produktas. Nes taip, vandeniliniai automobiliai turi išmetimo vamzdžius, bet jie neteršia, išskiria tik vandens garus.
Kuro elemento generuojama elektros energija patenka į akumuliatorių, o kaip ir elektromobilyje, taip ir akumuliatorius yra atsakingas už energijos paskirstymą automobilio elektros varikliui. Galia pagal poreikį taip pat gali būti tiekiama tiesiai iš kuro elemento į elektros variklį.
Akumuliatoriuje susikaupęs elektros energijos perteklius, taip pat energijos atgavimas naudojant regeneracinį stabdymą, jis saugomas akumuliatoriuje, o tai leidžia kuro elementų mechanizmui veikti net nenaudojant vandenilio.
Privalumas ir trukmė
Kalbant apie ilgaamžiškumą, pagalvokite apie vandeniliu varomą automobilį, pavyzdžiui, tradicinį benzininį ar dyzelinį automobilį. Dėl to automobiliuose esantys vandenilio kuro elementai yra sukurti taip, kad tarnautų visą įprastos transporto priemonės eksploatavimo laiką, jų kokybė, ilgaamžiškumas ir patikimumas yra tokie pat kaip ir bet kuri kita transporto priemonė.
Pagrindinis vandenilio kuro elementų privalumas yra tas Jie gamina elektrą neišskirdami aplinkai kenksmingų teršalų. Vienintelis reikšmingas šalutinis produktas yra vanduo, todėl vandenilio elementų transporto priemonės laikomos „nulinėmis emisijomis“. Be to, jie pasižymi didesne autonomija, palyginti su tradicinių elektrinių transporto priemonių akumuliatoriais, nes įkrovimo procesas yra greitesnis ir panašus į benzino bako užpildymą.
Kiti vandenilio akumuliatoriaus naudojimo automobiliuose privalumai:
- Nulis vietinių emisijų: Vienintelis išmetamas kiekis yra vandens garai, kurie labai prisideda prie oro taršos ir oro kokybės mažinimo miesto aplinkoje.
- Išplėstinė autonomija: Vandenilio elementų transporto priemonės gali važiuoti ilgiau, kol jas reikia įkrauti, todėl jos labiau tinka ilgoms kelionėms.
- Greitas įkrovimas: vandenilio bako papildymas gali užtrukti vos kelias minutes, panašiai kaip ir pripildyti benzino baką.
- Naudojimo lankstumas: Vandenilio elementai gali būti naudojami įvairiose srityse ne tik transporto priemonėse, bet ir stacionariose maitinimo sistemose, tokiose kaip generatoriai ir atsarginės maitinimo sistemos.
- Energijos vartojimo efektyvumas: Vandenilio kuro elementai gali būti efektyvesni energijos konversijos požiūriu, palyginti su įprastais vidaus degimo varikliais.
- Indėlis į atsinaujinančią energiją: Vandenilio kuro elementuose naudojamas vandenilis gali būti gaminamas iš atsinaujinančių šaltinių, tokių kaip saulės ir vėjo energija, naudojant procesą, vadinamą elektrolize.
Vandenilio elemento problemos automobiliuose
Nors tiesa, kad vandenilis yra vienas iš žymiausių cheminių elementų periodinėje lentelėje dėl to, kaip dažnai jis atsiranda, jį gauti nėra paprasta.
Vandenilis yra visiškai nekenksmingos dujos kambario temperatūroje ir slėgyje, tačiau pats vandenilis neegzistuoja tik kaip kolekcionuojamas daiktas. Dirvožemyje nėra vandenilio, jis neauga iš medžių. Jo buvimas yra susijęs su kitais elementais, kurių mums reikia norint jį atskirti: pavyzdžiui, vandenį, H2O, sudaro du vandenilio atomai ir vienas deguonies atomas.
Norint atskirti vandenilį (H2), vanduo turi būti padalintas į elektrą per dujinimo procesą, vadinamą elektrolize. Viena vertus, norint gauti deguonį (O), ir gryno vandenilio (H2), kad jį kauptų, reikia daug energijos.
Vandenilį taip pat galima gauti angliavandenilių riformingo, angliavandenilių arba biomasės dujofikavimo, nedidelio masto bakterijų ar dumblių biogamybos ir didelio masto termocheminio ciklo (naudojant branduolinę ar saulės energiją) būdu.
Kitas sudėtingiausias su vandeniliu susijusių problemų yra jo saugojimas. Tai itin lakios dujos, kurių tankis tik 0,0899 kg/m3, todėl laikant šias dujas esant slėgiui, reikia įdėti labai sunkių daiktų, kad jas būtų galima laikyti bake. Esant dabartinėms technologijoms, praktiškai neįmanoma garantuoti nuostolių, daugiausia dėl vožtuvų užpildymo/ištuštinimo.
Be to, yra degalų papildymo klausimas: tai nėra lengva. Ispanijoje, kur šiuo metu turime nestabilų tinklą, yra tik septynios vandenilio gamyklos: dvi Huescoje, viena Saragosoje, viena Madride, viena Albacete, viena Puertollano ir viena Sevilijoje. 2017 metais buvo prognozuojama, kad iki 20 metų gali būti 2020 vandenilio jėgainių, tačiau realybė yra visai kitokia.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galėsite daugiau sužinoti apie vandenilio kuro elementus automobiliuose ir jų charakteristikas.