Το γέμισμα μιας δεξαμενής υδρογόνου μοιάζει πολύ με το γέμισμα ενός αυτοκινήτου με αέριο τόσο στη βασική εμπειρία όσο και στον χρόνο που χρειάζεται. Αυτό ήταν ένα σημαντικό εμπόδιο για τα EV μέχρι στιγμής. Η προσθήκη 20 λεπτών ή περισσότερων για κάθε επαναφόρτιση σε ένα οδικό ταξίδι δεν είναι τόσο ελκυστικό όσο το να ανεβείτε σε έναν σταθμό Chevron και να βγείτε από εκεί μέσα σε λίγα λεπτά. Ωστόσο, το υδρογόνο δεν έχει ακόμη χρησιμοποιηθεί ως λύση μεγάλης κλίμακας σε μεγάλο βαθμό λόγω χρηματοδότησης, παρόλο που Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ λέει ότι έχει «αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις συμβατικές τεχνολογίες που βασίζονται στην καύση που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος σε πολλούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας και οχήματα».
Τον Δεκέμβριο η Toyota ανακοινώθηκε την πρόθεσή της να ενισχύσει την υποδομή υδρογόνου των ΗΠΑ επενδύοντας στην FirstElement Fuel, τον μεγαλύτερο πάροχο υποδομής τροφοδοσίας υδρογόνου λιανικής στην Καλιφόρνια. Η αυτοκινητοβιομηχανία έχει περάσει τα τελευταία 30 χρόνια ερευνώντας και αναπτύσσοντας κυψέλες καυσίμου υδρογόνου. Στην πραγματικότητα, η Toyota διαθέτει μια πλήρη πανεπιστημιούπολη στη Gardena της Καλιφόρνια, αφιερωμένη μόνο στην έρευνα υδρογόνου. Ενώ διυλίζει τεχνολογίες κυψελών καυσίμου υδρογόνου από το 2001, η πανεπιστημιούπολη μόλις μετονομάστηκε σε Κεντρικό Γραφείο Υδρογόνου της Βόρειας Αμερικής της Toyota (το οποίο αποκαλεί H2HQ), το 2024.
Η Toyota έκανε το ντεμπούτο του υδρογονοκίνητου Mirai sedan το 2015, αλλά μέχρι στιγμής είναι διαθέσιμο μόνο στην Καλιφόρνια, το μόνο μέρος στη χώρα όπου διατίθενται αντλίες υδρογόνου για επιβατικά αυτοκίνητα. Στους σταθμούς δοκιμών της στην Αριζόνα, η Toyota δοκιμάζει επίσης τα φορτηγά κυψελών καυσίμου υδρογόνου κατηγορίας 8 βαρέως τύπου, συναγωνίζοντάς τα με τα αδέρφια της ντίζελ. Είχα την ευκαιρία να οδηγήσω κυνηγετικό όπλο με το FCEV και το πετρελαιοκίνητο ημίχρονο σε δύο ξεχωριστές δοκιμαστικές διαδρομές, και το φορτηγό υδρογόνου είναι πολύ πιο καθαρό, πιο γρήγορο και βγάζει νερό από την εξάτμισή του αντί για επιβλαβείς αναθυμιάσεις. Ωστόσο, το να κάνεις την υπόλοιπη χώρα να υιοθετήσει το H2 είναι ένα μακρύ παιχνίδι.
Πώς λειτουργούν οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου
Με το σύμβολο H και τον ατομικό αριθμό 1, το υδρογόνο είναι το ελαφρύτερο και πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν. Μπορεί να παραχθεί μέσω αναμόρφωσης μεθανίου ατμού, ηλεκτρόλυσης και αεριοποίησης βιομάζας και διαχωρισμού υδρογόνου. Οι κυψέλες καυσίμου παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω ηλεκτροχημικής αντίδρασης, όχι καύσης, και χρησιμοποιούνται για την παροχή ενέργειας σε σπίτια, επιχειρήσεις και μεταφορές. Δεν χρειάζεται να επαναφορτίζονται περιοδικά όπως οι μπαταρίες, απλά να έχουν πρόσβαση σε μια πηγή περισσότερων καυσίμων.
Μια κυψέλη καυσίμου αποτελείται από μια άνοδο, μια κάθοδο και μια μεμβράνη ηλεκτρολύτη. Σύμφωνα με το DC-based Fuel Cell & Hydrogen Energy Associationη διαδικασία λειτουργεί ως εξής:
- Τα άτομα υδρογόνου εισέρχονται στην άνοδο ενώ το οξυγόνο διέρχεται από την κάθοδο.
- Ένας καταλύτης απογυμνώνει τα άτομα από τα ηλεκτρόνια τους, διαχωρίζοντας τα πρωτόνια.
- Τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια περνούν μέσα από την πορώδη μεμβράνη του ηλεκτρολύτη στην κάθοδο και τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια ωθούνται μέσω ενός κυκλώματος, παράγοντας ηλεκτρισμό.
- Αφού περάσουν από το κύκλωμα, τα ηλεκτρόνια συνδυάζονται με τα πρωτόνια και το οξυγόνο από τον αέρα για να δημιουργήσουν τα υποπροϊόντα της κυψέλης καυσίμου: νερό και θερμότητα
«Νομίζω ότι πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι είναι ένα πολύ περίπλοκο σύστημα, αλλά είναι απλώς μια μπαταρία με ανοδική κάθοδο· η χημική αντίδραση συμβαίνει σιωπηλά καθώς προσθέτεις υδρογόνο στο σύστημα», λέει η Debby Byrne, εκτελεστικός διευθυντής προγράμματος στην Toyota North America. “Δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη, επομένως απολαμβάνετε και αυτό το πλεονέκτημα. Δεν το παίρνετε στην αντιπροσωπεία για αλλαγές λαδιών και έχετε λιγότερη φθορά σε σύγκριση με έναν κινητήρα με έμβολο.”
Τα οχήματα με πετρέλαιο και φυσικό αέριο δεν είναι επίσης μια διαδικασία χωρίς κινδύνους. Τα ρεζερβουάρ βενζίνης μπορεί να είναι επικίνδυνα αν δεν είναι κατασκευασμένα με υλικά και διαδικασίες υψηλής ποιότητας, και παρόλο που τα μέτρα ασφαλείας έχουν προχωρήσει πολύ, θα εξακολουθείτε να βλέπετε προειδοποιήσεις για στατικό ηλεκτρισμό στις αντλίες αερίου σε όλη την Αμερική. Η συλλογή του πετρελαίου είναι επίσης ακριβή, αλλά η υποδομή και η υποστήριξη είναι καλά εδραιωμένη.
Η Toyota χρησιμοποιεί το ίδιο επίπεδο λεπτομέρειας και προσοχής στην ασφάλεια όταν πρόκειται για την κατασκευή των οχημάτων της με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου όπως και για τα βενζινοκίνητα και υβριδικά αυτοκίνητα, φορτηγά και SUV της. Επιπλέον, οι αισθητήρες υδρογόνου ανιχνεύουν μια διαρροή ή μια σύγκρουση, λέει η Toyota. Σε περίπτωση ατυχήματος, οι βαλβίδες της δεξαμενής υδρογόνου είναι σχεδιασμένες να κλείνουν, αποτρέποντας τη διαφυγή πρόσθετου υδρογόνου.
Πείθει τους σκεπτικιστές
Το υδρογόνο είναι μια καθαρή ενέργεια που μπορεί να παραχθεί χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια, άνεμο και βιολογικά απόβλητα. Η FuelCell Energy με έδρα την Toyota και το Connecticut λάνσαρε το πρώτο στο είδος του σύστημα «Tri-gen» το 2023, το οποίο χρησιμοποιεί βιοαέριο από μια κοντινή εγκατάσταση επεξεργασίας λυμάτων για την παραγωγή ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας, ανανεώσιμου υδρογόνου και χρησιμοποιήσιμου νερού. Αυτά τα προϊόντα χρησιμοποιούνται για εργασίες επεξεργασίας λιμενικών οχημάτων στην Toyota Logistic Services Long Beach. .
Η Toyota λέει ότι η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές συμβάλλει στη μείωση περισσότερων από 9.000 τόνων αναμενόμενων εκπομπών CO2 ετησίως, ενώ η αχρησιμοποίητη ηλεκτρική ενέργεια επιστρέφεται στην τοπική επιχείρηση. Κάθε μέρα, η εγκατάσταση Tri-gen παράγει έως και 1.200 κιλά υδρογόνου καθημερινά για ηλεκτρικά οχήματα με κυψέλες καυσίμου, συμπεριλαμβανομένων μεγάλων ημι φορτηγών κατηγορίας 8, και ανακυκλώνει περίπου 1.400 γαλόνια νερού κάθε μέρα.
Αυτό το ανακυκλωμένο H2O χρησιμοποιείται για το πλύσιμο των οχημάτων που μόλις φτάνουν από το εργοστάσιο στην Ιαπωνία πριν από την παράδοση, γεγονός που μειώνει τη σπατάλη νερού από το τοπικό εργοστάσιο. Συγκεκριμένα, η εγκατάσταση Tri-gen της Toyota και της FuelCell τιμήθηκε με το Βραβείο Καλύτερου Έργου 2025 του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ τον Μάιο. Το βραβείο Better Project αναγνωρίζει την καινοτομία στην αποδοτικότητα μείωσης της ενέργειας, του νερού και των απορριμμάτων.
Η Toyota το βλέπει ως «αλλαγή παιχνιδιών» για τον κόσμο, αλλά έχει το μερίδιο της σκεπτικιστές και αρνητές. Η Toyota φιλοξένησε εμένα και μια επιλεγμένη ομάδα δημοσιογράφων για μια περιήγηση στο πεδίο δοκιμών 12.000 στρεμμάτων της στην Αριζόνα πρόσφατα και ο Caleb Jacobs από Το Drive μπήκε σε έναν σκεπτικιστή και εμφανίστηκε φωτισμένος, αν όχι απόλυτα πεπεισμένος για την ενέργεια του υδρογόνου. Έγινε σαφές, λέει, ότι η Toyota βλέπει το υδρογόνο ως μια λύση για ένα μέλλον που δεν είναι ακόμα σαφές στον καθημερινό άνθρωπο.
Δείτε το concept H2-Overland της Toyota, που παρουσιάστηκε στην έκθεση SEMA τον Νοέμβριο, το οποίο συλλέγει και φιλτράρει το νερό που παράγεται από την κυψέλη καυσίμου. Οι χρήστες μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν αυτήν την παροχή νερού αναπλήρωσης για λειτουργίες μη πόσιμου όπως το πλύσιμο των χεριών ή των πιάτων.
«Φανταστείτε την ίδια ιδέα», λέει ο Jacobs, «αλλά με βιομηχανικές γεννήτριες και τροφοδοτικά».
PopSci 2025 Τα καλύτερα νέα
VIA: popsci.com
