Wodorowe ogniwa paliwowe działają na wodorze. Brzmi dość prosto. Problem w tym, że wodór nie występuje na Ziemi w postaci pierwiastkowej. Jest to najpowszechniejszy pierwiastek we Wszechświecie. Tutaj jest on zawarty w połączeniach. Aby go wykorzystać, wodór należy ekstrahować z paliw kopalnych lub wody. Ten proces ekstrakcji wymaga energii. Ciepło. Swieta. Elektryczność. Aby uwolnić wodór, potrzebujesz zewnętrznego źródła.
Stanowi to poważną przeszkodę w zastosowaniach motoryzacyjnych. Nie można po prostu pobrać czystej żyły wodoru z ziemi i użyć jej. Najpierw musisz wyprodukować paliwo.
Wydajność czystego wodoru
Niektóre ogniwa paliwowe wykorzystują czysty wodór. Wodór jest odzyskiwany przed wejściem do układu. Ta metoda jest skuteczna. Ogniwo paliwowe zasilane czystym wodorem zazwyczaj osiąga 80% efektywności energetycznej. Oznacza to, że 80 procent potencjału energetycznego wodoru jest przekształcane bezpośrednio w energię elektryczną.
Ale prąd nie obraca kołami. Należy ją przekształcić w energię mechaniczną. Gdy uwzględni się ten etap konwersji, ogólna wydajność maleje. Od wodoru po napęd mechaniczny, ogniwo paliwowe zasilane czystym wodorem działa z wydajnością około 64%. To nie jest idealny system. Jest to jednak standard w przypadku pojazdów o wysokich osiągach i korzystających z czystej energii.
Trudności z reformingiem parowym
Nie wszystkie systemy wykorzystują czysty wodór. Niektórzy polegają na reformatorze wodorowym. Urządzenie to znajduje się pomiędzy źródłem paliwa a ogniwem paliwowym. Pozyskuje wodór z węglowodorów lub alkoholi, a następnie dostarcza go do ogniwa.
Reformator musi intensywnie pracować. Musi oczyszczać wodór. Musi oddzielać paliwo od ciepła i gazów ubocznych powstających podczas procesu reformingu. Nawet przy zaawansowanej technologii produkt wyjściowy nie jest tak czysty, jak przy bezpośrednim wykorzystaniu wodoru.
System cierpi na tym, że wodór jest mniej czysty. Ogólna efektywność energetyczna ogniwa paliwowego wymagającego reformera wodorowego jest niższa niż ogniwa zasilanego czystym wodorem. Tracisz energię na etapie reformy. Tracisz je na etapie oczyszczania. Stracisz je, kiedy się nawrócisz.
Czy ta zamiana jest tego warta? Może. Jeśli dysponujesz stabilnym źródłem benzyny lub etanolu, reformer pozwala na stworzenie samochodu wodorowego bez infrastruktury czystej wodorowej. Ale cierpi na tym wydajność. W niektórych kontekstach reformator jest środkiem niezbędnym. Innym razem staje się po prostu wąskim gardłem.
Nauka mówi jasno. Czysty wodór wygrywa pod względem wydajności. Ale infrastruktura jest niedoskonała. Wciąż ustalamy, gdzie zlokalizować stacje benzynowe. I jak ulepszyć reformatorów. Rozbieżność między pomiarami laboratoryjnymi a rzeczywistymi drogami pozostaje duża.
