Электромобили находятся на подъеме, но пока не играют существенной роли на большинстве мировых автомобильных рынков. Но даже при полном переходе на электромобили экологические проблемы не будут решены по целому ряду причин. В связи с этим ведущие автопроизводители продолжают развивать проекты, основанные на водородном топливе. В этой статье будут обобщены современные знания о том, что такое автомобиль на водородном топливе и каковы его перспективы.
На самом деле, автомобили, работающие на водороде, приводятся в движение электродвигателями. Проще говоря, в отличие от чисто электрического автомобиля, аккумулятор получает электроэнергию не из розетки, а в результате химической реакции с водородом.
Реакция происходит внутри топливного элемента. Но топливные элементы похожи на реакторы. Сама батарея состоит из пары пористых электродов, анода (-) и катода (+), разделенных полимерной мембраной с тонким слоем катализатора.
Водород подается с анода баллона (цилиндра), а кислород - с катода. Происходит химическая реакция. Протоны проходят через мембрану, но электроны задерживаются и создают напряжение. Выработанное электричество передается на электродвигатель и приводит в движение колеса. Оставшийся после химической реакции газ превращается в чистый водяной пар в соответствии с европейской концепцией "нулевых выбросов".
В дополнение к концепции нулевых выбросов, развитие электромобилей также означает отсутствие необходимости в техническом обслуживании, как мы привыкли. Больше нет необходимости менять масло или свечи зажигания в двигателе внутреннего сгорания или трансмиссии. Теоретически это положительно влияет на комфорт и эксплуатационные расходы, а также на окружающую среду.
Но есть и другой вариант: использовать водород в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Это обеспечит проведение регулярного технического обслуживания (ТО) через равные промежутки времени. В начале 2000-х годов инженеры BMW пошли по этому пути и переоборудовали малолитражный BMW 7 Series в двухтопливный для корпоративных клиентов, позволяя ему работать как на бензине, так и на водороде.
Но в 2020 году баварцы выпустили предсерийный концепт водородного кроссовера на базе X5. И построен он по традиционному рецепту производства автомобилей с водородным двигателем, то есть без использования двигателя внутреннего сгорания.
Для того чтобы в водородном автомобиле произошла химическая реакция, он должен быть заполнен водородом, и этот водород должен быть произведен заранее. Водород почти никогда не встречается в природе. Он образуется в результате химической реакции. Экономически самым дешевым способом производства водорода является использование природного газа (пропан, метан). Для этого используется катализатор при высокой температуре (700-1000 ºC) и высоком давлении, а газ необходимо смешивать с водяным паром. Но при сжигании газа все равно выделяется вредный углекислый газ, поэтому 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 в Берлине совместное предприятие H2 MOBILITY Deutschland GmbH & Co. KG также выделила 400 млн евро на реализацию проекта. Помимо топливных компаний, в проекте участвовали Daimler, BMW, Volkswagen, Honda и Toyota. Помимо H2 Mobility Deutschland, разработкой водородного топлива в Германии занимается организация Clean Energy Partnership (CEP).
Конечные потребители меньше заботятся об окружающей среде и больше - о потребительских качествах своих автомобилей. Самыми универсальными транспортными средствами в жизни являются автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Он может работать при максимальной дальности и температуре и перезаряжается за считанные минуты.
С другой стороны, электромобили все еще имеют множество ограничений, таких как дальность пробега и количество зарядных станций, а также время зарядки и работы в холодных районах.
Кроме того, водородные автомобили плохо заводятся при низких температурах. В ходе недавнего предсерийного теста Hyundai Nexo, как утверждается, без проблем заводился даже при температуре минус 6 градусов Цельсия. Однако в 2006 году разработчики Chevrolet Equinox заявили, что он может опускаться до минус 25 градусов по Цельсию, но не подтвердили это экспериментально. Однако, в отличие от электромобилей, водород можно зарядить за 3-5 минут. Привод на колеса, конечно, не идеален, если только вы не хотите всегда ставить отдельные электродвигатели на обе оси. Промышленность работает над разработкой альтернативных видов топлива уже давно, с начала прошлого века. Пока инженерам неясно, как будут выглядеть автомобили будущего и какие источники энергии будут их питать. Японская Toyota предпочитает водород, а немецкий BMW считает, что ни одна из двух технологий будущего не станет основной, и обе разделятся к 2050 г. Это заставляет не только автопроизводителей, но и газовые и нефтяные компании инвестировать в другие технологии.
В то же время, помимо желания сделать новую технологию успешной, есть и забота о конечном пользователе. Обращение к ним с экологической точки зрения без экономической выгоды или удобства для потребителей не сработает...
