Jak Toyota będzie pierwsza z samochodem na ogniwa paliwowe?

Toyota twierdzi, że dokonała kilku postępów w wodorowych ogniwach paliwowych, które sprawią, że będą one znacznie tańsze i pozwolą firmie sprzedawać samochód z technologią niskiej emisji zanieczyszczeń w 2015 roku – lata wcześniej niż jej konkurenci.

Koncepcja wodoru : Toyota planuje zaprezentować ten nowy samochód koncepcyjny z wodorowymi ogniwami paliwowymi na Tokyo Motor Show.

Samochód będzie drogi: od 50 000 do 100 000 USD. Ale to duża poprawa w porównaniu z milionowym kosztem eksperymentalnych pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi w minionych latach.

Toyota zaprezentuje koncepcyjną wersję samochodu — z ogniwem paliwowym zamiast silnika — w tym miesiącu w Targi Motoryzacyjne w Tokio . Chociaż samochód koncepcyjny może zewnętrznie nie przypominać ostatecznego samochodu, warto przyjrzeć się układowi ogniw paliwowych w środku, ponieważ prawdopodobnie będzie podobny do tego w wersji produkcyjnej. Toyota twierdzi, że system ogniw paliwowych jest mniejszy i wykorzystuje znacznie mniej drogiego składnika – platyny – niż wcześniejsze wersje.

Podobnie jak bateria, ogniwo paliwowe wytwarza energię elektryczną. Ale w przeciwieństwie do akumulatora jest zasilany ze zbiornika wodoru. Wewnątrz ogniwa paliwowego platyna służy jako katalizator, który ułatwia reakcje między wodorem i tlenem, wytwarzając energię elektryczną napędzającą samochód i parę wodną wydobywającą się z rury wydechowej. Podczas gdy naładowanie akumulatorów w pojazdach elektrycznych może zająć wiele godzin, zbiornik na wodór można uzupełnić mniej więcej w czasie potrzebnym do napełnienia konwencjonalnego zbiornika gazu.

Jednak ta przewaga jest na razie ograniczona, ponieważ nie ma wielu miejsc, w których można zatankować pojazd wodorowy. Inni producenci samochodów, w tym General Motors, planują sprzedawać pojazdy na ogniwa paliwowe od około 2020 r., kiedy koszty prawdopodobnie spadną jeszcze bardziej i kiedy będzie więcej miejsc do tankowania. Kilka rządów finansuje stacje paliw wodorowych.

Chociaż nadal istnieją wyzwania związane z wytwarzaniem ogniw paliwowych do pojazdów masowych, producenci samochodów twierdzą, że w końcu mogą przejść długą drogę w kierunku spełnienia coraz bardziej rygorystycznych przepisów dotyczących oszczędności paliwa i gazów cieplarnianych na całym świecie, a także wymagań, które rosnąca część samochodów sprzedają w miejscach takich jak Kalifornia, nie emitują żadnych zanieczyszczeń z rur wydechowych. Pojazdy na ogniwa paliwowe mogą być bardziej atrakcyjne niż pojazdy zasilane z baterii, ponieważ oprócz szybszego czasu tankowania mają zwykle większy zasięg (patrz Dlaczego Toyota i GM wprowadzają na rynek samochody z ogniwami paliwowymi oraz Forda, Daimlera i Nissana). Zaangażuj się w ogniwa paliwowe ).

Pojazdy na ogniwa paliwowe mogłyby również pozwolić konsumentom na korzystanie z taniego gazu ziemnego w miejscach takich jak Stany Zjednoczone, ponieważ gaz ziemny jest najtańszym źródłem wodoru. Podczas gdy produkcja wodoru z gazu ziemnego uwalnia dwutlenek węgla, emisje i tak byłyby o połowę mniejsze niż w dzisiejszych samochodach benzynowych.

Toyota znacznie zmniejszyła ilość platyny potrzebnej w ogniwach paliwowych i ostatecznie może obniżyć ją do poziomu porównywalnego z tym, który samochody mają już w swoich katalizatorach, mówi Justin Ward , dyrektor generalny kontroli układu napędowego w Toyota Technical Center w Gardena w Kalifornii. Pojazdy na ogniwa paliwowe nie będą potrzebowały katalizatorów, ponieważ nie emitują zanieczyszczeń.

Toyota zmniejszyła ilość platyny, modyfikując katalizator, aby uczynić go bardziej efektywnym (firma nie mówi dokładnie w jaki sposób) oraz opracowując precyzyjny sprzęt do nakładania katalizatora, aby żaden nie został zmarnowany. Wiele lat temu dosłownie braliśmy szpatułki i nakładaliśmy platynę, mówi Ward.

Innym powodem, dla którego system jest tańszy, jest to, że wymaga ułożenia razem mniejszej liczby ogniw paliwowych niż poprzednie samochody koncepcyjne. Toyota osiągnęła to po części dzięki ulepszeniu konstrukcji ogniwa. Reakcje generujące elektryczność wewnątrz ogniwa zachodzą na dwóch elektrodach oddzielonych membraną, która umożliwia przechodzenie jonów wodorowych z jednej strony ogniwa na drugą. Inżynierowie Toyoty zmodyfikowali membranę, aby protony mogły swobodniej przechodzić, co zwiększa ilość energii, jaką może generować każde ogniwo paliwowe.

Toyota rozszerza zasięg samochodów między tankowaniami, zapożyczając technologię ze swoich pojazdów hybrydowych. Ogniwa paliwowe, podobnie jak silniki konwencjonalne, są najbardziej wydajne, gdy pracują ze stałą prędkością, zamiast szybko zwiększać lub zmniejszać moc wyjściową podczas przyspieszania i hamowania. Dlatego Toyota dodaje akumulator do samochodu wodorowego, aby zapewnić większą moc przyspieszania, zmniejszając obciążenie ogniwa paliwowego.

ukryć