پیل سوختی هیدروژنی چیست و چه مزایا و معایبی دارد؟

پیل سوختی هیدروژنی به عنوان یکی از فناوری‌های نوین برای تأمین انرژی خودرو برقی، مورد توجه بسیاری از خودروسازان و پژوهشگران قرار گرفته است. سؤال اصلی این است که این فناوری چگونه عمل می‌کند و چه مزایا و معایبی برای مصرف‌کننده ایرانی دارد.

پیل سوختی هیدروژنی چگونه کار می‌کند؟

پیل سوختی هیدروژنی می‌تواند از گاز هیدروژن انرژی الکتریکی مورد نیاز موتور برقی خودرو را تأمین کند. این سامانه از سه بخش اصلی آند، کاتد و غشای الکترولیت ساخته شده است. فرآیند به این شکل است که هیدروژن در بخش آند به دو جزء الکترون و پروتون تقسیم می‌شود. الکترون‌ها وارد مدار خارجی شده و جریان برق ایجاد می‌کنند، در حالی که پروتون‌ها از طریق غشای الکترولیت عبور می‌کنند. نتیجه این واکنش الکتروشیمیایی، ترکیب دوباره پروتون‌ها و الکترون‌ها با اکسیژن در کاتد و تولید آب به عنوان محصول جانبی است. گرما نیز همزمان با تولید الکتریسیته ایجاد می‌شود.

از آنجا که یک پیل سوختی به تنهایی انرژی کافی برای حرکت خودرو تأمین نمی‌کند، صدها پیل باید به صورت سری کنار هم قرار گیرند تا مجموع آن‌ها یعنی Fuel Cell Stack توان لازم را فراهم کند. خودروهایی که انرژی‌شان به این روش تأمین می‌شود، با نام FCEV شناخته می‌شوند.

تفاوت با خودرو برقی معمولی و هیبرید

در خودروهای الکتریکی کلاسیک، انرژی خودرو صرفاً از باتری‌های لیتیومی تأمین می‌شود. برای پیمایش بیشتر، یا باید باتری بزرگ‌تر شود یا شارژ مکرر انجام گیرد که مستلزم هزینه، وزن بیشتر و توسعه زیرساخت‌های گسترده است. پیل سوختی هیدروژنی راهکاری است که می‌تواند این وابستگی را کاهش دهد. همچنین علاوه بر خودروهای برقی، امکان جایگزینی موتورهای احتراقی در خودروهای هیبریدی با پیل سوختی نیز وجود دارد.

مزایای پیل سوختی هیدروژنی در خودرو

• خروجی اصلی پیل سوختی، الکتریسیته، آب و گرما است و آلایندگی مستقیم تولید نمی‌کند.

• پیل‌های سوختی قطعات دوار ندارند و عملکرد بی‌صدا دارند؛ به همین دلیل قابلیت اعتماد و احتمال خرابی پایین‌تر است.

• بازده بالای سامانه به دلیل واکنش الکتروشیمیایی و نبود احتراق وجود دارد و گرمای تولیدشده هم می‌تواند قابل بهره‌برداری باشد.

• پیل سوختی طول عمر بالایی دارد و مانند باتری لیتیومی دچار فرسودگی و کاهش ظرفیت نمی‌شود.

• علاوه بر هیدروژن، برخی پیل‌های سوختی می‌توانند با سوخت‌های دیگری مثل گاز طبیعی، بایوگاز یا متانول هم کار کنند.

معایب و چالش‌ها

• کمبود ایستگاه‌های شارژ یا توزیع هیدروژن یکی از موانع توسعه خودروهای FCEV است.

• حمل و نگه‌داری هیدروژن نیازمند مخازن ضخیم و مقاوم است که هزینه ساخت بالا و ریسک بالایی دارد.

• بخش زیادی از هیدروژن صنعتی با مصرف سوخت فسیلی تولید می‌شود؛ بنابراین پیل سوختی از منظر مصر انرژی غیرمستقیم می‌تواند آلایندگی ایجاد کند.

آنچه باید پیش از انتخاب خودرو FCEV بدانید

پیل سوختی هیدروژنی راهکاری پاک برای تولید برق در خودرو است که همانند همه فناوری‌ها کاستی‌هایی نیز دارد. اگر به دنبال خودروی FCEV هستید، باید دسترسی به زیرساخت سوخت‌گیری و نحوه تولید هیدروژن را هم در نظر بگیرید. حمل هیدروژن و هزینه تجهیزات هم مانعی جدی است و احتمال می‌رود برای توسعه گسترده این فناوری، راهکارهای جدید مطرح شود. برای پشتیبانی از تصمیم‌گیری اقتصادی یا مقایسه قیمت با سایر مدل‌ها، می‌توانید آخرین جزییات را در قیمت روز خودرو ببینید.