Υβριδικά Αυτοκίνητα με Κυψέλες Καυσίμου (FCHV)

Τι είναι η κυψέλη καυσίμου;

Η κυψέλη καυσίμου παράγει ηλεκτρική ενέργεια επιτυγχάνοντας μία χημική αντίδραση υδρογόνου / οξυγόνου. Είναι κάτι σαν μικροσκοπικό εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας. Η κυψέλη καυσίμου παράγει ενέργεια χωρίς να κάψει καθόλου υδρογόνο, αποτελώντας "καθαρή"  και ιδιαίτερα αποτελεσματική λύση. Θεωρητικά, εάν υποθέσουμε ότι μιά κυψέλη καυσίμου μπορεί να μετατρέψει 83% του υδρογόνου σε ηλεκτρική ενέργεια, τότε μπορούμε να είμαστε ιδιαίτερα αισιόδοξοι ειδικά άν υπολογίσουμε ότι με τους συμβατικούς βενζινοκινητήρες η παραγωγή ενέργειας φθάνει στο 30% - 40% του καυσ ίμου το πολύ. Επιπλέον, θεωρητικά, η κυψέλη καυσίμου δεν εκπέμπει διοξείδιο του άνθρακα ή άλλους ρύπους. Το μόνο υποπροϊόν είναι το νερό. 

Ηλεκτρική ενέργεια από υδρογόνο - Πώς λειτουργεί;

Οι κυψέλες καυσίμου παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω μιας χημικής αντίδρασης μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου (από την ατμόσφαιρα). Το υδρογόνο διοχετεύεται σε ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο της κυψέλης καυσίμου, όπου ένας καταλύτης αφαιρεί τα ηλεκτρόνια από τα άτομα του υδρογόνου. Τα ηλεκτρόνια περνάνε από το αρνητικό στο θετικό ηλεκτρόδιο της κυψέλης, παράγοντας έτσι ηλεκτρική ενέργεια. Εν τω μεταξύ, τα άτομα του υδρογόνου που έχουν αποβάλλει τα ηλεκτρόνιά τους μετατρέπονται σε ιόντα υδρογόνου και περνάνε από μία ηλεκτρολυτική μεμβράνη πολυμερών για να καταλ ήξουν στο θετικό ηλεκτρόδιο. Εκεί, με τη βοήθεια του καταλύτη, τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα του υδρογόνου αναμιγνύονται με το οξυγόνο της ατμόσφαιρας και σχηματίζουν νερό.

Σχεδιασμός κυψελών καυσίμου

Υπάρχουν διάφορα είδη κυψελών καυσίμου, αλλά οι μέχρι τώρα εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία έχουν περιοριστεί στις κυψέλες καυσίμου με πολυμερικούς ηλεκτρολύτες. Τα συστήματα αυτά διαθέτουν μεμβράνη πολυμερικών ηλεκτρολυτών με ενσωματωμένα ηλεκτρόδια και στις δύο πλευρές. Αυτή η διαμόρφωση μεμβράνης/ηλεκτροδίων είναι τοποθετημένη μεταξύ διαχωριστών που σχηματίζουν διόδους για τη ροή του υδρογόνου και του οξυγόνου. Μία και μόνο τέτοια κυψέλη παράγει λιγότερο από ένα βολτ ενέργειας. Έτσι, για να αυξηθεί η τάση, έχουν τοποθετηθεί εκαντοντάδες κυψ έλες σε σειριακή σύνδεση. Η διαμόρφωση αυτή λέγεται συσσώρευση κυψελών καυσίμου και είναι αυτό που εννούν οι περισσότεροι όταν μιλάνε για κυψέλες καυσίμου. Περισσότερα...