خودروهای هیدروژنی چطور کار می‌کنند

شاید تابحال اسم خودروهای هیدروژنی را شنیده باشید. در حالی که آسیبهای جبرانناپذیر خودروهای بنزینی و دیزلی به محیط زیست برای همه آشکار شده و شرکتهای مختلف در حال حرکت به سمت تولیدات الکتریکی و یا دیگر سوختهای جایگزین هستند، خودروی هیدروژنی میتوانند آینده صنعت خودرو را برای همیشه دگرگون کنند. اما خودروهای هیدروژنی و پیلسوختی چطور کار میکنند و چه تفاوتی با خودروهای عادی دارند؟ در این مقاله سعی میکنیم به این دو پرسش پاسخ دهیم.

نیروی مورد نیاز خودروهای مدرن یا از طریق سوخت تامین میشود یا الکتریسیته. شارژ کردن یک خودرو با برق زیاد مورد توجه نیست چون احتیاج به زیرساختهای خاصی دارد، هرچند که این روند در حال تغییر است و بزودی امکان شارژ خودروهای الکتریکی در تمام جادهها فراگیر خواهد شد. یکی از دلایل محبوبیت خودروهای بنزینی این است که پمپ بنزین در همه جا پیدا میشود و کسی نگران سوخت خودرو نیست. یکی از جدیدترین مفاهیم در دنیای خودرو، شارژ خودرو با هیدروژن است. این طراحی از خودروهای الکتریکی عملکرد بهتری دارد چرا که ذخیره انرژی در آنها بالاست و برای رانندگیهای طولانی مدت مناسبتر هستند.

خودروی هیدروژنی چیست؟

خودرویی که از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده کند، یک خودروی هیدروژنی است. این خودروها هم باتریهای الکتریکی دارند و هم موتور احتراق.

چرا خودروهای هیدروژنی بهتر از خودروهای الکتریکی هستند؟

در خودروهای الکتریکی، برق در باتریهای لیتیوم-یونی ذخیره میشوند. شارژ شدن این باتریها بیش از حد طول میکشد و طول مسافتی که میتوان با آنها طی کرد پایین است. اما در سوی دیگر، خودروهای هیدروژنی از طریق یک فرآیند شیمیایی در پیلهای سوختی خود نیروی الکتریکی تولید میکنند و نیازی به منبع خارجی برای شارژ باتری ندارند. این خودروها مثل خودروهای بنزینی ظرف چند دقیقه کاملا سوختگیری میکنند و نسبت به خودروهای الکتریکی مسافت بیشتری را پوشش میدهند.

خودروهای هیدروژنی چطور کار میکنند؟

پیلهای سوختی بین موتور احتراق و باتری خودرو قرار میگیرند. تمام موتورهای احتراق برای کار کردن به سوخت نیاز دارند و باید سوخت داخل مخزن خودرو باشد. این سوخت از طریق پمپهای هیدروژن وارد مخزن خودرو میشود. موتور احتراق خودروهای هیدروژنی نیازی به سوزاندن هیدروژن ندارد، بلکه با استفاده از اکسیژن موجود در هوا هیدروژن را به آب تبدیل میکنند. در این فرآیند نیروی الکتریسیته تولید میشود که محرک موتور خودرو است. این فرآیند مثل موتورهای بنزینی تا زمانی که سوخت خودرو تمام شود ادامه پیدا میکند.

درون یک پیل سوخت هیدروژن چه اتفاقی میافتد؟

همانطور که گفتیم پیلهای هیدروژن برای فعالیت به یک منبع هیدروژن احتیاج دارند. هیدروژن در مخزن سوخت خودرو فشرده و ذخیره میشود و سپس وارد پیل سوختی میشود که شامل یک آند (منفی) و یک کاتد (مثبت) است و توسط یک الکترولیت از هم جدا میشوند. هیدروژن وارد آند میشود و کاتود در معرض هوا قرار میگیرد. جریان الکتریکی که توسط الکترونهای آند ایجاد میشود به سمت کاتد حرکت میکند تا فرآیند تولید نیرو تکمیل شود. یونهای هیدروژن از طریق مسیر آند وارد کاتد میشوند و دوباره با جذل الکترون با اکسیژن ترکیب میشوند تا ملکول آب شکل بگیرد. این فرآیند دائم تکرار میشود.

خودروهای هیدروژنی همین حالا هم در بازار وجود دارند، اما به دلیل نبود زیرساخت ایستگاههای سوخت هیدروژنی هنوز به شکل گستردهای وارد بازار نشدهاند. خروجی این خودروها تنها آب و بخار آب است و هیچ آلودگی زیست محیطی ایجاد نمیکنند.

کدام شرکتها مشغول کار روی خودروهای هیدروژنی هستند؟

خودروهای هیدروژنی همین حالا هم در بازار موجود هستند. ایالت کالیفرنیا در آمریکا یکی از پیشگامان استفاده از سوخت هیدروژنی است و بیش از ۳۰ ایستگاه سوخت هیدروژنی در این ایالت ساخته شده است. علیرغم این که این خودروها هنوز راه زیادی تا عرضه انبوه دارند، خودروسازان مختلفی در حال سرمایهگذاری روی این نوع خودروها هستند چون خودروهای هیدروژنی محدودیتهای خودروهای الکتریکی را ندارند.

هوندا کلریتی (Honda Clarity)

این خودرو از سال ۲۰۱۶ در کالیفرنیا عرضه شده است. با مخزن پر این خودرو میتواند ۵۸۹ کیلومتر مسافت را طی کند و پر شدن مخزن هیدروژن آن بین سه تا پنج دقیقه طول میکشد. هوندا و جنرال موتورز از جمله شرکتهایی هستند که سرمایه خیلی زیادی برای توسعه خودروهای هیدروژنی کنار گذاشتهاند.

خودروی هیدروژنی جنرال موتورز

این خودرو هنوز اسمی ندارد اما در سال ۲۰۱۶ معرفی شده است و به عنوان یک خودروی نظامی طراحی شده است. با لاستیکهای بزرگ ۳۷ اینچی و ارتفاع ۱۹۸ سانتیمتری، این هیولای هیدروژنی در اختیار ارتش آمریکا گذاشته شده است تا ارتش این خودرو را در شرایط سخت بررسی کند و ببیند استفاده از این خودرو در عملیاتهای نظامی ممکن است یا نه.

تویوتا میرای (Toyota Mirai)

تویوتا یکی از پیشگامان فناوری سوختهای هیدروژنی است. آنها ۲۳ سال پیش پروژه خودروهای هیدروژنی خود را آغاز کردند که یکی از نتایج این پروژه، خودروی تویوتا میرای است. این خودرو از سال ۲۰۱۴ در ژاپن عرضه میشود و از سال ۲۰۱۵ در کالیفرنیای آمریکا هم عرضه شده است. تویوتا میخواهد تا سال ۲۰۲۰ فروش این خودرو را به ۳۰ هزار دستگاه در سال برساند. این خودرو با مخزن پر میتواند ۵۰۲ کیلومتر مسافت را طی کند و سوختگیری آن تنها ۵ دقیقه طول میکشد. میرای مجهز به سنسور و دوربین جلو است، سیستم هشدار خروج از لاین دارد و سیستم ترمز اورژانسی هم دارد. این خودرو یکی از کاربردیترین خودروهای هیدروژنی جهان است.

خودروی هیدروژنی لکسوس

لکسوس هم قصد دارد یک خودروی لوکس با موتور هیدروژنی را تا سال ۲۰۲۰ وارد بازار کند، اما هنوز جزییاتی از این پروژه اعلام نشده است. با توجه به این که مالک لکسوس شرکت تویوتا است احتمال عرضه خودروهای هیدروژنی لکسوس در آینده بسیار بالاست. خودروی مفهومی هیدروژنی لکسوس مجهز به بهروزترین فناوریها است.

منبع : رکاب