فهم مركبات خلايا الوقود

غالبًا ما يطالب مصممو السيارات الكهربائية بانبعاثات منخفضة مقارنة بمركبات محرك الاحتراق الداخلي التقليدية (ICE). تفتخر معظم المركبات التي تعمل بخلايا الوقود بأنها لا تصدر أي انبعاثات — فهي لا تصدر سوى الماء والحرارة. لا تزال السيارة التي تعمل بخلايا الوقود مركبة كهربائية (EV) ولكنها تستخدم غاز الهيدروجين لتشغيل محركها الكهربائي. بدلاً من البطارية ، تستخدم هذه السيارات "خلية وقود" تجمع بين الهيدروجين والأكسجين لإنتاج الكهرباء ، والتي بدورها تشغل المحرك وتنبعث منها غازات عادم صديقة للبيئة فقط.

ينتج عن إنتاج الهيدروجين المستخدم في وقود السيارة بعض التلوث بغازات الاحتباس الحراري عندما يتم الحصول عليه من الغاز الطبيعي ، لكن استخدامه في مركبات خلايا الوقود يقلل بشكل كبير من انبعاثات العادم الإجمالية. غالبًا ما توصف بأنها سيارة الطاقة الأنظف للمستقبل ، فإن العديد من صانعي السيارات مثل هوندا ومرسيدس بنز وهيونداي وتويوتا يقدمون بالفعل مركبات تعمل بخلايا الوقود ، في حين أن البعض الآخر في المرحلة المفاهيمية. على عكس المركبات الكهربائية ، التي تفرض بطارياتها المعقدة قيودًا معينة على التصميم ، فإن مركبات خلايا الوقود لديها القدرة على استبدال جميع طرازات الشركة المصنعة.

لفهم المركبات التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين بشكل أفضل ، انظر إلى كيفية مقارنتها بمحركات الاحتراق التقليدية والمركبات الكهربائية والهجينة من حيث التزود بالوقود والمدى والتأثير البيئي والقدرة على تحمل التكاليف.

التزود بالوقود واحتياطي الطاقة

على الرغم من أن عدد محطات الوقود محدود حاليًا ، إلا أن مركبات خلايا الوقود الهيدروجينية يتم إعادة تزويدها بالوقود بطريقة مماثلة لمركبات ICE. تبيع محطات تعبئة الهيدروجين الهيدروجين المضغوط الذي يملأ السيارة في دقائق. يعتمد الوقت الفعلي لإعادة التزود بالوقود على ضغط الهيدروجين ودرجة الحرارة المحيطة ، ولكنه لا يتجاوز عادةً عشر دقائق. تستغرق السيارات الكهربائية الأخرى وقتًا أطول لإعادة الشحن ولا تحقق نفس النطاق مثل السيارات التقليدية.

في المدى الكامل ، تشبه سيارة خلايا الوقود مركبات البنزين والديزل ، وتقطع مسافة 200-300 ميل من الشحن الكامل. مثل السيارات الكهربائية ، يمكنهم أيضًا إيقاف تشغيل خلية الوقود لتوفير الطاقة عند إشارات المرور أو في حركة المرور. تتضمن بعض الطرز حتى الكبح المتجدد لاستعادة الطاقة المفقودة والحفاظ على شحن البطارية. من حيث الوقود والمدى ، اصطدمت المركبات التي تعمل بخلايا الوقود بالمكان المثالي مع بعض السيارات الهجينة التي تعمل بالبطارية و / أو قوة المحرك حسب ظروف القيادة. إنها تجمع بين أفضل ما في ICE والمركبات الكهربائية مع إعادة التزود بالوقود بسرعة ونطاق ممتد وأنماط توفير الطاقة.

لسوء الحظ ، على الرغم من جاذبية النطاق والتزود بالوقود بسرعة ، فإن عدد محطات تعبئة الهيدروجين يقتصر على عدد قليل من المدن الكبرى - بشكل حصري تقريبًا في مناطق كاليفورنيا في سان فرانسيسكو ولوس أنجلوس. تعمل البنية التحتية لشحن خلايا الوقود وإعادة التزود بالوقود على تلبية الطلب المتزايد باستمرار ، ولكن لا يزال أمامها الكثير لمواكبة عدد محطات الشحن للسيارات الكهربائية ، والأكثر من ذلك ، موقع محطات الوقود.

تأثير بيئي

مع السيارات التقليدية والمركبات الكهربائية ومركبات خلايا الوقود ، هناك مناقشات مستمرة ومخاوف بشأن الآثار البيئية طويلة المدى. تنتج المركبات التي تعمل بالبنزين كمية هائلة من الانبعاثات ، بينما تخلق المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطارية بصمة ملحوظة أثناء الإنتاج.

يتم الحصول على الهيدروجين المستخدم في مركبات خلايا الوقود بشكل أساسي من الغاز الطبيعي. يتحد الغاز الطبيعي مع ارتفاع درجة الحرارة والبخار عالي الضغط لتكوين الهيدروجين. هذه العملية ، التي تسمى إصلاح الميثان بالبخار ، تنتج بعض ثاني أكسيد الكربون ، ولكن بكميات أصغر بشكل عام مقارنة بالمركبات الكهربائية والهجينة والوقود الأحفوري.

نظرًا لوجود مركبات خلايا الوقود الأكثر شيوعًا في كاليفورنيا ، تتطلب الولاية أن يكون 33 بالمائة على الأقل من غاز الهيدروجين الذي يتم وضعه في السيارة يأتي من مصادر متجددة.

التوافر والحوافز

تقدم المركبات التي تعمل بخلايا الوقود العديد من الفوائد من حيث كفاءة الوقود والتأثير البيئي. تمتلئ بسرعة ولديها نطاق تنافسي مع سيارات ICE. ومع ذلك ، فإن استئجارها أو شرائها يكلف الكثير من المال ، وكذلك وقود الهيدروجين. تغطي معظم الشركات المصنعة تكلفة الوقود لفترة محدودة لتعويض السعر المرتفع ، على أمل أن تنخفض تكلفة السيارة والوقود بمرور الوقت.

في كاليفورنيا ، الولاية التي بها أكبر بنية تحتية لخلايا الوقود ، وإن كانت صغيرة ، كانت الحوافز متاحة. ابتداءً من فبراير 2016 ، قدمت كاليفورنيا خصومات على مركبات خلايا الوقود رهناً بتوافر التمويل. كان هذا جزءًا من حافز الحكومة لإدخال سيارات أنظف على الطرق. للحصول على الخصم ، يجب على مالكي المركبات التي تعمل بخلايا الوقود التقدم بطلب للحصول على سياراتهم. سيحق للمالكين أيضًا الحصول على ملصق يمنحهم الوصول إلى ممرات المركبات ذات الأشغال العالية (HOV).

يمكن أن تكون مركبات خلايا الوقود الوسيلة العملية للمستقبل. في حين أن تكلفة محطات الشحن وتوافرها يعيقان الطلب في الوقت الحالي ، إلا أن إمكانية التوفر على نطاق واسع والقيادة الفعالة لا تزال قائمة. إنها تبدو وتعمل تمامًا مثل معظم السيارات الأخرى على الطريق - لن تجد مفاجآت خلف عجلة القيادة - لكنها تشير إلى إمكانية القيادة بالطاقة النظيفة في كل مكان في المستقبل القريب.