Brandstofcellen in personenauto's al rendabel?

Tot voor kort was brandstofceltechnologie alleen beschikbaar voor niet-commerciële toepassingen. Het werd bijvoorbeeld gebruikt in ruimtevluchten en de enorme kosten voor het produceren van 1 kW energie sloten het gebruik op grotere schaal praktisch uit. De uitvinding, ontworpen door William Grove, vond uiteindelijk echter brede toepassing. Lees over waterstofcellen en kijk of je een auto met zo'n powerpack kunt betalen!

Wat is een brandstofcel?

Het is een set van twee elektroden (negatieve anode en positieve kathode) gescheiden door een polymeermembraan. Cellen moeten elektriciteit opwekken uit de aangevoerde brandstof. Het is belangrijk op te merken dat ze, in tegenstelling tot traditionele batterijcellen, niet vooraf van elektriciteit hoeven te worden voorzien en dat de brandstofcel zelf niet hoeft te worden opgeladen. Het gaat erom hem te voorzien van brandstof, die in de besproken apparaten bestaat uit waterstof en zuurstof.

Brandstofcellen - Systeemontwerp

Brandstofcelvoertuigen hebben waterstoftanks nodig. Van hen komt dit element de elektroden binnen, waar elektriciteit wordt opgewekt. Het systeem is meestal ook uitgerust met een centrale eenheid met een omvormer. Het zet gelijkstroom om in wisselstroom, waarmee een elektromotor kan worden aangedreven. Hij is het die het hart van de auto vormt en zijn kracht haalt uit de huidige units.

Brandstofcellen en werkingsprincipe

Om een ​​brandstofcel elektriciteit te laten opwekken, is een chemische reactie nodig. Hiervoor worden waterstof- en zuurstofmoleculen uit de atmosfeer aan de elektroden toegevoerd. De aan de anode afgegeven waterstof is de oorzaak van het ontstaan ​​van elektronen en protonen. Zuurstof uit de atmosfeer komt de kathode binnen en reageert met elektronen. Het semi-permeabele polymeermembraan levert positieve waterstofprotonen aan de kathode. Daar combineren ze zich met anionen van oxiden, wat resulteert in de vorming van water. Aan de andere kant gaan de aan de anode aanwezige elektronen door het elektrische circuit om elektriciteit te produceren.

Brandstofcel - toepassing

Buiten de auto-industrie kent de brandstofcel vele toepassingen. Het kan worden gebruikt als elektriciteitsbron op plaatsen zonder vrije toegang tot het elektriciteitsnet. Bovendien werken dergelijke cellen goed in onderzeeërs of ruimtestations waar geen toegang is tot atmosferische lucht. Daarnaast drijven brandstofcellen mobiele robots, huishoudelijke apparaten en noodstroomsystemen aan.

Brandstofcellen - voor- en nadelen van technologie

Wat zijn de voordelen van een brandstofcel? Het levert schone energie zonder negatieve impact op het milieu. De reactie produceert elektriciteit en water (meestal in de vorm van stoom). Bovendien ontsnapt waterstof in noodsituaties, bijvoorbeeld tijdens een explosie of het openen van een tank, vanwege zijn kleine massa verticaal en brandt in een smalle vuurkolom. De brandstofcel blinkt ook uit in termen van efficiëntie, aangezien hij resultaten behaalt in het bereik van 40-60%. Dit is een niveau dat onbereikbaar is voor verbrandingskamers, en laten we niet vergeten dat deze parameters nog kunnen worden verbeterd.

Waterstofelement en zijn nadelen

Nu een paar woorden over de tekortkomingen van deze oplossing. Waterstof is het meest voorkomende element op aarde, maar het vormt heel gemakkelijk verbindingen met andere elementen. Het is niet eenvoudig om het in zijn pure vorm te verkrijgen en vereist een speciaal technologisch proces. En deze is (althans voorlopig) erg duur. Als het om een ​​waterstof-brandstofcel gaat, is de prijs helaas niet bemoedigend. Je kunt 1 kilometer zelfs 5-6 keer meer rijden dan met een elektromotor. Het tweede probleem is het gebrek aan infrastructuur voor het tanken van waterstof.

Brandstofcelvoertuigen - voorbeelden

Over auto's gesproken, hier zijn een paar modellen die met succes brandstofcellen gebruiken. Een van de meest populaire brandstofcelvoertuigen is de Toyota Mirai. Dit is een machine met tanks met een inhoud van ruim 140 liter. Hij is uitgerust met extra batterijen om energie op te slaan tijdens rustig rijden. De fabrikant beweert dat dit Toyota-model 700 kilometer kan afleggen op één tankstation. Mirai heeft een vermogen van 182 pk.

Andere brandstofcelvoertuigen die nodig zijn om elektriciteit op te wekken, zijn onder meer:

• Lexus LF-FC;
• Honda FCX duidelijkheid;
• Nissan X-Trail FCV (brandstofcelvoertuig);
• Toyota FCHV (hybride voertuig met brandstofcel);
• brandstofcel Hyundai ix35;
• Brandstofcel elektrische bus Ursus City Smile.

Krijgt de waterstofcel een kans om zich te bewijzen in de auto-industrie? De technologie om elektriciteit op te wekken uit brandstofcellen is niet nieuw. Het is echter moeilijk om het onder personenauto's populair te maken zonder een goedkoop technologisch proces om zuivere waterstof te verkrijgen. Zelfs als brandstofcelvoertuigen aan het grote publiek worden verkocht, kunnen ze nog steeds achterblijven wat betreft kosteneffectiviteit voor de gemiddelde bestuurder. Traditionele elektrische voertuigen lijken daarom nog steeds de meest interessante optie.