Bílar að keyra á vetni: Kynning á National Hydrogen Mission Indlands

Indland hefur tilkynnt um þjóðarvetnisnefnd sem mun gera vegvísi fyrir notkun vetnis sem orkugjafa. Framtakið hefur möguleika á að breyta samgöngum.

Endurbættur Mirai vetnisefnarafalabíll Toyota, sem sýnir verkfræðina undir vélarhlífinni, sýndur á kynningarviðburði hans í Tókýó í desember 2020. (Mynd: Reuters)

Indland, sem hefð er hægfara í tækni rafknúinna ökutækja (EV), hefur óeðlilega snemma farið inn í kapphlaupið um að nýta orkumöguleika algengasta frumefnis alheimsins, vetni. Innan við fjórum mánuðum eftir að bandaríska orkumálaráðuneytið tilkynnti um fjárfestingu allt að 100 milljónir Bandaríkjadala í vetnisframleiðslu og rannsóknum og þróun eldsneytisfrumutækni, hefur Indland tilkynnt um þjóðarvetnisverkefni.

Tillögunni í fjárlögum verður fylgt eftir með verkefnisdrögum á næstu mánuðum - vegvísi fyrir notkun vetnis sem orkugjafa, með sérstakri áherslu á grænt vetni, sem tengir vaxandi endurnýjanlega getu Indlands við vetnishagkerfið, sögðu embættismenn. .

Og þó að fyrirhugaðar endanlegar geirar innihalda stál og kemísk efni, þá er helsti iðnaðurinn sem vetni hefur möguleika á að umbreyta flutningar — sem leggja til þriðjung allrar losunar gróðurhúsalofttegunda og þar sem litið er á vetni sem beinan stað í stað jarðefnaeldsneytis, með sérstakar kostir umfram hefðbundna rafbíla.

Nokkrir flugmenn sem tengjast hreyfigetu eru þegar á leið.

Í október varð Delhi fyrsta indverska borgin til að reka strætisvagna sem keyra á vetnisgasi (H-CNG) í sex mánaða tilraunaverkefni. Rúturnar munu keyra á nýrri tækni sem Indian Oil Corp hefur einkaleyfi á til að framleiða H-CNG - 18 prósent vetni í CNG - beint úr jarðgasi, án þess að grípa til hefðbundinnar blöndunar.

Power Major NTPC Ltd rekur tilraunaverkefni til að keyra 10 rafrútur sem byggja á vetniseldsneytisfrumum og rafbíla fyrir efnarafal í Leh og Delhi og íhugar að setja upp græna vetnisframleiðslustöð í Andhra Pradesh.

IOC ætlar einnig að setja upp sérstaka einingu til að framleiða vetni til að keyra rútur í R&D miðstöð sinni í Faridabad.

Sem stuðningsregluverk gaf vega- og þjóðvegaráðuneytið seint á síðasta ári út tilkynningu þar sem lagðar voru til breytingar á aðalreglum um vélknúin ökutæki, 1989, til að fela í sér öryggismatsstaðla fyrir ökutæki byggð á vetniseldsneytisfrumum.

Hvers vegna vetni - og tegundir þess

Möguleiki vetnis sem hreins eldsneytisgjafa á sér sögu sem spannar næstum 150 ár. Árið 1874 setti vísindaskáldsagnahöfundurinn Jules Verne fram fyrirhugaða sýn í The Mysterious Island - um heim þar sem vatn mun einn daginn verða notað sem eldsneyti, að vetni og súrefni sem mynda það, notað eitt og sér eða saman, mun veita ótæmandi uppsprettu vatns. hita og ljós, af styrkleika sem kol geta ekki.

Árið 1937 notaði þýska farþegaloftskipið LZ129 Hindenburg vetniseldsneyti til að fljúga yfir Atlantshafið en sprakk þegar það lagðist að bryggju við Naval Air Station Lakehurst í New Jersey með þeim afleiðingum að 36 létust. Seint á sjöunda áratugnum hjálpuðu vetniseldsneytisfrumur að knýja Apollo-leiðangra NASA til tunglsins.

Eftir olíuverðsáföllin á áttunda áratugnum var möguleikinn á að vetni kæmi í stað jarðefnaeldsneytis til skoðunar alvarlega. Þrír bílaframleiðendur - Honda og Toyota frá Japan, og Hyundai frá Suður-Kóreu - hafa síðan farið afgerandi í átt að markaðssetningu tækninnar, þó í takmörkuðum mæli.

Algengasta frumefnið í náttúrunni er ekki að finna frjálslega. Vetni er aðeins til ásamt öðrum frumefnum og þarf að vinna úr náttúrulegum efnasamböndum eins og vatni (sem er blanda af tveimur vetnisatómum og einu súrefnisatómi). Þó vetni sé hrein sameind er ferlið við að vinna það orkufrek.

Uppsprettur og ferlar sem vetni er unnið eftir eru flokkaðir eftir litaflipum. Vetni framleitt úr jarðefnaeldsneyti er kallað grátt vetni; þetta er meginhluti þess vetnis sem framleitt er í dag. Vetni sem myndast úr jarðefnaeldsneyti með kolefnistöku og geymslumöguleikum er kallað blátt vetni; vetni sem er eingöngu unnið úr endurnýjanlegum orkugjöfum kallast grænt vetni. Í síðasta ferlinu er rafmagn framleitt með endurnýjanlegri orku notað til að kljúfa vatn í vetni og súrefni.

Málið fyrir grænt vetni

Grænt vetni hefur sérstaka kosti. Einn, það er hreint brennandi sameind, sem getur afkolað fjölda geira, þar á meðal járn og stál, efni og flutninga. Tvö, endurnýjanleg orka sem ekki er hægt að geyma eða nota af netinu er hægt að beina til að framleiða vetni.

Þetta er það sem stefnt er að vetnisorkuverkefni ríkisstjórnarinnar, sem verður sett af stað 2021-22. Rafmagnið á Indlandi er að mestu leyti byggt á kolum og mun halda áfram að vera það, þannig að tryggingaávinningurinn af víðtækri rafbílavæðingu er að engu – þar sem brenna verður kol til að framleiða rafmagnið sem mun knýja þessi farartæki. Í nokkrum löndum sem hafa farið í rafbílavæðingu er stór hluti raforkunnar framleidd með endurnýjanlegum orkugjöfum - í Noregi til dæmis er það 99 prósent úr vatnsafli. Sérfræðingar telja að vetnisfarartæki geti verið sérstaklega áhrifarík í langferðaflutningum og öðrum geirum sem erfitt er að rafvæða eins og siglinga og langflugsferðir. Að nota þungar rafhlöður í þessum forritum væri gagnkvæmt, sérstaklega fyrir lönd eins og Indland, þar sem raforkukerfið er aðallega kolakynt.

Hvernig vetniseldsneytisfrumur virka

Suður-Kórea og Japan, sérstaklega, einbeita sér að því að færa bílamarkaði sína yfir á vetni og möguleika efnarafalsins. Hvað er efnarafala?

Vetni er orkuberi, ekki orkugjafi. Umbreyta þarf vetniseldsneyti í rafmagn með búnaði sem kallast efnarafalastafla áður en hægt er að nota það til að knýja bíl eða vörubíl. Eldsneytisfrumur breytir efnaorku í raforku með því að nota oxunarefni með oxunar-afoxunarhvarfi. Farartæki sem byggja á eldsneytisafrumum sameina oftast vetni og súrefni til að framleiða rafmagn til að knýja rafmótorinn um borð. Þar sem eldsneytisfrumutæki nota rafmagn til að keyra eru þau talin rafknúin farartæki.

Inni í hverjum efnarafali er vetni dregið úr þrýstitanki um borð og látið hvarfast við hvata, venjulega úr platínu. Þegar vetnið fer í gegnum hvatann er það fjarlægt rafeindum sínum, sem neyðast til að fara eftir ytri hringrás og mynda rafstraum. Þessi straumur er notaður af rafmótornum til að knýja ökutækið, þar sem eina aukaafurðin er vatnsgufa.

Vetnisefnarafalabílar hafa nær núll kolefnisfótspor. Vetni er um tvisvar til þrisvar sinnum hagkvæmara en að brenna bensíni, því rafefnahvörf eru mun skilvirkari en brennsla.

TAKTU ÞÁTT NÚNA :The Express Explained Telegram Channel

FCEV og aðrir rafbílar

Rafknúnum ökutækjum (EVs) er venjulega skipt í fjóra víðtæka flokka:

* Hefðbundin tvinn rafknúin farartæki eða HEV eins og Toyota Camry sameina hefðbundið brunahreyflakerfi með rafknúnu framdrifskerfi, sem leiðir til tvinnbíla drifrásar sem dregur verulega úr eldsneytisnotkun. Rafhlaðan um borð í hefðbundnum tvinnbílum er hlaðin þegar IC vélin knýr drifrásina.

* Tvinnbílar eða PHEV-bílar eins og Chevrolet Volt eru líka með tvinndrifrás sem notar IC-vél og rafafl fyrir drifkraft, studd af endurhlaðanlegum rafhlöðum sem hægt er að tengja við aflgjafa.

* Rafhlöðuknúin rafknúin farartæki eða BEV eins og Nissan Leaf eða Tesla Model S hafa enga IC vél eða eldsneytistank og ganga fyrir fullkomlega rafdrifnu drifrás sem knúin er af endurhlaðanlegum rafhlöðum.

* Eldsneytisfrumu rafbílar eða FCEV eins og Mirai frá Toyota, Clarity frá Honda og Nexo frá Hyundai nota vetnisgas til að knýja rafmótor um borð. FCEVs sameina vetni og súrefni til að framleiða rafmagn sem keyrir mótorinn. Þar sem þeir eru alfarið knúnir af rafmagni eru FCEV taldir rafbílar, en ólíkt BEV bílum, eru drægni þeirra og eldsneytisferli sambærilegt við hefðbundna bíla og vörubíla.

Helsti munurinn á BEV og vetnis FCEV er sá að sá síðarnefndi gerir það kleift að taka eldsneyti upp á aðeins fimm mínútur, samanborið við 30-45 mínútna hleðslu fyrir BEV. Einnig fá neytendur um það bil fimm sinnum betri orkugeymslu á rúmmálseiningu og þyngd, sem losar mikið pláss fyrir aðra hluti, en gerir ökumanninum kleift að fara lengra.

Vandamálið um mikilvægan massa

Þrátt fyrir loforð sitt á enn eftir að auka vetnistæknina. Forstjóri Tesla, Elon Musk, hefur kallað eldsneytisfrumutæknina furðulega heimskulega.

Á heimsvísu voru undir 25.000 vetniseldsneytisfrumuökutæki á veginum í lok árs 2020; til samanburðar var fjöldi rafbíla 8 milljónir.

Stór hindrun fyrir innleiðingu vetniseldsneytisbíla hefur verið skortur á innviðum eldsneytisstöðva - efnarafalabílar taka eldsneyti á svipaðan hátt og hefðbundnir bílar, en geta ekki notað sömu stöðina. Það eru færri en 500 starfræktar vetnisstöðvar í heiminum í dag, aðallega í Evrópu, næst á eftir Japan og Suður-Kóreu. Það eru nokkrar í Norður-Ameríku.

Litið er á öryggi sem áhyggjuefni. Vetni er sett undir þrýsting og geymt í frosttanki, þaðan er það flutt í lægri þrýstingsklefa og sett í gegnum rafefnafræðileg viðbrögð til að framleiða rafmagn. Hyundai og Toyota segja að öryggi og áreiðanleiki vetniseldsneytistanka sé svipað og staðlaðra CNG-véla.

Enn er stóra áskorunin að stækka tæknina og ná mikilvægum massa. Fleiri farartæki á veginum og fleiri stuðningsinnviðir geta lækkað kostnað. Litið er á fyrirhugað verkefni Indlands sem skref í þá átt.

Deildu Með Vinum Þínum: