Bayangkan sebuah kereta yang tidak mengeluarkan asap atau gas yang mencemarkan semasa bergerak dan bukannya menggunakan petrol atau diesel, menggunakan hidrogen sebagai bahan api. Terima kasih kepada sel bahan api hidrogen dalam kereta, ini bukan konsep futuristik, tetapi realiti yang tersedia. Semakin ramai orang tertanya-tanya bagaimana teknologi ini berfungsi dan apakah kelebihannya, kerana ia diletakkan sebagai alternatif ekologi kepada bahan api fosil.
Dalam artikel ini, kami akan meneroka dengan teliti apakah sel bahan api hidrogen dalam kereta, cara ia berfungsi, kelebihan, keburukan dan aspek yang lebih penting yang perlu anda ketahui.
Apakah sel bahan api hidrogen dalam kereta?
Pada dasarnya, a sel hidrogen Ia adalah peranti yang menukarkan tenaga kimia hidrogen kepada tenaga elektrik. Melalui proses elektrokimia, hidrogen digabungkan dengan oksigen dari udara untuk menjana elektrik, air dan haba sebagai hasil sampingan. Elektrik ini digunakan untuk menggerakkan motor elektrik yang memacu roda kereta, menghasilkan kenderaan sifar pelepasan, kerana ia tidak menghasilkan gas pencemar.
Peranti ini terdiri daripada sel individu, setiap satu dengan dua elektrod: anod dan katod, dipisahkan oleh bahan elektrolitik. Hidrogen dimasukkan ke dalam anod, terurai menjadi proton dan elektron, dan yang terakhir menjana elektrik dengan melalui litar luaran. Sementara itu, di katod, proton, elektron dan oksigen bergabung untuk membentuk air, memastikan satu-satunya hasil sampingan ialah wap air. Proses ini menjadikan sel bahan api hidrogen pilihan yang sangat menarik untuk mobiliti yang mampan.
Bagaimana kereta hidrogen berfungsi
Kereta hidrogen, walaupun ia adalah kenderaan elektrik, berfungsi secara berbeza daripada kereta elektrik tradisional. Perbezaan utama ialah dalam kenderaan sel bahan api hidrogen, elektrik dijana di atas kereta, dan bukannya bergantung pada bateri yang sebelum ini menyimpan tenaga.
Proses ini bermula dengan hidrogen yang disimpan pada tekanan tinggi dalam tangki khusus, yang dihantar ke sel bahan api. Di dalam sel ini, hidrogen bercampur dengan oksigen untuk menjana elektrik. Hasil sampingan tindak balas ini adalah air, yang bermaksud bahawa kereta itu mempunyai paip ekzos, tetapi ia hanya mengeluarkan wap air. Elektrik yang dihasilkan diagihkan antara bateri dan motor elektrik kereta. Dalam sesetengah kes, kuasa juga diperoleh daripada brek penjanaan semula, yang mengecas semula bateri semasa kereta sedang memandu.
Teknologi ini sangat cekap, kerana menukarkan jumlah tenaga yang lebih besar dalam kerja yang berguna berbanding dengan enjin pembakaran dalaman, menjadikan kenderaan hidrogen pilihan yang lebih hijau dan lebih cekap.
Kelebihan kereta hidrogen
The kereta hidrogen Mereka membentangkan satu siri kelebihan yang meletakkan mereka sebagai pilihan yang menjanjikan untuk masa depan mobiliti:
- Sifar pelepasan pencemaran: Dengan tidak menghasilkan karbon dioksida atau jenis gas berbahaya yang lain, ia merupakan pilihan terbaik untuk mengurangkan pencemaran di bandar dan menyumbang kepada usaha memerangi perubahan iklim.
- Autonomi yang lebih besar: Kereta hidrogen boleh menempuh jarak sehingga 600 kilometer pada satu tangki, mengatasi kenderaan elektrik tradisional dalam banyak kes.
- Pengecasan pantas: Mengisi bahan api dengan hidrogen mengambil masa antara 3 dan 5 minit, masa yang sama seperti kereta pembakaran, yang mengurangkan kebimbangan mengenai pengecasan semula berbanding dengan kenderaan elektrik.
- Penyelenggaraan yang mudah: Enjin kereta hidrogen memerlukan kurang penyelenggaraan berbanding enjin pembakaran dalaman, kerana bahagian yang bergerak lebih sedikit dan ketiadaan bahan api fosil.
- Prestasi yang lebih baik dalam keadaan yang melampau: Tidak seperti kereta elektrik, yang mungkin menyaksikan prestasinya berkurangan dalam iklim sejuk, kereta hidrogen mengekalkan prestasi yang lebih stabil dalam suhu yang melampau.
Kelemahan dan masalah
Walau bagaimanapun, di sebalik kelebihannya, teknologi sel bahan api hidrogen menghadapi beberapa cabaran yang mesti diatasi untuk teknologi ini diguna pakai secara besar-besaran:
- Kos hidrogen yang tinggi: Walaupun ia adalah unsur yang paling banyak di alam semesta, hidrogen tidak terdapat dalam bentuk tulen di Bumi. Mendapatkannya adalah proses yang mahal dan memerlukan tenaga. Kaedah yang paling biasa ialah elektrolisis, yang memerlukan sejumlah besar tenaga, menjadikan pengeluarannya lebih mahal.
- Infrastruktur terhad: Di banyak negara, infrastruktur stesen hidrogen sangat terhad. Sebagai contoh, di Sepanyol, terdapat hanya beberapa (di bandar seperti Huesca, Seville, Zaragoza dan Madrid), yang merupakan halangan utama kepada pengambilan besar-besaran.
- Storan yang kompleks: Hidrogen ialah gas yang sangat ringan dan meruap, yang menjadikan penyimpanannya rumit. Memerlukan tangki khas yang meningkatkan berat kenderaan dan kerumitan sistem.
- Kos kenderaan yang tinggi: Kereta hidrogen pada masa ini mahal, walaupun kos dijangka berkurangan apabila teknologi berkembang dan skala ekonomi berkembang.
Masa depan kereta hidrogen
Walaupun teknologi kereta hidrogen masih dalam pembangunan, ia dijangka memainkan peranan penting dalam masa depan mobiliti mampan. Dengan kebimbangan yang semakin meningkat tentang pelepasan CO2 dan peraturan yang semakin ketat, pengeluar semakin banyak melabur dalam teknologi ini.
Selain itu, kemajuan ketara sedang dibuat dalam meningkatkan kecekapan sel bahan api dan mengurangkan kos pengeluaran hidrogen, yang mungkin menyumbang kepada penggunaan besar-besarannya dalam dekad yang akan datang. Dengan peningkatan infrastruktur pengisian bahan api dan kemajuan teknologi, hidrogen boleh menjadi salah satu elemen utama untuk mencapai matlamat mobiliti sifar pelepasan di seluruh dunia.
Terdapat banyak jenama yang mempertaruhkan teknologi ini, seperti Toyota, Hyundai dan Honda, dengan model seperti Mirai dan Nexo, serta BMW, yang terus berinovasi dalam bidang ini. Jenama ini sudah pun melaksanakan penambahbaikan pada sistem sel bahan api hidrogen mereka, seperti julat yang lebih besar dan kos pengeluaran yang lebih rendah, yang boleh menjadikan kereta ini lebih mudah diakses oleh orang ramai dalam masa terdekat. Walaupun infrastruktur hidrogen global adalah terhad, ia dijangka berkembang dengan ketara dalam dekad akan datang.
Sebaliknya, Kesatuan Eropah telah menetapkan matlamat bercita-cita tinggi untuk pengeluaran hidrogen hijau, yang diperoleh daripada tenaga boleh diperbaharui. Ini boleh membantu mengurangkan kos bahan api ini dan memudahkan penggunaannya dalam kenderaan hidrogen, mencapai kedua-dua pengurangan pelepasan dan kebebasan daripada bahan api fosil. Jika teknologi ini terus berkembang, kereta hidrogen boleh melengkapkan dan bahkan mengatasi kenderaan elektrik dalam aspek tertentu, seperti autonomi dan kelajuan mengisi minyak.