Водородное топливо - лучшая альтернатива?

Электромобили находятся на подъеме, но все еще не играют значительной роли на подавляющем большинстве автомобильных рынков мира. Но даже при полном переходе на электромобили экологические проблемы не будут решены по разным причинам. На этом фоне ведущие автопроизводители продолжают развивать проекты на основе водородного топлива. В этой статье мы обобщим имеющуюся информацию — что такое автомобиль на водородном топливе и каковы его перспективы.

Фактически, автомобили на водородном топливе приводятся в движение электродвигателями. Просто в отличие от чисто электромобиля аккумулятор получает электричество не из розетки, а в процессе химической реакции с водородом.

Реакция происходит внутри топливного элемента. Тем не менее, топливные элементы похожи на реакторы. Сам аккумулятор состоит из пары пористых электродов, анода (-) и катода (+), разделенных полимерной мембраной с тонким слоем катализатора.

Водород подается с анодной стороны бака (цилиндра), а кислород подается с катодной стороны. Произошла химическая реакция. Протоны проходят через мембрану, но электроны задерживаются и создают напряжение. Вырабатываемое электричество передается на электродвигатель и приводит в движение колеса. «Хвостовой газ» химической реакции превращается в чистый водяной пар, что соответствует европейской концепции «нулевого выброса»

.Помимо нулевых выбросов, концепция развития электроводородных автомобилей также предусматривает отказ от обслуживания в привычном понимании. Вам больше не придется менять масло в двигателе внутреннего сгорания или трансмиссии, а также свечи. Теоретически это положительно влияет на комфорт и эксплуатационные расходы, а также на окружающую среду.

Но есть и другой вариант — использование водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). При этом останется обычное ТО (техническое обслуживание) с определенной периодичностью. В начале 2000-х годов инженеры BMW пошли по этому пути, мелкосерийно переделав BMW 7 серии на два вида топлива для корпоративных клиентов, что позволило заправлять его как бензином, так и водородом.

Однако еще в 2020 году баварцы придумали предсерийный концепт водородного кроссовера на базе X5. И он был построен по традиционному рецепту, используемому для создания автомобилей на водородном топливе, то есть без использования двигателя внутреннего сгорания.

Для того, чтобы в водородном автомобиле произошла химическая реакция, он должен быть наполнен водородом, и этот водород должен быть предварительно получен. Водород почти не встречается в природе в готовом виде. Он производится в результате химической реакции. С экономической точки зрения самым дешевым способом получения водорода является использование природного газа (пропан, метан). Для этого катализатор используется при высокой температуре (700–1000 ºC) и высоком давлении, а газ необходимо смешивать с водяным паром. Но при сгорании газа все равно выделяется вредный углекислый газ, и из-за этого они борются с обычными двигателями внутреннего сгорания.

Частный конгломерат инвестирует в сеть водородных заправочных станций в Германии. В 2015 году Air Liquide, Linde, OMV, Shell и Total создали совместное предприятие H2 MOBILITY Deutschland GmbH & Co. в Берлине. KG также выделила на реализацию 400 миллионов евро. Помимо топливных компаний, к проекту присоединились Daimler, BMW, Volkswagen, Honda, Toyota. Помимо H2 MOBILITY Deutschland GmbH, партнерство по чистой энергии (CEP) также занимается разработкой водородного топлива в Германии.

Конечный потребитель мало заботится об окружающей среде, ему важнее потребительские качества автомобилей. Безусловно, самым универсальным автомобилем в жизни является автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Обладает максимальным запасом хода, способен работать в различных температурных условиях и заправляться за считанные минуты.

С другой стороны, на электромобили по-прежнему действует множество ограничений не только по запасу хода и количеству зарядных станций, но и по длительности времени зарядки и эксплуатации в холодных регионах.

Кроме того, водородные автомобили плохо заводятся при низкой температуре. В ходе недавних предсерийных испытаний Hyundai Nexo было заявлено, что он может без проблем заводиться даже при минус 6 градусах Цельсия. Однако в 2006 году разработчики Chevrolet Equinox заявили, что он может работать до-25 градусов по Цельсию, но не подтвердили это экспериментально. Однако, в отличие от электромобилей, заправить водород можно за 3-5 минут. Но привод на колеса, конечно, будет неидеальным, если не ставить всегда на обе оси отдельные электродвигатели. Работы в отрасли по созданию автомобилей на альтернативных видах топлива ведутся давно – с конца прошлого века. В настоящее время даже инженерам не ясно, как будут выглядеть автомобили будущего и на каких источниках энергии они будут работать. В то время как японская Toyota предпочитает водород, немцы из BMW считают, что ни одна из будущих технологий не станет основной, и к 2050 году они обе разделят долю. Это мешает не только автопроизводителям, но и газовым и нефтяным компаниям, вынуждая их инвестировать в различные технологии.

В то же время, кроме стремления сделать новую технологию успешной, есть еще и забота о конечном потребителе. И привлечь их интерес экологическими перспективами без экономической выгоды или удобства для пользователя вряд ли получится...