Топливный элемент — это своего рода устройство для генерации энергии, которое преобразует химическую энергию топлива в электрическую энергию посредством окислительно-восстановительной реакции кислорода или других окислителей. Наиболее распространенным топливом является водород, который можно понимать как обратную реакцию электролиза воды с образованием водорода и кислорода.
В отличие от ракеты, водородный топливный элемент не производит кинетическую энергию в результате бурной реакции горения водорода и кислорода, а высвобождает свободную энергию Гиббса в водороде через каталитическое устройство. Принцип его работы заключается в том, что водород разлагается на электроны и ионы водорода (протоны) с помощью катализатора (обычно платины) в положительном электроде топливного элемента. Протоны достигают отрицательного электрода через протонообменную мембрану и реагируют с кислородом, образуя воду и тепло. Соответствующие электроны перетекают от положительного электрода к отрицательному через внешнюю цепь, генерируя электрическую энергию. У него нет узкого места с тепловой эффективностью около 40% для топливного двигателя, а эффективность водородного топливного элемента может легко достигать более 60%.
Еще несколько лет назад водородная энергетика была известна как «конечная форма» новых энергетических транспортных средств благодаря ее преимуществам нулевого загрязнения, возобновляемой энергии, быстрого гидрирования, полного диапазона и так далее. Тем не менее, техническая теория водородных топливных элементов совершенна, но прогресс индустриализации серьезно отстает. Одной из самых больших проблем его продвижения является контроль затрат. Сюда входит не только стоимость самого автомобиля, но и стоимость производства и хранения водорода.
Развитие транспортных средств на водородных топливных элементах зависит от строительства инфраструктуры водородного топлива, такой как производство водорода, хранение водорода, транспортировка водорода и гидрирование. В отличие от чистых трамваев, которые можно медленно заряжать дома или в компании, водородные автомобили можно заряжать только на станции гидрирования, поэтому потребность в зарядной станции более острая. Без полноценной сети гидрогенизации развитие водородной автомобильной промышленности невозможно.
Время публикации: 02 апреля 2021 г.