Паливний елемент – це вид пристрою для вироблення енергії, який перетворює хімічну енергію палива на електричну енергію шляхом окисно-відновної реакції кисню або інших окислювачів. Найпоширенішим паливом є водень, який можна розуміти як зворотну реакцію електролізу води на водень і кисень.
На відміну від ракети, водневий паливний елемент не виробляє кінетичну енергію внаслідок бурхливої реакції згоряння водню та кисню, а вивільняє вільну енергію Гіббса у водні через каталітичний пристрій. Принцип його роботи полягає в тому, що водень розкладається на електрони та іони водню (протони) за допомогою каталізатора (зазвичай платини) у позитивному електроді паливного елемента. Протони досягають негативного електрода через протонно-обмінну мембрану та реагують з киснем, утворюючи воду та тепло. Відповідні електрони перетікають від позитивного електрода до негативного електрода через зовнішнє коло, генеруючи електричну енергію. Він не має вузького місця з тепловим ККД близько 40% для паливного двигуна, а ККД водневого паливного елемента може легко досягати понад 60%.
Ще кілька років тому воднева енергетика була відома як «кінцева форма» нових енергетичних транспортних засобів завдяки своїм перевагам: нульовому забрудненню, відновлюваній енергії, швидкому гідруванні, повному запасу ходу тощо. Однак технічна теорія водневих паливних елементів є досконалою, але прогрес індустріалізації серйозно відстає. Однією з найбільших проблем її просування є контроль витрат. Це включає не лише вартість самого транспортного засобу, але й вартість виробництва та зберігання водню.
Розвиток транспортних засобів на водневих паливних елементах залежить від будівництва інфраструктури водневого палива, такої як виробництво водню, зберігання водню, транспортування водню та гідрування. На відміну від чистих трамваїв, які можна повільно заряджати вдома або на підприємстві, водневі транспортні засоби можна заряджати лише на станції гідрування, тому попит на зарядну станцію є більш нагальним. Без повноцінної мережі гідрування розвиток індустрії водневих автомобілів неможливий.
Час публікації: 02 квітня 2021 р.