Er en brændselscellebil i din fremtid?

Der er en ny deltager i elbilarenaen, hvor nogle store spillere, herunder Toyota og Honda, væddemål er store. Det er brændselscelle elbil, eller FCEV.

FCEV'er bruger brint, ilt og en katalysator til at gøre elektricitet ombord, hvilket eliminerer de tunge, klumpede og dyre batteripakker, som batterielektriske biler stole på.

En brændselscellebils tank kan fyldes med komprimeret hydrogengas i løbet af få minutter, ligesom gasning af en konventionel bil. Det er meget hurtigere end de timer, som en batterielektrisk kan bruge til en elektrisk opladningsledning, og med FCEV'er, der er i stand til at rejse 250 eller flere miles mellem påfyldninger, kan de sidestille den angst, der har dæmpet forbrugernes entusiasme for elektrisk.

Men til dato er der kun to modeller på detailmarkedet med en tredjedel, der skal lanceres i slutningen af ​​2016. Og salget er begrænset til de større Los Angeles- og San Francisco / Silicon Valley-områder i Californien, der er hjemsted for næsten alle de nationens knappe håndfuld hydrogen tankstationer.

Brændselscellebiler er ikke billige. Prototype modeller blev rapporteret for at koste producenterne en kølig $ 1 million. Omkostningerne er faldet betydeligt siden da, men for tiden er FCEV'er begrænset til øvre indkomstkunder.

Alligevel udvikler næsten alle større bilproducenter brændselscelle teknologi, med næsten et dusin modeller forventet at blive lanceret globalt inden 2020.

Der kan være en i din fremtid, så lad os tage et kig på, hvad der er derude og på plus og minusser af en brændselscellebil.

Køretøjerne

Den leasing-only Hyundai Tucson FCEV var først til markedet, med 125 på vej i USA siden midten af ​​2014-lanceringen. Den kompakte SUV lejer for 499 dollar om måneden i tre år, som omfatter gratis brændstof, gratis vedligeholdelse og forsikring. Hyundai Tucson FCEV kunder kan også kvalificere sig til $ 5.000 fra California Clean Vehicle Rebate Project.

Toyota's Mirai FCEV lille sedan blev lanceret tidligere i år. Toyota lejer Mirai for $ 499 om måneden i tre år med gratis brændstof og vedligeholdelse.

Mens 80% af de 270 Mirais sendt til forhandlere hidtil er blevet lejet, kan du også købe en. Toyota priser det på $ 57.500 før $ 20.500 i potentielle incitamenter.

Toyota-embedsmænd har sagt det, fordi brændselscellesystemer lettere kan skaleres end batteri-elektriske systemer, de forventer at bruge teknologien i andre modeller i fremtiden, herunder større køretøjer end i øjeblikket være konstrueret med batteriteknologi.

Næste

Den næste brændselscelleelektriske bil, der rammer markedet, vil være Honda's Clarity Fuel Cell, en mellemstore sedan slated i slutningen af ​​2016. Virksomheden har sagt, at den vil målrette mod en månedlig lejekoste på lige under $ 500, baseret på en projiceret klistrepris på omkring $ 60.000 før incitamenter. Honda har ikke sagt, om det også vil sælge biler (batteri-elektriske og plug-in hybrid versioner af Clarity kommer senere).

Ford, Nissan og Daimler - som gør Mercedes-Benz biler - er co-udviklende brændselscelle køretøjsteknologi. BMW arbejder med Toyota på sin egen FCEV, og General Motors har lavet sammen med Honda. Volkswagen, Audi og en række kinesiske bilproducenter menes også at udvikle brændselscelle elbiler. Køretøjer fra disse bilproducenter forventes i 2020.

Brændstationer

Fra midten af ​​2016 var der kun 23 offentligt tilgængelige hydrogenbrændstofstationer i USA, hvoraf 20 af dem i Californien. Derfor begrænser Hyundai, Toyota og Honda lige nu salg til den pågældende stat. Et dusin hydrogenstationer er skredet mod nordøst, fra Boston til New York, med de første fire planlagt til at åbne i 2017.

Californiens "hydrogen Highway" -plan kræver, at mindst 60 hydrogenstationer åbnes i staten senest i 2020, hvoraf 50 er planlagt inden udgangen af ​​2017. En nyåbnet hydrogen station midt imellem Los Angeles og San Francisco tillader nu brændselscelle køretøjer at rejse mellem de to områder.

Teknologi

Brændselscellekøretøjer kan lyde futuristisk, men deres underliggende teknologi er mere end 175 år gammel. NASA har brugt brændselsceller til at lave strøm på rumfartøjer i næsten et halvt århundrede nu, og det første moderne brændselscelle køretøj - en gårdstraktor - blev introduceret i 1959.

Brændselscellen, hvorfra de får deres navn, er en termokemisk generator, der passerer trykt hydrogen gennem en katalysator som platin og ekstraherer brintens elektroner for at give strøm til bilens elmotor. Systemet kombinerer derefter hydrogenmolekylerne med ilt fra luften for at køle dem ned og udstød "udstødningen" som en strøm af vanddamp.

Hydrogen

Det brint, der gør det muligt, er ikke teknisk brændstof. Det bærer kun de elektroner, der er råmaterialet til den elektricitet, der styrer køretøjet. Til bilbrug er den komprimeret til 10.000 pund pr. Kvadrat tomme og målt efter vægt. Et kilogram (2,2 pund) af dette komprimerede brint bærer omtrent samme mængde energi som en gallon benzin.

Fordi brændselscelleanlæg er forholdsvis energieffektive, kan en Toyota Mirai rejse mere end 300 miles mellem genfyldninger af dens 5 kg brændstofsystem. Den tyngre Hyundai Tucson leverer 265 miles på 5,5 kg brint, og rækkevidden af ​​den kommende Honda Clarity er blevet givet som "mere end 300 miles" med en brændstoftank omkring samme størrelse som toyota.

Fordi brugen af ​​brint som et bilbrændstof er så nyt, er det svært at sammenligne det med benzinprisen. Toyota viser sin nuværende pris på $ 14 per kilo. Mirai kan rejse mere end 300 miles på sin 5 kg. Større brug af hydrogen i biler ville sænke prisen, som med ethvert brændstof.

Mens brint er meget brandfarligt, har test fra forskellige hydrogentankfabrikanter og forskere ved University of Miami (Florida) vist, at i tilfælde af ulykker, der brækker brintbeholderne, kommer gasen opefter, hvilket betyder at nogen flammer vil blive rettet op og væk fra køretøjet. Bensindampe er derimod tungere end luft og vil boble rundt i bilen i koncentrationer, der kan være eksplosive. Da hydrogen er 14 gange lysere end luft, spredes det hurtigt, medmindre det er i et begrænset område, som f.eks. En garage.

Miljøpåvirkninger

Nogle brændselscellebilkredse hævder, at selvom køretøjerne ikke har udstødningsemissioner, er der ingen miljømæssige fordele for FCEV'er på grund af drivhusgasserne skabt af hydrogenproduktion, hvilket er enormt energiintensivt.

De fleste offentlige undersøgelser viser imidlertid, at brændselscelleelektriske køretøjer globalt er mere effektive og mindre miljøskadelige end benzin- og dieselkøretøjer i en fuld sammenligning af brændstofproduktion og brugs sammenhæng.

Medmindre deres brint er produceret ved hjælp af vedvarende energikilder, er brændselscellebiler mindre energieffektive end batterielektive køretøjer. Proponenter hævder imidlertid, at deres større rækkevidde gør dem mere forbrugervenlige.

Toyota Mirai på hydrogenbrændstofstation: foto via Toyota.

John O'Dell er en langvarig bilforfatter, der har dækket alternative brændstofbiler til Los Angeles Times og Edmunds.com. Han driver nu hjemmesiden The Green Car Guy. Email: [email protected].