Η Hyundai αναπτύσσει την τεχνολογία των κυψελών καυσίμου

Τα αυτοκίνητα που εξοπλίζονται με συστοιχίες κυψελών καυσίμου είναι ηλεκτροκίνητα οχήματα που παράγουν τη δική τους ηλεκτρική ενέργεια από το οξυγόνο και το υδρογόνο.

Οι κυψέλες καυσίμου (Fuel Cell Electric) είναι μια καλή επιλογή για την δραστική μείωση των επικίνδυνων ρύπων. Επίσης, αυτή η καινοτόμος τεχνολογία προσφέρει όλα τα πλεονεκτήματα ενός ηλεκτρικού κινητήριου συνόλου. Ένα ακόμη σημαντικό στοιχείο που ενισχύει την θέση αυτής της τεχνολογίας είναι ο γρήγορος ανεφοδιασμός στα σημεία που παρέχουν υδρογόνο.

Εκτός από το νερό, τα ηλεκτρικά οχήματα κυψελών καυσίμου (FCEV) έχουν μηδενικές εκπομπές ρύπων, ενώ κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τους βελτιώνουν ακόμα και την ποιότητα του αέρα. Επειδή η συστοιχία κυψέλης καυσίμου απαιτεί πολύ καθαρό αέρα, το ειδικό φίλτρο αφαιρεί τα μικροσωματίδια και αποβάλλει τον περισσευούμενο αέρα, αφήνοντας στο εξωτερικό περιβάλλον πιο καθαρό από πριν.

Όταν το υδρογόνο που είναι αποθηκευμένο στα ρεζερβουάρ εισέρχεται στη συστοιχία κυψέλης καυσίμου, διασπάται σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Η ροή ηλεκτρονίων που δημιουργείται στην κυψέλη καυσίμου παράγει ηλεκτρισμό που κινεί τον ηλεκτροκινητήρα και τα πρωτόνια αντιδρούν με μόρια οξυγόνου από τον αέρα, παράγοντας θερμότητα και νερό, ως μοναδική εκπομπή.

Ένα σύστημα κυψελών καυσίμου που παράγει την απαραίτητη ηλεκτρική ενέργεια για την κίνηση ονομάζεται και ‘τριτογενής μπαταρία’. Για μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική, το σύστημα χρειάζεται τέσσερα στοιχεία: συστοιχία κυψέλης καυσίμου, σύστημα επεξεργασίας καυσίμου, σύστημα επεξεργασίας αέρα και σύστημα θερμικής διαχείρισης.

Στη συστοιχία κυψέλης καυσίμου, πραγματοποιείται η χημική αντίδραση μεταξύ του αποθηκευμένου υδρογόνου και του οξυγόνου της ατμόσφαιρας. Οι συστοιχίες αποτελούνται από εκατοντάδες κυψέλες, ενώ κάθε κυψέλη αποτελείται από μία μεμβράνη ηλεκτρολύτη, διαχωριστή και καταλύτη, ένα ηλεκτρόδιο καυσίμου και ένα ηλεκτρόδιο αέρα.

Στο σύστημα επεξεργασίας καυσίμου, το υδρογόνο μεταφέρεται με ασφάλεια από τα ρεζερβουάρ υψηλής πίεσης στη συστοιχία κυψέλης καυσίμου χαμηλής πίεσης.

Στο σύστημα επεξεργασίας αέρα, το οξυγόνο που είναι απαραίτητο για την αντίδραση με το υδρογόνο αντλείται από την ατμόσφαιρα. Για να διατηρηθεί η συστοιχία της κυψέλης καυσίμου καθαρή από ρύπους, ο εισερχόμενος αέρα περνά από ένα σύστημα καθαρισμού που αφαιρεί τα σωματίδια. Γι’ αυτό, τα FCEVs αφήνουν καθαρότερο αέρα πίσω τους.

Στο σύστημα θερμικής διαχείρισης, οι υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να περιορίσουν την απόδοση και τη διάρκεια ζωής της συστοιχίας κυψέλης καυσίμου. Το σύστημα θερμικής διαχείρισης εμποδίζει την έκθεση της μεμβράνης του ηλεκτρολύτη σε ιδιαίτερα υψηλές θερμοκρασίες.

Τα ρεζερβουάρ υδρογόνου κατασκευάζονται από πλαστικά ενισχυμένα με ανθρακονήματα και η εσωτερική επιφάνεια αποτελείται από ένα λεπτό στρώμα πολυαμιδίου (νάιλον). Οι μηχανικοί κατέβαλαν μεγάλη προσπάθεια για να δημιουργήσουν αξιόπιστα ρεζερβουάρ αποθήκευσης υδρογόνου υψηλής πίεσης. Με σχολαστικές δοκιμές, πέτυχαν μέγιστη ασφάλεια, αναφέρει η επίσημη ανακοίνωση της Hyundai, που ειδικεύεται στις κυψέλες καυσίμου.

Ένας ηλεκτροκινητήρας μετατρέπει στη συνέχεια την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται στις συστοιχίες κυψελών καυσίμου και αποθηκεύεται στη μπαταρία υψηλής τάσης σε κινητική ενέργεια. Όπως στα υβριδικά και στα αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα, ένα σύστημα αναγεννητικής πέδησης επιστρέφει την ηλεκτρική ενέργεια στη μπαταρία κατά το φρενάρισμα, βελτιώνοντας την κατανάλωση καυσίμου.

Η διαδικασία του ανεφοδιασμού είναι απλή, αντίστοιχη με ενός παραδοσιακού βενζινοκίνητου οχήματος και ολοκληρώνεται σε 3-5 λεπτά. Όλο και περισσότεροι σταθμοί ανεφοδιασμού εγκαθίστανται κάθε χρόνο και η Hyundai υποστηρίζει μία πανευρωπαϊκή πρωτοβουλία για την ανάπτυξη αυτού του δικτύου.

Με χρόνο ανεφοδιασμού μόλις 5 λεπτών και αυτονομία 666 χλμ. (WLTP), το Hyundai Nexo προσφέρει ένα κινητήριο σύνολο πρακτικό και ταυτόχρονα φιλικό προς το περιβάλλον.

Το υδρογόνο είναι ουσιαστικά μία ανεξάντλητη ουσία αφού περιλαμβάνεται στο 90% και πλέον των μορίων του σύμπαντος. Η έκθεση της McKinsey ‘Hydrogen meets digital’ (Το υδρογόνο συναντά την ψηφιακή εποχή) προέβλεψε ότι γύρω στο 2050, περίπου το 18% της ενέργειας που θα χρησιμοποιείται στον κόσμο θα βασίζεται στο υδρογόνο. Αυτό περιλαμβάνει τα μοντέλα FCEV, αλλά και την ενέργεια που απαιτείται για την παραγωγή ηλεκτρισμού, τα συστήματα ψύξης/θέρμανσης των κτιρίων, και τη λειτουργία βιομηχανικών εγκαταστάσεων.