Vetnisbílar eru framtíð bílaiðnaðarins. Hvernig virka vetnisbílar eins og Toyota Mirai og BMW X5?

Vetnisbílar hafa ekki enn sterka stöðu á markaðnum. Fáir framleiðendur ákveða að einbeita sér alfarið að þróun þessarar tækni. Enn er aðallega unnið að rafmótorum og minna mengandi bruna- eða tvinnvélum. Þrátt fyrir mikla samkeppni eru vetnisbílar forvitni. Hvað er þess virði að vita um þá?

Hvernig virkar vetnisorka?

Stærsti kosturinn við vetnisknúna farartæki er umhverfisvænni þeirra. Hér er rétt að taka fram að til þess að hægt sé að skilgreina þær á þennan hátt er nauðsynlegt að virða meginreglur umhverfisverndar einnig í framleiðsluferlinu. 

Vetnisknúnir bílar virka þannig að þeir framleiða það rafmagn sem þarf til að flytja ökutækið. Þetta er mögulegt þökk sé uppsettum efnarafalum með vetnistanki sem framleiðir rafmagn. Rafhlaðan virkar sem biðminni. Tilvist þess í öllu vélarkerfi ökutækisins er nauðsynleg, til dæmis við hröðun. Það getur einnig tekið í sig og geymt hreyfiorku við hemlun. 

Ferlið sem á sér stað í vetnisvél 

Það er líka þess virði að komast að því hvað nákvæmlega gerist í vetnisvél ökutækisins sjálfs. Efnarafalinn framleiðir rafmagn úr vetni. Þetta er vegna öfugrar rafgreiningar. Viðbrögðin sjálf eru þau að vetni og súrefni í loftinu hafa samskipti og mynda vatn. Þetta myndar hita og rafmagn til að knýja rafmótorinn.

Eldsneytisfrumur í vetnisbílum

PEM efnaramar eru notaðir í vetnisknúnum farartækjum. Það er fjölliða rafgreiningarhimna sem aðskilur vetni og súrefni sem umlykur rafskautið og bakskautið. Himnan er aðeins gegndræp fyrir vetnisjónum. Á sama tíma, við forskautið, eru vetnissameindir aðskildar í jónir og rafeindir. Vetnisjónirnar fara síðan í gegnum EMF til bakskautsins, þar sem þær sameinast súrefni í andrúmsloftinu. Þannig búa þeir til vatn.

Á hinn bóginn geta vetnisrafeindir ekki farið í gegnum EMF. Þess vegna fara þeir í gegnum vírinn sem tengir rafskautið og bakskautið. Þannig myndast rafmagn sem hleður rafgeyminn og knýr rafmótor bílsins.

Hvað er vetni?

Það er talið einfaldasta, elsta og á sama tíma algengasta frumefnið í öllum alheiminum. Vetni hefur engan sérstakan lit eða lykt. Það er venjulega loftkennt og léttara en loft. Í náttúrunni kemur það aðeins fyrir í bundnu formi, til dæmis í vatni.

Vetni sem eldsneyti - hvaðan er það fengið?

H2 frumefnið fæst við rafgreiningu. Til þess þarf jafnstraum og raflausn. Þökk sé þeim er vatni skipt í aðskilda hluti - vetni og súrefni. Súrefni sjálft myndast við forskautið og vetni við bakskautið. H2 er oft aukaafurð efnaferla, jarðgasmyndunar eða hráolíuhreinsunar. Verulegur hluti vetnisþörfarinnar er mætt með endurnýjanlegum orkugjöfum.

Vetni úr endurnýjanlegum orkugjöfum - hvaða hráefni falla í þennan hóp?

Rétt er að skýra hvaða tiltekin efni geta kallast endurnýjanleg hráefni. Til að vetnis- og efnarafala farartæki séu sjálfbær þarf eldsneyti að koma frá aðilum eins og:

• ljósvökvi;
• vindorka;
• vatnsorka;
• sólarorka;
• jarðhiti;
• lífmassa.

Vetnisbílar – Toyota Mirai

2022 Toyota Mirai, sem og 2021, er ein af þeim gerðum sem viðskiptavinir hafa oftast valið. Mirai er með allt að 555 km drægni og 134 kW rafmótor staðsettur aftan á bílnum. Orka er framleidd með efnarafalum um borð sem eru undir framhlíf ökutækisins. Vetni er notað sem frumorka og geymt í tönkum í svokölluðum kardangöngum undir aftursætum. Tankarnir geyma 5,6 kg af vetni við 700 bör. Hönnun Toyota Mirai er líka kostur - hönnun bílsins er ekki framúrstefnuleg heldur klassísk.

Mirai flýtir sér í 100 km/klst á 9,2 sekúndum og er með 175 km/klst hámarkshraða.. Toyota Mirai skilar stöðugu afli og bregst mjög vel við hreyfingum ökumanns - bæði hröðun og hemlun.

Vetni BMW X5 - bíll sem vert er að gefa gaum

Í vetnisknúnum farartækjum eru einnig jeppar. Einn þeirra er BMW X5 Hydrogen. Líkanið í hönnun þess er ekki frábrugðið ofnum hliðstæðum sínum úr sömu röð. Aðeins ljósaplöturnar eða hönnun felganna geta verið mismunandi, en þetta er ekki áberandi ósamræmi. Varan frá Bavarian vörumerkinu hefur tvo tanka sem geta geymt allt að 6 kg af gasi, auk efnarafala með afkastagetu allt að 170 hestöfl. Athyglisvert er að BMW hefur tekið höndum saman við Toyota. Vetnisknúna X5 gerðin er þróuð með sömu tækni og bílar asíska framleiðandans Hydrogen NEXT. 

Eru vetnisbílar virkilega grænir?

Helsti kostur vetnisbíla er að þeir eru umhverfisvænir. Það fer hins vegar að miklu leyti eftir því hvernig vetni er framleitt hvort svo sé. Á tímum þegar aðalaðferðin til að fá eldsneyti er framleiðsla með jarðgasi dregur rafmagn, sem í sjálfu sér er umhverfis- og útblásturslaust, ekki úr allri mengun sem verður við framleiðslu vetnis. Jafnvel eftir langa notkun á bílnum. Vetnisbíll má kalla algjörlega grænan ef orkan sem þarf til að keyra hann kemur alfarið frá endurnýjanlegum orkugjöfum. Á sama tíma er ökutækið algjörlega öruggt fyrir umhverfið. 

Vetnisbílar - samantekt

Rafbílar hafa sívaxandi drægni og eru líka mjög skemmtilegir í akstri. Hins vegar getur verið erfitt að taka eldsneyti á rafbíla. Bílar með slíkt drif munu sanna sig frábærlega í nágrenni stórborga eins og Varsjá.Enn eru fáar vetnisáfyllingarstöðvar hér á landi, en það ætti að breytast fyrir árið 2030, þegar stöðvunum fjölgar í rúmlega 100, að sögn Orlens.