Водородные топливные элементы: новая граница устойчивого транспорта

Технология топливных элементов разрабатывается с начала 1900-х. Но только сейчас достигли этапа крупномасштабного внедрения. Что дадут водородные топливные элементы?

Простыми словами: потребительские авто с заправляемыми топливными элементами, запитывающими электродвигатели. Нулевые выбросы, заправка не каждые 100–200 км. Главный ключ — экологичный транспорт на зеленой энергие. Но много работы перед полным внедрением.

Смотрим ближе. Что такое технология водородных топливных элементов?

Топливный элемент, как батарея, дает электрический ток. Но, в отличие от батареи (накопитель), он генерирует энергию. Водород — источник, реагирует с кислородом электрохимически, образуя заряд. Электричество питвает авто. Отходы — только вода и тепло (в отличие от горения нефти).

Пока батареи лидируют, эксперты предсказывают: топливные элементы в итоге их обгонят. Отчасти потому, что меньше вредят среде, чем батареи.

Добыча Co, Li, Cu, Ni для батарей — риск для рабочих и экологии. Переработка тоже выделяет CO2. Электромобили тоже вредят: нет выхлопа, но батареи выделяют токсичные пары.

Илон Маск (Tesla) назвал водородные топливные элементы «безумие» и «ерунду». Но автопром не согласен. Опрос KPMG 2017 г. (1000 топ-менеджеров авто): водород имеет лучшее долгосрочное будущее, чем электромобили. Цитата: «Батарейные авто провалятся из-за инфраструктуры, а топливные (FCEV) — настоящий прорыв электромобильности».

Преимущества водородных топливных элементов

• Нет вредных выбросов, устойчивое топливо vs ископаемое.
• Заправка быстрее зарядки ЭВ — 3–5 минут.
• Заезд ~300 миль (480 км) — дальше большинства ЭВ.
• Высокая КПД, больше мощности для устройств.

Но есть серьезные барьеры.

Барьеры водородных топливных элементов

• Редкие заправки, инфраструктура не готова к масштабу.
• Высокая стоимость технологии.
• Водород доступен, но сложно хранить и транспортировать. Легковоспламеняется, дорого в безопасном хранении/перевозке.

Технология «губка для ванны»: потенциальный прорыв?

Новая технология Северо-Западного университета (Эванстон) — потенциальный прорыв в безопасном хранении водорода. «Губка для ванны» (продукт NU-1501) удерживает и выпускает большие объемы газа при низком давлении и стоимости.

Почему пользователям стоит выбрать водородные топливные элементы?

Давид Венгер (Wenger Engineering GmbH, Германия), продвигающий топливные элементы в Европе: «Батареи не решение для всего. Жители мегаполисов с трудом заряжат ЭВ. Переход к водороду медленный, но верный, к 2030 г. ~5% авто и грузовиков в Германии будут на топливных элементах».

Профессор Калгатги: главная проблема — распределение и хранение (доставка к авто). Технология «губки» может помочь.

Также: когда возобновляемые (ветер, солнце) станут основными источниками электроэнергии, будет излишек электроэнергии. Его можно использовать для генерации водорода вместо накопления в батареях (которые тоже имеют потери), и доставлять туда, где нужен. Водород для транспорта может утилизировать возобновляемую энергию, которая сейчас теряется.