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Techsplanations: Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge

2012-04-20 2
   
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FortsetzenUm Wissenschaftler, Fahrzeuge mit Wasserstoff laufen macht den Sinn der Welt. Wasserstoff kann aus so vielen verschiedenen Dingen abgeleitet werden, einschließlich Wasser und bildet rund 75 Prozent der chemischen Elementarmasse des Universums. Verbra
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Techsplanations: Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge

Um Wissenschaftler, Fahrzeuge mit Wasserstoff laufen macht den Sinn der Welt. Wasserstoff kann aus so vielen verschiedenen Dingen abgeleitet werden, einschließlich Wasser und bildet rund 75 Prozent der chemischen Elementarmasse des Universums.

Verbraucher jedoch scheuen häufig auf, wenn die Möglichkeit eines mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeugs dargestellt. Sie denken an "H-Bomben" oder die Explosion der Hindenburg. Aber das ist ziemlich dumm, wenn man bedenkt, wir handhaben 15 bis 25 Gallonen sehr volatil Benzin in unseren Fahrzeugen jetzt.

Da die USA politisch und kulturell kämpft, um eine logische Energiezukunft zu kartieren, Wasserstoff nicht viel Aufmerksamkeit bekommen. Der größte Teil der Rede ist von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen und Gas-Elektro-Hybriden, die wahlweise mit Benzin, Strom, oder eine Kombination von beidem gleichzeitig ausgeführt werden können. Aber Earth Day 2012 zu markieren, wollen wir vielleicht die am häufigsten vorkommende Energie Lösung aller für unsere Fahrzeuge etwas Licht zu vergießen - Wasserstoff.

Was ist es?

Ein Brennstoffzellenfahrzeug ist eine Art von Elektrofahrzeug. Wie der Nissan Leaf und andere EVs, verwendet er einen Elektromotor die Räder anzutreiben. Aber anstatt Strom aus schweren Batterien zeichnen, die Zeit nehmen, um wieder aufzuladen, eine Brennstoffzelle erzeugt Strom als durch die Schaffung einer chemischen Reaktion unter Verwendung von Wasserstoff und Sauerstoff benötigt. Der Wasserstoff wird an Bord der Wagen in Tanks als komprimiertes Gas gespeichert und der Sauerstoff stammt aus der Luft. Ein Brennstoffzellenfahrzeug kann durch Wasserstoff in seinen Tank an einer Wasserstofftankstelle, ähnlich wie bei einer regulären Tankstelle Pumpen betankt werden.

Während Brennstoffzellen-Fahrzeuge noch fortschrittliche Technologie betrachtet werden, ist die Wissenschaft nicht neu. Brennstoffzellen wurden in der NASA-Raumfahrtprogramm in den 1960er Jahren und der ersten Brennstoffzellenfahrzeug entwickelt, der Chevrolet Electrovan, wurde von General Motors gebaut im Jahr 1966. Damals die Brennstoffzellen waren zu groß und teuer einmal träumen bei der Bereitstellung von eine Produktionsversion. Aber viel hat sich in den letzten fünf Jahrzehnten verändert, wie anspruchsvolle Computer-Steuerungssysteme die Größe von Brennstoffzellen erlaubt haben, mit den Kosten zu schrumpfen zusammen. Moderne Vorführwagen wurden Meilen seit den 1990er Jahren angemeldet haben, obwohl Autohersteller Interesse an der Technologie gewachst hat und in den folgenden Jahren nachgelassen.

Techsplanation fuhr vor kurzem einen Mercedes-Benz F-Cell Brennstoffzellenfahrzeug (siehe Video). Das System ist in der Mercedes B-Klasse gebaut. Diese F-Cell verfügt über einen Elektromotor mit 100 kW (134 PS) bewertet, und eine Reihe von etwa 250 Meilen. Diese Verbesserung der Bereich über eine frühere Version ist zum Teil auf die B-Klasse der größeren Raum ist abhängig von der Druckwasserstofftanks halten und höheren Speicherdruck.

Wir genossen den Angeles um Los F-Cell fährt, mit einer solchen Leichtigkeit der beim Befüllen des Tanks, wenn wir brauchten, dass wir immer wieder fragen uns: Warum können wir das nicht jetzt in größeren Stückzahlen haben?
Wie funktioniert es?

Eine Brennstoffzelle arbeitet mit Wasserstoff katalysieren, eine andere Art eine chemische Reaktion bricht Wasserstoffatome in ihre atomaren Bestandteile zu sagen: Elektronen und Protonen. Die Elektronen erzeugen einen elektrischen Strom - das ist, wo die elektrische Energie kommt - bevor sie mit den Protonen und Sauerstoff aus der Luft rekombiniert sind Wasser zu schaffen, die einzige Emission der Brennstoffzelle.

Eine Brennstoffzelle besteht aus mehreren hundert dieser Zellen besteht, miteinander verdrahtet das gesamte System groß genug, um zu schaffen, die Fahrzeugelektromotor anzutreiben, wie eine Batterie.

Brennstoffzellenautos haben eine tatsächliche Batterie in sie als gut, in der Regel ein Lithium-Ionen ein, wie in Ihrem Laptop-Computer. Das Fahrzeug nutzt diese Batterie Energie aus regenerativen Bremsen zu speichern, wie in einer Batterie-Elektrofahrzeug oder einem Hybrid wie der Toyota Prius. Weil das Brennstoffzellenfahrzeug von einem Elektromotor angetrieben wird, kann dieser Motor Strom jederzeit das Fahrzeug abbremst regenerieren. Es tut dies, indem die Räder erlaubt, den Elektromotor zu drehen, anstatt umgekehrt. Der Motor wirkt dann wie ein Generator, elektrischen Strom zu der Batterie zurückkehrt. Natürlich steuert ein Computer diese gesamten Prozess, sowie die Entscheidung, wann der Motor seine Leistung von der Brennstoffzelle ziehen sollten, der Batterie oder beides.

Warum sollte ich es?

Der große Grund Brennstoffzellenfahrzeuge zu wollen, ist es keine schädlichen Emissionen produziert. Das ist richtig, kein Kohlenmonoxid, kein Kohlendioxid, keine Stickoxide, keine der traditionellen Auspuffemissionen mit Verbrennungsmotoren verbunden. Reißverschluss. Nada.

Brennstoffzellenfahrzeuge verbessern auf Batterieelektrik, weil sie theoretisch genauso bequem sind als benzin- oder dieselbetriebenen Fahrzeug zu betreiben. Wenn eine Batterie EV auf Ladung zur Neige geht, kann es einige Zeit dauern - oft Stunden - wieder aufzuladen. Aber ein Zellfahrzeug Wasserstoff als Kraftstoff kann seine Tanks in wenigen Minuten wieder aufgefüllt haben, genau wie ein Benzinmotor.

Gibt es einen Nachteil?

Das größte Problem Brennstoffzellen Annahme zugewandt ist, gibt es so gut wie keine Wasserstoff-Betankungsinfrastruktur überall in der Welt. Wir füllten unsere Tank an einer Station in Los Angeles im Rahmen eines Pilotprogramm. Während wir mehr als 100.000 Tankstellen in den Vereinigten Staaten haben, können Sie die Anzahl von Wasserstoff-Tankstellen an den Fingern abzählen.

Es gibt auch die Frage, wo der Wasserstoff würde aus. Wasserstoff muss durch Extraktion aus anderen Stoffen hergestellt werden, wie Wasser, Erdgas oder Kohle. Heck, können Sie sogar Wasserstoff aus Benzin knacken, aber wir wollen nicht, diesen Weg zu gehen. Diese Verfahren haben ihre eigenen Energiekosten und die damit verbundenen Emissionen, die das Bild davon, wie "grün" Brennstoffzellen-Fahrzeuge sind verwischen können. Angesichts der Tatsache, dass die USA reichlich Vorräte an Erdgas hat, ist es die logische Brennstoff Lager für Wasserstoff in der nahen Zukunft.

Dann gibt es Kosten. Die Schätzungen, die Kosten zu bauen jedes 2008 Honda FCX Clarity Brennstoffzellenfahrzeug in den sechsstelligen Bereich gekoppelt. Während der FCX Clarity eine der ersten Generation Zweck gebauten Brennstoffzellenfahrzeug ist, hat Mercedes vor kurzem erklärt, seine Erwartung, dass die Kosten der so genannten zweiten Generation Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge kommen. Mercedes prognostiziert bis zum Jahr 2014, dass sie die Kosten für Diesel-Hybriden vergleichbar sein könnte, die während immer noch teuer, machbar wäre für carmakers mit Gewinn zu bauen und zu verkaufen.

Welche Fahrzeuge bieten sie?

Die Sache über Autos mit Brennstoffzellen-Antrieb ist, dass es von ihnen nicht viele sind. Honda startete die erste speziell gebaute, öffentlich verfügbare Brennstoffzellen-Auto im Jahr 2007, der FCX Clarity. Aber nur eine Handvoll Autos verkauft worden sind - nur 30 bis heute - und deren Verfügbarkeit hat Leases in Südkalifornien beschränkt. Honda tat dies, weil die Autos weit mehr kosten zu bauen, als der Mietvertrag $ 600 / Monat Preis decken, und die begrenzte Anzahl von Wasserstoff-Tankstellen bedeutet, dass die Autos können nicht überall verkauft werden.

Der Mercedes-Benz F-Cell wurde Ende 2010 ins Leben gerufen, und ein ähnliches Leasing-Programm verwendet, um seine Autos in den Händen des Publikums stellen. Diese Autos auf der Grundlage eines europäischen Modells namens B-Klasse, wurden auch nach Kalifornien Kunden beschränkt, aus ähnlichen Gründen. Mercedes hat gesagt, es plant, insgesamt 200 F-Cell Fahrzeuge global zu leasen, obwohl bis 2011, 20 Autos in den USA hier geliefert worden war,

Diese beiden Auto-Programme sind nur ein kleiner Schritt über experimentell, aber das ist nicht abschreckend Automobilhersteller aus voran mit Plänen mehr Brennstoffzellen-Fahrzeuge auf die Straße zu bringen. General Motors, Toyota und Hyundai haben alle Pläne angekündigt, Brennstoffzellen-Fahrzeuge in den nächsten zwei bis drei Jahren zu produzieren zu beginnen. Die Technik ist einfach zu schlau für sie die Kosten nicht drängen zu halten. Und es gibt weitgehende Übereinstimmung - außerhalb der Ölindustrie - die USA müssen, im Interesse der Umwelt und der nationalen Sicherheit, über Öl unsere Transport Kraftstoff Lager diversifizieren.

Endeffekt

Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge haben in 20 Jahren den Mainstream seit ewig ein Jahrzehnt entfernt. Das könnte sich ändern, als Autohersteller ernst bekommen haben über Alternativen zum Verbrennungsmotor in den letzten Jahren entwickelt.

Wenn Sie eine Chance zu fahren ein Brennstoffzellenfahrzeug zu bekommen, nehmen Sie es. Sie werden die Zukunft fahren, und Sie können nur Teil einer Welle sein, die die Zukunft ein Stück näher an die Gegenwart bringt.

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