Разработка и производство электромобилей само по себе не стоит рассматривать как альтернативу традиционным автомобилям с двигателем внутреннего сгорания. Ведь ресурсы, затрачиваемые на выпуск аккумуляторов, также затрагивают вопросы экологии. В последующем батарею предстоит утилизировать. Экологическая «чистота» здесь условная – при эксплуатации самого электромобиля. Поэтому неслучайно уже сейчас производители «зеленых» автомобилей ищут альтернативу традиционным электромобилям.
Топливные элементы – принципиальное отличие
Еще в 1875 году Ж. Верн пророчил, что именно составные элементы воды станут «углем грядущих веков». Но сам топливный элемент изобрел в 1839 году В. Р. Грув. К рубежу XXI столетия использование водорода (H2) в качестве источника энергии приобрело реальные очертания.
Топливные элемент представляет собой гальваническую ячейку, в которой на основании протекания окислительно-восстановительных реакций происходит выработка электрической энергии, которая и питает электромотор для вращения ведущих колес электромобиля.
Одиночный топливный элемент вырабатывает малое количество энергии. Но такие устройства объединяют в топливные батареи, где соединенные друг с другом они вырабатывают достаточное количество электроэнергии.
Сегодня известно не менее 5 различных типов топливных элементов. Их отличие заключается в разных химических формулах протекающих окислительно-восстановительных реакций.
Помимо получения тока производитель одновременно решает несколько вспомогательных задач:
· приготовление и подача топлива к топливным ячейкам;
· обеспечение нормального температурного режима установок;
· преобразование напряжения до устойчивого номинального уровня;
· контроль и управление всеми процессами.
Разработанные установки для водородомобилей способны работать с отдачей по мощность в пределах 25-50 кВт и выше. При этом КПД заметно выше, чем в ДВС – более 50 %.
Примеры удачных водородных автомобилей
Наиболее гармоничным автомобилем с установленной действующей системой на топливных элементах стала Toyota Mirai. Машина получила электропривод с питанием от батареи элементов – привод осуществляется на передние колеса.
Вторым мотором стал двигатель с приводом на заднюю ось. Питание при интенсивном разгоне машина получает от батареи, запас которой пополняется при каждом торможении.
Совокупная мощность двух моторов составляет до 113 кВт, 21 из которых – мощность батареи для задней оси. При 355 Нм крутящего момента, пик отдачи возможен на любой скорости и при любых оборотах электромотора, как и положено.
Среди немногих недостатков называют массу в 1,85 тонну для легкового автомобиля. Но для разгона до «сотни» требуется всего 9,6 секунды что сопоставимо с "обычными" одноклассниками.
Перспективные направления в развитии
Пока проблемой эксплуатации автомобилей на водородном топливе называют малое количество заправочных станций. Их число постепенно увеличивают в Японии, США, Австралии. В Германии к 2023 году число водородных АЗС обещают довести до 4 000 штук. Тогда и получит толчок большее распространение водородомобилей.
Еще одним направлением является освоение рынка Китая. Эта страна нуждается в «чистых» машинах. Поэтому, к примеру, Toyota разместила на базе одного из местных университетов научную лабораторию по актуальному направлению. А сами китайские инженеры работают над построением машины под собственным брендом Grove.