چرا خودرو های برقی بدتر از خودرو های هیدروژنی هستند؟ - مجله پریها

پس از پیشرفت های فراوان در طول چندین دهه گذشته، خاتمه عصر خودرو های برقی فرا رسیده است. خودرو های برقی باتری دار و پیل های سوختی هیدروژنی (خودرو های هیدروژنی) درحال مبارزه برای تصاحب آینده صنعت خودرو هستند؛ درست همان طور که خودرو های بنزینی و دیزلی در دوران اولیه اختراع اتومبیل با یکدیگر رقابت می کردند. خودرو های مجهز به باتری تا حد زیادی به لطف تسلا، تسلا رودستر و تسلا مدل S کنترل بازار را در اختیار گرفته اند.

اما خودرو های برقی هنوز در ابتدای راه قرار دارند. هنوز نام خودروی برقی به یک پیش فرض شناخته شده برای همگان تبدیل نشده است. درحال حاضر خودروسازان روی باتری ها ازجمله باتری های حالت جامد و خودرو های هیدروژنی تحقیق می نمایند. هیدروژن مزایای زیادی دارد که خودروسازان به تازگی به آن پی برد ه اند.

خودرو های هیدروژنی هرگز احتیاج به شارژ ندارند

بارزترین مزیت هیدروژن این است که هرگز مجبور نیستید منتظر شارژ شدن خودرو بمانید. شما می توانید به سرعت مخزن هیدروژنی خودرو را مثل باک بنزین پر کنید. قابلیت سوخت گیری سریع در رانندگی طولانی مدت مزیت مهمی برای خودرو های هیدروژنی نسبت به خودرو های برقی است. این مالکیت و نگهداری از آن ها را آسان تر می نماید، چون لازم نیست روزانه زمان خاصی را برای شارژ خودروی هیدروژنی در نظر گرفت.

در مقایسه، یک خودروی برقی درحال حاضر برای شارژ در یک ایستگاه شارژ سریع حداقل به 20 دقیقه زمان احتیاج دارد. اگر خودرو را به پریز برق خانگی معمولی وصل کنید، ممکن است برای شارژ مجدد به چند ساعت زمان احتیاج داشته باشد. درحالی که این ممکن است برای رانندگی شهری کوتاه مدت مشکل ساز نباشد، اما برای کسانی که مسافت زیادی را طی می نمایند، دردسرساز می گردد.

خودرو های هیدروژنی محدوده پیمایش بیشتری ارائه می دهند

خودرو های هیدروژنی محدوده پیمایش بیشتری نسبت به خودرو های برقی دارند. البته تفاوت زیادی بین مدل های مختلف از نظر کارایی و ظرفیت سوخت وجود دارد؛ اما به طور کلی، خودرو های هیدروژنی با مخزن پر حدود 300 تا 400 مایل را طی می نمایند. در بین خودرو های برقی، محدوده پیمایش مدل های محبوب مانند نیسان لیف و شورولت بولت با هر بار شارژ به ترتیب 226 و 247 مایل است. تنها 14 خودروی برقی می توانند با هر بار شارژ مسافت بیش از 300 مایل را طی نمایند. برای افرادی که در کلان شهر ها رفت و آمد می نمایند، این اختلاف محدوده پیمایش می تواند نقش مهمی در خرید خودرو داشته باشد.

اتومبیل های هیدروژنی کارآمدتر، سبک تر و سریع تر هستند

سنگین ترین بخش یک خودروی برقی باتری آن است. از سوی دیگر، یک سیستم پیل سوختی هیدروژنی (شامل مخزن هیدروژن) وزن بسیار کمتری نسبت به باتری دارد. این بدان معناست که موتور برقی یک خودروی هیدروژنی قدرت کمتری را صرف تحرک خودرو می نماید. اگر یک موتور مشابه را در یک خودروی برقی باتری دار و یک خودروی هیدروژنی قرار دهید، خودروی هیدروژنی به علت وزن کمترش، شتاب و سرعت بیشتری خواهد داشت.

کاهش وزن خودرو با حذف باتری خودروسازان را قادر می سازد تا هر کاری که می خواهند با قدرت اضافی که در اختیارشان قرار می گیرد، انجام دهند. با حذف یک باتری بزرگ، فراوری یک خودروی سبک و سریع آسان تر است. از آنجا که سلول های سوخت هیدروژنی قدرت یک موتور برقی را تأمین می نمایند، خودروی هیدروژنی همان گشتاور فوری خودروی برقی باتری دار را خواهد داشت. اما از آنجا که موتور احتیاجی به جابه جایی یک باتری سنگین ندارد، تمام این گشتاور می تواند برای افزایش شتاب خودرو مورد استفاده قرار بگیرد.

خودرو های هیدروژنی

این نسبت قدرت به وزن بهبودیافته در خودرو های سدان نیز یک مزیت محسوب می گردد. در خودرو های لوکس، موتور می تواند تمام چوب و چرم و تجهیزات را بدون احتیاج به استفاده از قدرت بیشتر برای جابه جایی باتری حرکت دهد. به طور مشابه، در مدل های شاسی بلند و پیکاپ ها، موتور علاوه بر تحمل وزن سرنشینان و بار اضافی احتیاجی، به جابه جایی باتری ندارد. این کار موتور را قادر به حمل افراد بیشتر، بار سنگین تر یا هر چیز دیگری می نماید.

هیدروژن می تواند در موتور های درون سوز جایگزین بنزین گردد

فورد یک موتور درون سوز اختراع نموده است که به جای بنزین هیدروژن می سوزاند. تویوتا نیز یک موتور هیدروژنی برای کانسپت کرولا اسپرت H2 توسعه داده که پیش از این در مسابقات تست شده است. این اختراعات هنوز در مراحل پژوهشی قرار دارند. یک موتور هیدروژنی از تمام پیشرفت های طراحی موتور در طول تاریخ خودروسازی بهره خواهد برد، درحالی که سوخت پاک می سوزاند.

این بعلاوه برای کسانی که هنگام رانندگی علاقه زیادی به شنیدن صدای موتور دارند خوشایند خواهد بود. مانند خودرو های هیدروژنی پیل سوختی، تنها بخار آب از لوله اگزوز خارج می گردد. این کار طراحی سیستم اگزوز را ساده می نماید و دیگر احتیاجی به مبدل های کاتالیستی و سایر سیستم های کاهش آلودگی نخواهد بود.

درحالی که یک موتور درون سوز هیدروژنی معایب زیادی برای استفاده در خودرو های سواری دارد (مانند احتیاج به مخازن بسیار بزرگ که فضای داخلی را در بر می گیرد)، شرکت کامینز درحال پژوهش درباره استفاده از موتور های هیدروژنی در خودرو های شاسی بلند، تجهیزات ساخت وساز و سایر مقاصد تجاری است. این شرکت می گوید که صنعت حمل ونقل تنها به چند ایستگاه هیدروژنی در طول مسیر های حمل ونقل احتیاج دارد که همین باعث می گردد پذیرش جهانی هیدروژن سریع تر صورت بگیرد. جالب اینجاست که ابرخودرو های درون سوز هیدروژنی می توانند کاربردی تر از یک مینی ون هیدروژنی باشند.

افرادی که با ابرخودرو ها رانندگی می نمایند، اغلب به فضای محدود سرنشینان اهمیت نمی دهند (بنابراین مخزن سوخت بزرگ مسئله ای ایجاد نمی نماید)، قطعاً نگران صرفه جویی در مصرف سوخت نیستند و اغلب به محدوده پیمایش اهمیت نمی دهند.

با اتومبیل های هیدروژنی احتیاجی به ایستگاه شارژ نخواهید داشت

به بیان ساده، شما احتیاجی به ایستگاه های شارژ برای خودرو های هیدروژنی ندارید. بعلاوه احتیاجی به مقاوم سازی فضا های پارکینگ برای خودرو های هیدروژنی نیست؛ زیرا آن ها هرگز احتیاجی به شارژ ندارند. درحالی که خودرو های برقی با اضافه کردن ایستگاه های شارژ به پارکینگ ها، شهر ها را ملزم به سازگاری می نمایند، خودرو های هیدروژنی احتیاجی به چنین مواردی ندارند. یک خودروی هیدروژنی برای رانندگی در هر جایی که جاده وجود داشته باشد، مناسب است.

البته شایان ذکر است که خودرو های هیدروژنی (چه با پیل های سوختی برقی و چه با موتور های درون سوز) هنوز در مراحل اولیه توسعه خود به سر می برند. اتومبیل های بنزینی اولیه نیز از محدودیت های مشابهی در محدوده پیمایش رنج می بردند که آن ها را تقریباً برای هر کسی غیر از مالکان خودرو ها غیرکاربردی می کرد.

خودرو های هیدروژنی چطور کار می نمایند؟

خودرو های هیدروژنی مانند موتور های درون سوز سوخت مصرف نمی نمایند؛ درعوض سیستم برقی خودرو هیدروژن را از مخزن به سمت یک سلول سوختی شارژشده پمپاژ می نماید که الکترون های اتم های هیدروژن را از پروتون ها جدا می نماید. این خودرو اساساً از هیدروژن برق فراوری می نماید. این کار قدرت موتور برقی را تأمین نموده و خودرو را به حرکت درمی آورد. درنتیجه خودرو های هیدروژنی پاک و آرام کار می نمایند. فقط بخار از لوله اگزوز خارج می گردد و صدای موتور به گوش نمی رسد.

نحوه کار یک سلول سوختی به طرز شگفت انگیزی ساده است. یک سلول سوختی شامل یک غشای الکترولیتی پر از پروتون های شناور آزاد است که بین دو الکترود با بار مخالف قرار گرفته است. الکترود با بار مثبت کاتد و الکترود با بار منفی آند نامیده می گردد. سیستم سوخت خودرو هیدروژن را به سمت آند پمپ می نماید. یک کاتالیزور اتم های هیدروژن ورودی را به الکترون ها و پروتون ها تقسیم می نماید. الکترون ها و نوترون ها می خواهند از غشای الکترولیتی عبور نمایند و به سمت کاتد مقابل بروند، اما غشا فقط اجازه عبور پروتون ها را می دهد.

بار های منفی یا الکترون ها برای رسیدن به کاتد باید مسیر طولانی تری را از میان سیم های خروجی از سلول سوختی طی نمایند که اتفاقاً از موتور خودرو عبور می نماید. الکترون ها پس از روشن کردن موتور خاتمه در کاتد که هوا در اطرافش جریان دارد، با پروتون ها ترکیب می شوند. اکسیژن موجود در هوا با الکترون ها و پروتون های اتم های هیدروژن واکنش می دهد و آبی را تشکیل می دهد که از لوله اگزوز خارج می گردد.

خودرو های هیدروژنی بهتر از خودرو های برقی باتری دار هستند

اکنون در دوران جذابی برای عاشقان خودرو های برقی به سر می بریم. موتور های برقی به سرعت جای موتور های درون سوز را می گیرند؛ اگرچه امروزه تنها تعداد کمی خودروی برقی در میان خودرو های بنزینی و دیزلی در جاده دیده می گردد. درحال حاضر خودرو های برقی مجهز به باتری اکثریت بازار را در اختیار دارند، درحالی که خودرو های هیدروژنی محدود به چند شهر منتخب با ایستگاه های سوخت هیدروژنی می شوند؛ اما خودرو های هیدروژنی از جهات مختلف بهتر از خودرو های برقی باتری دار هستند.

منبع: دیجیاتو