Polttokennot henkilöautoissa jo kannattavia?

Viime aikoihin asti polttokennotekniikka oli saatavilla vain ei-kaupallisiin sovelluksiin. Sitä käytettiin esimerkiksi avaruuslennoilla, ja 1 kW:n energiantuotannon valtavat kustannukset sulkivat käytännössä pois sen käytön suuremmassa mittakaavassa. William Groven suunnittelema keksintö sai lopulta kuitenkin laajan sovelluksen. Lue vetykennoista ja katso, onko sinulla varaa sellaiseen autoon!

Mikä on polttokenno?

Se on sarja kahdesta elektrodista (negatiivinen anodi ja positiivinen katodi), jotka on erotettu polymeerikalvolla. Kennojen on tuotettava sähköä niille toimitetusta polttoaineesta. On tärkeää huomata, että toisin kuin perinteisissä akkukennoissa, niille ei tarvitse syöttää sähköä etukäteen, eikä polttokenno itsessään vaadi latausta. Tarkoituksena on toimittaa sille polttoainetta, joka käsiteltävissä laitteissa koostuu vedystä ja hapesta.

Polttokennot - Järjestelmäsuunnittelu

Polttokennoautot vaativat vetysäiliöt. Juuri niistä tämä elementti tulee elektrodeihin, joissa sähköä tuotetaan. Järjestelmä on yleensä varustettu myös muuntimella varustetulla keskusyksiköllä. Se muuntaa tasavirran vaihtovirraksi, jota voidaan käyttää sähkömoottorin tehonlähteenä. Hän on auton sydän, joka saa voimansa nykyisistä yksiköistä.

Polttokennot ja toimintaperiaate

Jotta polttokenno voisi tuottaa sähköä, tarvitaan kemiallinen reaktio. Tätä varten elektrodeihin syötetään ilmakehän vety- ja happimolekyylejä. Anodille vapautuva vety on syy elektronien ja protonien syntymiseen. Ilmakehän happi tulee katodille ja reagoi elektronien kanssa. Puoliläpäisevä polymeerikalvo toimittaa positiivisia vetyprotoneja katodille. Siellä ne yhdistyvät oksidianionien kanssa, jolloin muodostuu vettä. Toisaalta anodilla olevat elektronit kulkevat sähköpiirin läpi tuottaakseen sähköä.

Polttokenno - sovellus

Autoteollisuuden ulkopuolella polttokennoilla on monia sovelluksia. Sitä voidaan käyttää sähkönlähteenä paikoissa, joissa ei ole vapaata pääsyä verkkovirtaan. Lisäksi tämän tyyppiset solut toimivat hyvin sukellusveneissä tai avaruusasemissa, joissa ei ole pääsyä ilmakehän ilmaan. Lisäksi polttokennoilla on virtaa mobiiliroboteille, kodinkoneille ja hätäsähköjärjestelmille.

Polttokennot - tekniikan edut ja haitat

Mitkä ovat polttokennon edut? Se tuottaa puhdasta energiaa ilman haitallisia ympäristövaikutuksia. Reaktiossa syntyy sähköä ja vettä (yleensä höyryn muodossa). Lisäksi hätätilanteissa, esimerkiksi räjähdyksen tai säiliön avaamisen yhteydessä, vety poistuu pienen massansa vuoksi pystysuoraan ja palaa kapeassa tulipatsassa. Polttokenno erottuu myös hyötysuhteeltaan, sillä se saavuttaa tuloksia 40-60 % alueella. Tämä on polttokammioiden saavuttamaton taso, ja muistetaan, että näitä parametreja voidaan vielä parantaa.

Vetyelementti ja sen haitat

Nyt muutama sana tämän ratkaisun puutteista. Vety on maan runsain alkuaine, mutta se muodostaa helposti yhdisteitä muiden alkuaineiden kanssa. Sen saaminen puhtaassa muodossaan ei ole helppoa ja vaatii erityistä teknologista prosessia. Ja tämä (ainakin toistaiseksi) on erittäin kallis. Mitä tulee vetypolttokennoon, hinta ei valitettavasti ole rohkaiseva. Kilometrin voi ajaa jopa 1-5 kertaa enemmän kuin sähkömoottorilla. Toinen ongelma on vedyn tankkausinfrastruktuurin puute.

Polttokennoajoneuvot - esimerkkejä

Autoista puheen ollen, tässä on muutamia malleja, jotka käyttävät menestyksekkäästi polttokennoja. Yksi suosituimmista polttokennoautoista on Toyota Mirai. Tämä on kone, jonka säiliöt ovat yli 140 litraa. Se on varustettu lisäakuilla energian varastoimiseksi rauhassa ajon aikana. Valmistaja väittää, että tämä Toyota-malli voi matkustaa 700 kilometriä yhdellä huoltoasemalla. Mirain teho on 182 hv.

Muita sähkön tuottamiseen tarvittavia polttokennoajoneuvoja ovat:

• Lexus LF-FC;
• Honda FCX Clarity;
• Nissan X-Trail FCV (polttokennoajoneuvo);
• Toyota FCHV (polttokennohybridiauto);
• polttokenno Hyundai ix35;
• Polttokenno-sähköbussi Ursus City Smile.

Onko vetykennolla mahdollisuuksia todistaa itsensä autoteollisuudessa? Teknologia sähkön tuottamiseksi polttokennoista ei ole uusi. Sitä on kuitenkin vaikea popularisoida henkilöautojen keskuudessa ilman halpaa teknistä prosessia puhtaan vedyn saamiseksi. Vaikka polttokennoajoneuvot tulisivat myyntiin suurelle yleisölle, ne voivat silti jäädä jälkeen keskivertokuljettajan kustannustehokkuudessa. Siksi perinteiset sähköautot näyttävät edelleen kiinnostavimmalta vaihtoehdolta.