หลักการของรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนคืออะไร?

เซลล์เชื้อเพลิงเป็นอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ซึ่งจะแปลงพลังงานเคมีในเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยปฏิกิริยารีดอกซ์ของออกซิเจนหรือสารออกซิแดนท์อื่นๆเชื้อเพลิงที่พบมากที่สุดคือไฮโดรเจน ซึ่งสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับของอิเล็กโทรไลซิสของน้ำกับไฮโดรเจนและออกซิเจน

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนต่างจากจรวดตรงที่ไม่ได้ผลิตพลังงานจลน์ผ่านปฏิกิริยาที่รุนแรงของการเผาไหม้ของไฮโดรเจนและออกซิเจน แต่จะปล่อยพลังงานอิสระกิ๊บส์ออกมาในไฮโดรเจนผ่านอุปกรณ์ตัวเร่งปฏิกิริยาหลักการทำงานของมันคือ ไฮโดรเจนถูกสลายตัวเป็นอิเล็กตรอนและไอออนไฮโดรเจน (โปรตอน) ผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา (โดยปกติคือแพลตตินัม) ในขั้วบวกของเซลล์เชื้อเพลิงโปรตอนเข้าถึงอิเล็กโทรดลบผ่านเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน และทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างน้ำและความร้อนอิเล็กตรอนที่สอดคล้องกันจะไหลจากขั้วบวกไปยังขั้วลบผ่านวงจรภายนอกเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าไม่มีคอขวดประสิทธิภาพเชิงความร้อนประมาณ 40% สำหรับเครื่องยนต์เชื้อเพลิง และประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 60% ได้อย่างง่ายดาย

เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา พลังงานไฮโดรเจนเป็นที่รู้จักในนาม “รูปแบบขั้นสูงสุด” ของยานพาหนะพลังงานใหม่ โดยอาศัยข้อดีของมลพิษเป็นศูนย์ พลังงานทดแทน การเติมไฮโดรเจนอย่างรวดเร็ว ครบวงจร และอื่นๆอย่างไรก็ตาม ทฤษฎีทางเทคนิคของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนนั้นสมบูรณ์แบบ แต่ความก้าวหน้าทางอุตสาหกรรมกลับล้าหลังอย่างมากหนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดของการส่งเสริมการขายคือการควบคุมต้นทุนซึ่งไม่เพียงแต่รวมถึงต้นทุนของยานพาหนะเท่านั้น แต่ยังรวมถึงต้นทุนการผลิตและการเก็บรักษาไฮโดรเจนด้วย

การพัฒนารถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนขึ้นอยู่กับการสร้างโครงสร้างพื้นฐานเชื้อเพลิงไฮโดรเจน เช่น การผลิตไฮโดรเจน การจัดเก็บไฮโดรเจน การขนส่งไฮโดรเจน และการเติมไฮโดรเจนต่างจากรถรางบริสุทธิ์ซึ่งสามารถชาร์จได้ช้าๆ ที่บ้านหรือในบริษัท ยานพาหนะไฮโดรเจนสามารถชาร์จได้ที่สถานีเติมไฮโดรเจนเท่านั้น ดังนั้นความต้องการสถานีชาร์จจึงมีความเร่งด่วนมากกว่าหากไม่มีเครือข่ายไฮโดรจิเนชันที่สมบูรณ์ การพัฒนาอุตสาหกรรมยานยนต์ไฮโดรเจนก็เป็นไปไม่ได้