Как работает водородный топливный элемент?
Автомобили на водородных топливных элементах используют водород в топливных элементах, где он соединяется с кислородом, и в результате химической реакции вырабатывается электричество. Это чистый процесс, в котором единственными побочными продуктами, помимо электричества, являются теплый воздух и водяной пар.
Во многих отношениях водородный топливный элемент работает так же, как аккумулятор, за исключением того, что топливные элементы не нуждаются в регулярной подзарядке от внешнего источника, а непосредственно вырабатывают электричество и будут делать это до тех пор, пока будет доступен водород – один из самых богатых ресурсов на Земле. Автомобили, работающие на водороде, также обладают многими преимуществами электромобильности – отсутствием выхлопных газов и низким уровнем шума.
Если водород производится из возобновляемого источника, то выбросы в рамках полного цикла его производства могут быть очень низкими. Однако на сегодняшний день около 95% водорода производится из ископаемого топлива, например, природного газа и нефти. Это оказывает значительное влияние на общее воздействие водорода на климат, и, естественно, для того, чтобы эта технология имела более высокие экологические показатели, необходимо производить больше водорода из возобновляемых источников.
Какие существуют проблемы и возможности?
Существенным препятствием для более широкого внедрения автомобилей, работающих на водороде, является стоимость производства топливных элементов: водород в качестве источника топлива примерно в 3-4 раза дороже дизельного топлива. Кроме того, налицо значительная нехватка инфраструктуры, строительство которой требует больших затрат, причем сегодня на дорогах недостаточно водородных автомобилей, чтобы сделать это прибыльным.
Однако эти проблемы не являются непреодолимыми, и водородные топливные элементы по-прежнему обладают огромным потенциалом в качестве чистого источника топлива. Поэтому Китай, Япония и Южная Корея делают ставку на водород, причем Китай поставил цель иметь 1 миллион автомобилей, работающих на водороде, к 2030 году, что является значительным прогрессом по сравнению с нынешними 1500. В то же время, Япония стремится вывести на дороги 800 000 автомобилей примерно за то же время. Это весьма целесообразно для стран с ограниченными ресурсами, таких как Япония, в которых водород может обеспечить все преимущества электромобильности без дополнительной нагрузки на энергосистему страны.
Многие сторонники водородной технологии считают, что это более жизнеспособная альтернатива дизельным грузовикам благодаря большему запасу хода и более короткому времени заправки. Недавние эксперименты с новым материалом, таким как гидрид марганца, показывают, что можно еще больше увеличить запас хода, разработав баки, которые будут меньше, дешевле и обеспечат большую плотность энергии, чем существующие технологии водородных топливных элементов.
Водород – топливо будущего?
Итак, каков же вердикт в отношении водорода? До тех пор, пока водородные топливные элементы предоставляют возможность для перехода на более экологичный транспорт, я считаю, что мы должны продолжать исследовать и развивать эту технологию.
Как и в любых спорах об альтернативных видах топлива, водород и грузовые электромобили не следует рассматривать в рамках подхода «победитель получает все». Мы скорее должны учитывать преимущества и недостатки каждой альтернативы и понимать, что каждое решение будет конкурентоспособным для определенных операций, региональных потребностей и в разные моменты времени.
Несмотря на то, что сегодня автомобили с питанием от аккумуляторов имеют очевидные преимущества в стоимости и инфраструктуре по сравнению с технологиями водородных элементов, правда состоит в том, что серебряной пули нет. Обе технологии сталкиваются с различными проблемами, которые связаны с инфраструктурой, принятием клиентами, влиянием на электрическую сеть, зрелостью и запасом хода.
