شاید در مورد خودروهای هیدروژنی HICEV و FCEV شنیده باشید. اما ماشین های هیدروژنی چگونه کار می کنند؟
بر کسی پوشیده نیست که جهان به سمت خودروهایی با آلایندگی صفر در آینده نزدیک می رود. حتی اگر خودروهای برقی در دهه گذشته به عنوان جایگزینی برای خودروهای بنزینی محبوبیت پیدا کرده اند، خودروهای هیدروژنی برای رسیدن به عقب با مشکل مواجه شده اند. با این حال، خودروهای هیدروژنی مانند خودروهای برقی گزینه قابل قبولی برای جایگزینی خودروهای بنزینی باقی می مانند.
در مورد علم پشت خودروهای هیدروژنی کنجکاو هستید؟ به خواندن ادامه دهید.
ماشین هیدروژنی چگونه کار می کند؟
وقتی صحبت از خودروهای هیدروژنی به میان می‌آید، می‌توانید دو منبع مختلف نیرو داشته باشید. یک موتور احتراق داخلی هیدروژنی یا سلول های سوختی هیدروژنی. موتور احتراق داخلی هیدروژنی مشابه موتورهای بنزینی طراحی شده است، با این تفاوت که به جای بنزین، هیدروژن می سوزاند.
از طرف دیگر، یک سلول سوختی هیدروژنی برای تبدیل انرژی شیمیایی به الکتریسیته برای به حرکت درآوردن موتور شما استفاده می شود. برای اینکه این اتفاق بیفتد، گاز هیدروژن از مخزن خود به سلول سوختی رها می شود، جایی که با اکسیژن مخلوط می شود تا یک واکنش شیمیایی ایجاد کند که باعث می شود الکترون ها برق تولید کنند.
از نظر فنی، یک خودروی هیدروژنی می تواند یک وسیله نقلیه الکتریکی باشد، اما به جای اینکه با باتری کار کند، با نیروگاه های سلول سوختی طراحی شده است که برق خود را تولید می کنند. به همین دلیل است که آنها را خودروهای الکتریکی سلول سوختی یا FCEV می نامند. به طور مشابه، شما می توانید یک خودروی احتراق داخلی هیدروژنی را انتخاب کنید. در غیر این صورت به عنوان HICEV شناخته می شود. اگر آشنایی ندارید، درباره نحوه عملکرد خودروهای الکتریکی بیشتر بدانید.
مزایای خودروهای هیدروژنی چیست؟
خودروهای هیدروژنی که به پیل‌های سوختی یا احتراق داخلی متکی هستند، بخار آب را به عنوان یک محصول اگزوز بدون هیچ اثری از دی اکسید کربن تولید می‌کنند. به عبارت دیگر، خودروهای هیدروژنی مانند خودروهای الکتریکی دوستدار محیط زیست هستند.
فراتر از آن، یک ماشین هیدروژنی نیازی به شارژ شدن مانند یک وسیله نقلیه برقی با باتری ندارد. شما می توانید آن را در کمتر از پنج دقیقه سوخت گیری کنید. در واقع، اکثر خودروهای هیدروژنی می توانند مسافتی تا 300 مایل را با یک مخزن پر به راحتی طی کنند.
از آنجایی که خودروهای هیدروژنی با پیل سوختی در حین رانندگی برق خود را تولید می کنند، نیازی به باتری های بزرگ ندارند. در بیشتر موارد، یک باتری کوچک 30 کیلوواتی برای ذخیره برق کافی است. ناگفته نماند که اکثر وسایل نقلیه هیدروژنی با پیل سوختی عمری بین 5000 تا 10000 ساعت دارند. این معادل 150000 تا 300000 مایل است.
البته، اگر با یک وسیله نقلیه الکتریکی پیل سوختی رانندگی می کنید، موتور به اندازه یک ماوس بی صدا خواهد بود.
چرا خودروهای هیدروژنی هنوز رایج نیستند؟
به گفته TWI Global، تولید خودروهای هیدروژنی گران‌تر از خودروهای الکتریکی با باتری است. به همین دلیل، اکثر خودروسازان حاضر به قمار و تولید خودروهای هیدروژنی در مقیاس گسترده نیستند.
حتی اگر بتوانید یک ماشین هیدروژنی بخرید، کجا آن را سوخت می‌دهید؟ در حال حاضر زیرساخت کافی برای پشتیبانی از خودروهای هیدروژنی وجود ندارد. طبق مرکز داده سوخت های جایگزین (AFDC)، 48 ایستگاه سوخت گیری هیدروژن در ایالات متحده برای عموم باز است. 47 مورد از این ایستگاه های سوخت گیری در کالیفرنیا هستند. اگر در کانادا هستید، تنها هفت ایستگاه سوخت‌گیری هیدروژن در دسترس عموم وجود دارد (طبق گزارش GLP Autogas).
همچنین این سوال در مورد بهره وری انرژی هیدروژن وجود دارد. برای مهار گاز هیدروژن خالص از متان یا آب به منابع زیادی نیاز است که معمولاً شامل سوزاندن سوخت های فسیلی می شود.
اما اگر از برق مبتنی بر خورشید برای برداشت هیدروژن بدون سوخت‌های فسیلی استفاده کنید، چه؟ بله، می‌توان این کار را انجام داد، اما طبق تحقیقات انجام‌شده توسط The Conversation، به جای استفاده از برق برای تولید گاز هیدروژن فقط برای تولید مجدد برق از طریق سلول‌های سوختی، باتری‌های برقی را مستقیماً شارژ کنید.
برای گاز هیدروژنی که در جایگاه‌های سوخت موجود است، باید بیشتر از بنزین یا برق برای آن بپردازید. مگر اینکه کمبود سوخت جهانی وجود داشته باشد که باعث افزایش سرسام آور قیمت بنزین شده باشد. در واقع، هیدروژن در واحد حجم انرژی بیشتری نسبت به بنزین دارد. این بدان معنی است که شما احتمالاً بیشتر از یک ایستگاه سوخت گیری هیدروژن بازدید خواهید کرد.
آخرین اما نه کم اهمیت، گاز هیدروژن بسیار فرار و قابل اشتعال است که ذخیره آن را دشوار می کند. به همین دلیل، مخازن گاز هیدروژن باید قبل از تایید در شرایط سخت، مقاوم و تست تصادف باشند. همچنین، نیروگاه های هیدروژنی معمولاً در نزدیکی مراکز سوخت گیری ساخته می شوند زیرا حمل و نقل از راه دور خطرات ایمنی را به همراه دارد.
کدام خودروهای هیدروژنی برای مصرف کنندگان در دسترس هستند؟
طبق گفته Motor1، از سال 2011 تاکنون تنها 41700 خودروی هیدروژنی در سراسر جهان فروخته شده است. تنها خودروهای هیدروژنی در حال تولید هیوندای نکسو و تویوتا میرای هستند. دیگر خودروهای هیدروژنی قابل توجهی که تولید شدند اما متوقف شدند عبارتند از هوندا کلاریتی و هیوندای توسان FCEV.
هیوندای نکسو یک خودروی شاسی بلند سوختی الکتریکی است که با هیدروژن کار می کند. برد آن بین 354 مایل تا 380 مایل است. قیمت اولیه آن در آمریکای شمالی حدود 59000 دلار برای تریم آبی و حدود 62000 دلار برای تریم محدود است.
مشابه هیوندای نکسو، تویوتا میرای یک خودروی سدان سایز متوسط با پیل سوختی هیدروژنی است. در یک باک پر، تویوتا میرای بردی بین 357 مایل (تریم محدود) تا 402 مایل (تریم XLE) تخمین زده می شود. قیمت اولیه آن در آمریکای شمالی 49500 دلار برای تریم XLE و 66000 دلار برای تریم محدود است.
هیوندای نکسو و تویوتا میرای هر دو واجد شرایط مشوق مالیاتی 7500 دلاری در ایالات متحده هستند. اگر یک ماشین هیدروژنی در کالیفرنیا بخرید، 4500 دلار تخفیف مالیاتی اضافی دریافت خواهید کرد.
همچنین لازم به ذکر است که تویوتا میرای و هیوندای نکسو با گزینه تامین مالی با بهره صفر و شارژ مجدد سوخت رایگان در هر ایستگاه هیدروژنی تا سقف 15000 دلار عرضه می شوند. بهتر از این نمی شود! از طرف دیگر، می‌توانید گزینه‌های خودروی الکتریکی با باتری با آلایندگی صفر را در نظر بگیرید.
آیا ماشین بعدی شما می تواند با هیدروژن کار کند؟
حقیقت را بگوییم، راه درازی در پیش داریم تا خودروهای هیدروژنی به یک منظره رایج در جاده ها تبدیل شوند. البته، تا زمانی که ایستگاه‌های سوخت‌گیری هیدروژن در همه جا ظاهر شوند و استفاده از هیدروژن از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه شود، بیشتر مردم در مورد خودروهای هیدروژنی تردید خواهند داشت.
با این حال، در صورت تمایل می توانید همین الان یک ماشین هیدروژنی بخرید. مشکل این است که پیدا کردن یک ایستگاه سوخت‌گیری هیدروژن می‌تواند یک چالش دشوار باشد.