Какъв е принципът на автомобила с водородни горивни клетки?

Горивната клетка е вид устройство за генериране на енергия, което преобразува химическата енергия в горивото в електрическа енергия чрез редокс реакция на кислород или други окислители. Най-разпространеното гориво е водородът, който може да се разбира като обратна реакция на електролиза на вода до водород и кислород.

За разлика от ракетата, водородната горивна клетка не произвежда кинетична енергия чрез бурна реакция на горене на водород и кислород, а освобождава свободната енергия на Гибс във водорода чрез каталитично устройство. Принципът ѝ на работа е, че водородът се разлага на електрони и водородни йони (протони) чрез катализатор (обикновено платина) в положителния електрод на горивната клетка. Протоните достигат отрицателния електрод през протоннообменна мембрана и реагират с кислорода, за да образуват вода и топлина. Съответните електрони преминават от положителния към отрицателния електрод през външната верига, за да генерират електрическа енергия. Тя няма ограничение на термичната ефективност от около 40% за горивния двигател, а ефективността на водородната горивна клетка може лесно да достигне над 60%.

Още преди няколко години водородната енергия е била известна като „върховната форма“ на превозните средства с нова енергия, благодарение на предимствата си като нулево замърсяване, възобновяема енергия, бързо хидрогениране, пълен пробег и т.н. Техническата теория на водородните горивни клетки обаче е перфектна, но напредъкът на индустриализацията сериозно изостава. Едно от най-големите предизвикателства пред нейното развитие е контролът на разходите. Това включва не само цената на самото превозно средство, но и разходите за производство и съхранение на водород.

Развитието на превозните средства с водородни горивни клетки зависи от изграждането на инфраструктура за водородно гориво, като например производство на водород, съхранение на водород, транспортиране на водород и хидрогениране. За разлика от чистите трамваи, които могат да се зареждат бавно у дома или във фирмата, водородните превозни средства могат да се зареждат само на станция за хидрогениране, така че търсенето на зарядна станция е по-спешно. Без цялостна мрежа за хидрогениране развитието на индустрията за водородни превозни средства е невъзможно.