پیمانکار رتبه یک تاسیسات

سیستم های حجم هوا متغیر
آشنایی با مجموعه ای اطلاعات عمومی در زمینه سیستم های حجم هوا متغیر
1398-03-12
آشنایی با تاریخچه و ویژگی های مخابرات فضای آزاد نوری (FSO)
1398-03-14
Show all

مزایا استفاده از خودروهای پیل سوختی و تاثیر آن ها بر آینده صنعت حمل و نقل

مترجم: محسن قنبرنژاد
خرداد ماه 98

 

 

خودروهای پیل سوختی

 

مقدمه

خودروهای پیل سوختی یا (FCV   Fuel Cell Vehicle) انرژی مورد نیاز برای حرکت خود را از طریق الکتریسیته ایجاد شده توسط پیل سوختی فراهم می کنند. با استفاده از این خودروها میزان مصرف سوخت های فسیلی برای حمل و نقل کاهش قابل توجهی پیدا خواهد کرد و لذا میزان انتشار گازهای گلخانه ای که منجر به گرمایش زمین و بروز مشکلات زیست محیطی می شوند، کاهش خواهد یافت. در این خودروها به جای استفاده از بنزین یا سوخت های فسیلی دیگر، از هیدروژن برای تولید برق و حرکت خودرو استفاده می شود. با این وجود در زمینه توسعه خودروهای پیل سوختی برخی چالش ها وجود دارد و اگرچه این خودروها نسبت به سایر خودروهای موجود در صنعت حمل و نقل مزایای بسیار زیادی دارند، برای اینکه بتوانند در بازار حرفی برای گفتن داشته باشند و جایگزین خودروهای فعلی شوند، بایستی از این چالش ها سربلند بیرون بیایند.

نگاهی به ساختار درونی خودروهای پیل سوختی

این خودروها از نظر ساختار ظاهری و نمای بیرونی هیچ تفاوتی با سایر خودروها ندارند. قلب یک خودروی پیل سوختی همانطور که از اسم آن مشخص است پیل سوختی می باشد. این بخش، هیدروژن موجود در محفظه پیل سوختی را با اکسیژن هوا ترکیب می کند تا از این طریق الکتریسیته تولید کند و بدین ترتیب توان لازم برای حرکت اتومبیل فراهم شود. بخش های اصلی یک خودروی پیل سوختی در شکل زیر نمایش داده شده است.

 

خودروهای پیل سوختی

 

مقایسه خودروهای پیل سوختی

امروزه خودروهای پیل سوختی در برخی از کشورها از جمله آمریکا در حال استفاده می باشند، اگر چه به علت محدود بودن تعداد ایستگاه های سوخت گیری هیدروژن، در حال حاضر این خودروها در همه نقاط این کشور قابل استفاده نیستند. برخی اطلاعات مفید پیرامون مشخصات فنی این خودروها و میزان مصرف آن ها در جدول زیر ارائه شده است:

 

 

نحوه عملکرد پیل سوختی

پیل های سوختی غشای الکترولیتی پلیمری یا PEM ( Polymer Electrolyte Membrane ) که در خودروها استفاده می شوند، با استفاده از سوخت هیدروژن و اکسیژن موجود در هوا الکتریسیته تولید می کنند.

این دسته از پیل های سوختی با نام پیل های سوختی غشای تبادل الکترون ( Proton Exchange Membrane ) نیز شناخته می شوند.

در شکل زیر نحوه عملکرد یک پیل سوختی PEM نمایش داده شده است:

 

خودروهای پیل سوختی

 

پشته های پیل سوختی

اکثر پیل های سوختی که در خودروها مورد استفاده قرار می گیرند ولتاژی کمتر از 1.16 ولت تولید می کنند که برای یک وسیله نقلیه سطح ولتاژ بسیار پایینی محسوب می شود. به همین منظور بایستی تعدادی پیل سوختی را به صورت موازی با یکدیگر قرار داد تا به ولتاژهای بالاتر دست پیدا کرد. توان خروجی به تعداد پیل ها و نحوه اتصال آن ها به یکدیگر و همچنین ظرفیت هر یک از آن ها بستگی دارد.

مزایای استفاده از خودروهای پیل سوختی

  • کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه ای

خودروهای فعلی با مصرف بنزین و گازوییل و انتشار گاز کربن دی اکسید ناشی از سوختن آن ها، نقش قابل توجهی در آلایندگی هوا دارند. خودروهای پیل سوختی با استفاده از هیدروژن و اکسیژن، هیچ گاز گلخانه ای تولید نکرده و تنها حاصل واکنش آن ها آب و مقداری حرارت می باشد. البته لازم به ذکر است که تولید هیدروژن مورد نیاز پیل های سوختی منجر به تولید گازهای گلخانه ای می شود اما این مقدار بسیار کمتر از گازهای تولید شده ناشی از سوخت های فسیلی است.

 

خودروهای پیل سوختی

 

  • کاهش وابستگی به نفت و بنزین

با توجه به اینکه هیدروژن مورد نیاز این خودروها را می توان از داخل کشور و با هزینه ای پایین تهیه کرد، وابستگی کشور به نفت و بنزین را می توان از این طریق کاهش داد. منابع تهیه هیدروژن شامل گازهای طبیعی، زغال سنگ و منابع تجدید پذیر انرژی شامل آب، بیو گاز و … می باشد. بدین ترتیب به خصوص برای کشورهایی که فاقد منابع نفت هستند، میزان وابستگی به سایر کشورها به واسطه نفت و همچنین تاثیرپذیری اقتصاد آن کشور از نوسانات قیمت نفت کاهش خواهد یافت.

چالش های توسعه تکنولوژی خودروهای پیل سوختی

در حال حاضر تعداد خودروهای تولید شده با استفاده از این تکنولوژی بسیار محدود بوده و همچنین محدودیت دیگری که در این زمینه وجود دارد، کافی نبودن تعداد ایستگاه های سوخت گیری هیدروژن می باشد. بدین صورت که به عنوان مثال تنها در برخی نقاط خاص از کشور آمریکا ( عمدتاً کالیفرنیا ) استفاده از این خودروها ممکن است. در مجموع برای این که این خودروها وارد بازار رقابت با سایر خودروها شده و توجه مصرف کنندگان را به خود جلب کنند، چالش های مختلفی را پیش رو دارند که ابتدا بایستی آن ها را پست سر بگذارند.

 

خودروهای پیل سوختی

 

  • قیمت خودروهای پیل سوختی

در حال حاضر این خودرها از خودروهای سوخت فسیلی و حتی خودروهای هیبریدی نیز گران تر هستند. قیمت این خودروها با گذشت زمان روندی کاهشی داشته و انتظار می رود تا سال 2020 چشم انداز مورد نظر دپارتمان انرژی در مورد این خودروها حاصل شود ( منحنی زیر را مشاهده کنید ). در نتیجه سازندگان خودرو باید به دنبال کاهش هزینه ها به خصوص قیمت پیل سوختی و ذخیره هیدروژن باشند تا بتوانند این خودروها را در بازار رقابت نگه دارند.

 

خودروهای پیل سوختی

 

  • دوام و قابلیت اطمینان پیل های سوختی

در حال حاضر عمر سیستم های مبتنی بر پیل سوختی ( به خصوص در برخی دماها و شرایط رطوبتی ) بسیار کمتر از موتورهای احتراق داخلی است. طول عمر پیل های سوختی تقریباً در حدود نصف میزانی است که این خودرو بتواند وارد بازار حمل و نقل شود. البته این مقدار در سال های اخیر افزایش چشمگیری داشته و از 29 هزار مایل به 75 هزار مایل رسیده است؛ اما کارشناسان معتقدند برای رقابت این دسته از خودروها با خودروهای فعلی، مقدار مسافت طی شده باید به 150 هزار مایل افزایش یابد تا این خودروها بتوانند در بازار حرفی برای گفتن داشته باشند.

  • اطلاع رسانی عمومی

همانند هر تکنولوژی دیگری که در زمینه خودروسازی به تازگی معرفی می شود، مصرف کنندگان نسبت به قابلیت اطمینان و میزان ایمنی این تکنولوژی نگرانی هایی دارند که بایستی بستر مناسب برای آشنایی آن ها با این تکنولوژی فراهم شود. همچنین عموم افراد باید با یک سوخت جدید که می تواند در بخش های دیگر صنعت نیز پرکاربرد باشد، آشنا شوند. در این زمینه، آموزش و اطلاع رسانی همگانی نقش بسیار مهمی را ایفا می کند.

 

 

منبع:

https://www.fueleconomy.gov/feg/fuelcell.shtml

یک دیدگاه