1966年に生まれた技術革新が、50年以上経った今、再び注目を集め始めている。燃料電池電気自動車（FCVまたはFCEVとも呼ばれる）は、水素を動力源とする車両であり、内燃機関車に代わる選択肢として、化石燃料に比べて環境面で大きなメリットがある。
FCEV は理解するのが難しい場合があります。完全に電動ですか？ ICE エンジンがガスを燃やすのと同じように、水素も燃やすのでしょうか?そして、燃料電池車の利点と欠点は何でしょうか?知っておくべきことは次のとおりです。
電気モーターで駆動
今日よく話題になっている電気自動車と同様に、FCEV には自動車を推進する電気モーターが搭載されています。各自動車メーカーは電気モーターの位置について独自の設計を行っており、バッテリー電気自動車と同様に、前輪駆動、後輪駆動、またはすべての駆動輪に 1 台の電気トラクション モーターを搭載する機能が存在します。 -車輪駆動操作。
現在、生産、開発、コンセプト段階にあるごく少数の燃料電池車（FCEV）の大部分は、高出力よりも効率性を主眼としている。比較的少量の水素を搭載した乗用型FCEVは、最大845マイル（約1350km）の航続距離を実現できるが、平均航続距離は約300～400マイル（約480～640km）である。長距離トラックはさらに遠くまで走行でき、最大約900マイル（約1450km）に達する。
自ら電気を生み出す
BEVとFCEVの大きな違いは、電気モーターの駆動方法です。 BEV の場合、大きくて重いバッテリーは送電網に接続することで充電されます。走行するとバッテリーの充電がなくなるため、「燃料を補給」するには電源に接続する必要があります。 BEV の課題の 3,000 つは、追加のバッテリー パックの重量を克服するために必要なエネルギー量であり、場合によっては XNUMX ポンド近くになることもあります。
FCEV は、異なる方法で電気モーターに電力を供給します。燃料電池スタックは、オンデマンドで自ら電気を生成し、電気モーターを介して車両を推進します。空気中の水素と酸素を組み合わせて電気を作ります。プロセスは非常に簡単です。
- 燃料タンクがガソリンやディーゼルを貯蔵するのと同じように、大容量タンクは圧縮水素を船上に貯蔵します。
- 燃料スタック内では、水素プロトンは燃料電池膜を通過できるほど小さいため、負に帯電した電子から分離されます。
- プロトンは酸素と結合して純粋な水を生成し、排出されます。
- 電子は電流を生成し続けます。
- この電力は、電気モーターだけでなく、車両の運転に必要な車載システムにも電力を供給します。
車を動作させるための連続電流を生成するには、非常に少量の水素が必要です。つまり、車が運ぶ必要がある「燃料」は、EV のバッテリー パックの質量のほんの一部にすぎません。
FCEVには電気が蓄えられているのでしょうか？
燃料電池車は必要なエネルギーをオンデマンドで生成するため、EV のようにエネルギーを蓄えるバッテリーは必要ですか?メーカーにより異なります。一部の FCV はオンデマンド電力のみで動作しますが、他のほとんどの FCV は需要が高い場合や燃料電池の水素がなくなった場合の予備電力として補助バッテリー パックを備えています。
当然のことながら、FCV のバッテリー パックは主なエネルギー源ではないため、はるかに小さくなります。一般的な EV バッテリーの容量と重量の約 5 ～ 10% であり、シャーシ内で占有するスペースははるかに小さくなります。
バッテリー パックとともに、独立した 12 ボルト バッテリーが、EV の設計を反映して、車のボディと安全システムの多くを動作させます。 DC-DC コンバーターは 12 ボルトのバッテリーを完全に充電します。アクセサリー システムに電力を供給するとともに、12 ボルト バッテリーは車の始動に使用され、燃料電池スタックのプロセスを開始します。
水素で動く自動車は未来の運転手段となるのでしょうか?
燃料電池電気自動車の技術は1960年代から存在しているのに、なぜ普及するまでにこれほど時間がかかったのだろうか？果たして燃料電池電気自動車は自動車の未来を担う存在になり得るのだろうか？電気自動車は19世紀以前から存在していたが、広く受け入れられるようになったのはここ10年ほどのことだ。しかし、燃料電池電気自動車が電気自動車と同等の普及率に達するかどうかは誰にも分からない。水素を動力源とする技術の開発と一般の認識の両方を阻害する課題が存在するのだ。
まず、安全上の懸念があります。どのような新しい技術であっても、時速 60 マイルを優に超える速度で走行できる車両内での水素の安全性については懐疑的な見方があります。特に水素に関しては、ヒンデンブルク号の惨事が一部の人々の心に忍び込む可能性があります。しかし、水素は可燃性であるにもかかわらず、空気よりも 16 倍軽いため、燃料タンクに穴が開いた場合、ガスはほぼ瞬時に空気中に散逸してしまいます。
克服すべきもう 6,600 つのハードルは配布です。現在、全国にある水素補給ステーションは XNUMX か所未満ですが、これに比べて、電気自動車用の DC 急速充電ステーションは XNUMX か所以上あり、化石燃料用のステーションはさらに多数あります。水素発電を実現するには、配電ネットワークを開発する必要があります。
3 番目の課題は、燃料用の水素を製造することです。水素燃料の製造にはコストがかかりますが、研究者たちはそれを容易にする方法を常に模索しています。水中の酸素分子から水素を分離するブレークスルーが発生しましたが、国内または国際ネットワークに十分な量の水素を生成できるように規模を拡大するには、時間とリソースがかかります。
結論
水素燃料電池自動車は、バッテリー パックに膨大な量のエネルギーを蓄えるのではなく、自ら電流を生成する電気自動車です。これらは革新的で効率的でクリーンですが、導入には課題があります。 BEVが自動車産業や輸送産業の主力となるかどうかはまだ分からないが、材料不足や電池生産のためのエネルギー消費といったBEVが引き起こす問題の一部を解決できる可能性がある。