پس از پیشرفت‌های فراوان در طول چندین دهه گذشته، سرانجام عصر خودروهای برقی فرا رسیده است. خودروهای برقی باتری‌دار و پیل‌های سوختی هیدروژنی (خودروهای هیدروژنی) درحال مبارزه برای تصاحب آینده صنعت خودرو هستند؛ درست همان‌طور که خودروهای بنزینی و دیزلی در دوران اولیه اختراع اتومبیل با یکدیگر رقابت می‌کردند. خودروهای مجهز به باتری تا حد زیادی به‌لطف تسلا، تسلا رودستر و تسلا مدل S کنترل بازار را در اختیار گرفته‌اند. اما هنوز در ابتدای راه قرار دارند. درحال‌حاضر خودروسازان روی باتری‌ها ازجمله باتری‌های حالت جامد و خودروهای هیدروژنی تحقیق می‌کنند. هیدروژن مزایای زیادی دارد که خودروسازان به‌تازگی به آن پی برد‌ه‌اند.در حال حاضر دانمارک اولین کشور دنیاست که در آن شبکه ملی سوخت رسانی برای هیدروژن وجود دارد.
مزایا و معایب خودروهای هیدروژنی و برقی
اتومبیل‌های هیدروژنی کارآمدتر، سبک‌تر و سریع‌تر هستند.
خودروهای هیدروژنی کارآمدتر، سبک‌تر و سریع‌تر هستند سنگین‌ترین بخش یک خودروی برقی باتری آن است. از سوی دیگر، یک سیستم پیل سوختی هیدروژنی (شامل مخزن هیدروژن) وزن بسیار کمتری نسبت به باتری دارد. این بدان معناست که موتور برقی یک خودروی هیدروژنی قدرت کمتری را صرف تحرک خودرو می‌کند اگر یک موتور مشابه را در یک خودروی برقی باتری‌دار و یک خودروی هیدروژنی قرار دهید، خودروی هیدروژنی به‌دلیل وزن کمترش، شتاب و سرعت بیشتری خواهد داشت. این خودروها خیلی نرم حرکت می کنند و موتور آن سروصدا نمی کند.
کاهش وزن خودرو با حذف باتری خودروسازان را قادر می‌سازد تا هر کاری که می‌خواهند با قدرت اضافی که در اختیارشان قرار می‌گیرد، انجام دهند. با حذف یک باتری بزرگ، تولید یک خودروی سبک و سریع آسان‌تر است. از آنجا که سلول‌های سوخت هیدروژنی قدرت یک موتور برقی را تأمین می‌کنند، خودروی هیدروژنی همان گشتاور فوری خودروی برقی باتری‌دار را خواهد داشت. اما از آنجا که موتور نیازی به جابه‌جایی یک باتری سنگین ندارد، تمام این گشتاور می‌تواند برای افزایش شتاب خودرو مورد استفاده قرار بگیرد. این نسبت قدرت به وزن بهبودیافته در خودروهای سدان نیز یک مزیت محسوب می‌شود. در خودروهای لوکس، موتور می‌تواند تمام چوب و چرم و تجهیزات را بدون نیاز به استفاده از قدرت بیشتر برای جابه‌جایی باتری حرکت دهد. به‌طور مشابه، در مدل‌های شاسی‌بلند و پیکاپ‌ها، موتور علاوه بر تحمل وزن سرنشینان و بار اضافی نیازی، به جابه‌جایی باتری ندارد. این کار موتور را قادر به حمل افراد بیشتر، بار سنگین‌تر یا هر چیز دیگری می‌کند.
خودروهای هیدروژنی هرگز نیاز به شارژ ندارند.
بارزترین مزیت هیدروژن این است که هرگز مجبور نیستید منتظر شارژ‌شدن خودرو بمانید. شما می‌توانید به‌سرعت مخزن هیدروژنی خودرو را مثل باک بنزین پر کنید. قابلیت سوخت‌گیری سریع در رانندگی طولانی‌مدت مزیت مهمی برای خودروهای هیدروژنی نسبت به خودروهای برقی است. این مالکیت و نگهداری از آنها را آسان‌تر می‌کند، چون لازم نیست روزانه زمان خاصی را برای شارژ خودروی هیدروژنی در نظر گرفت.در مقایسه، یک خودروی برقی درحال‌حاضر برای شارژ در یک ایستگاه شارژ سریع حداقل به ۲۰ دقیقه زمان نیاز دارد. اگر خودرو را به پریز برق خانگی معمولی وصل کنید، ممکن است برای شارژ مجدد به چند ساعت زمان نیاز داشته باشد. درحالیکه این ممکن است برای رانندگی شهری کوتاه‌مدت مشکل‌ساز نباشد، اما برای کسانی که مسافت زیادی را طی می‌کنند، دردسرساز می‌شود.
خودروهای هیدروژنی محدوده پیمایش بیشتری ارائه می‌دهند
خودروهای هیدروژنی محدوده پیمایش بیشتری نسبت به خودروهای برقی دارند. البته تفاوت زیادی بین مدل‌های مختلف از نظر کارایی و ظرفیت سوخت وجود دارد؛ اما به‌طور کلی، خودروهای هیدروژنی با مخزن پر حدود ۳۰۰ تا ۴۰۰ مایل را طی می‌کنند. در بین خودروهای برقی، محدوده پیمایش مدل‌های محبوب مانند نیسان لیف و شورولت بولت با هر بار شارژ به‌ترتیب ۲۲۶ و ۲۴۷ مایل است. تنها ۱۴ خودروی برقی می‌توانند با هر بار شارژ مسافت بیش از ۳۰۰ مایل را طی کنند. برای افرادی که در کلان‌شهرها رفت‌و‌آمد می‌کنند، این اختلاف محدوده پیمایش می‌تواند نقش مهمی در خرید خودرو داشته باشد. درحالیکه در دانمارک شما می توانید به ایستگاه سوخت رسانی بروید و پیل سوختیِ خوردو را سه الی پنج دقیقه با گاز هیدروژن شارژ کنید و با آن بین ۴۰۰ تا ۶۰۰ کیلومتر رانندگی کنید.»
هیدروژن می‌تواند در موتورهای درون‌سوز جایگزین بنزین شود
فورد یک موتور درون‌سوز اختراع کرده است که به‌جای بنزین هیدروژن می‌سوزاند. تویوتا نیز یک موتور هیدروژنی برای کانسپت کرولا اسپرت H2 توسعه داده که پیش از این در مسابقات تست شده است. این اختراعات هنوز در مراحل پژوهشی قرار دارند. یک موتور هیدروژنی از تمام پیشرفت‌های طراحی موتور در طول تاریخ خودروسازی بهره خواهد برد، درحالیکه سوخت پاک می‌سوزاند. این همچنین برای کسانی که هنگام رانندگی علاقه زیادی به شنیدن صدای موتور دارند خوشایند خواهد بود. مانند خودروهای هیدروژنی پیل سوختی، تنها بخار آب از لوله اگزوز خارج می‌شود. این کار طراحی سیستم اگزوز را ساده می‌کند و دیگر نیازی به مبدل‌های کاتالیستی و سایر سیستم‌های کاهش آلودگی نخواهد بود.
درحالیکه یک موتور درون‌سوز هیدروژنی معایب زیادی برای استفاده در خودروهای سواری دارد (مانند نیاز به مخازن بسیار بزرگ که فضای داخلی را در بر می‌گیرد)، شرکت کامینز درحال پژوهش درباره استفاده از موتورهای هیدروژنی در خودروهای شاسی‌بلند، تجهیزات ساخت‌وساز و سایر مقاصد تجاری است. این شرکت می‌گوید که صنعت حمل‌ونقل تنها به چند ایستگاه هیدروژنی در طول مسیرهای حمل‌ونقل نیاز دارد که همین باعث می‌شود پذیرش جهانی هیدروژن سریع‌تر صورت بگیرد. جالب اینجاست که ابرخودروهای درون‌سوز هیدروژنی می‌توانند کاربردی‌تر از یک مینی‌ون هیدروژنی باشند. افرادی که با ابرخودروها رانندگی می‌کنند، اغلب به فضای محدود سرنشینان اهمیت نمی‌دهند (بنابراین مخزن سوخت بزرگ مشکلی ایجاد نمی‌کند)، قطعاً نگران صرفه‌جویی در مصرف سوخت نیستند و اغلب به محدوده پیمایش اهمیت نمی‌دهند.
با اتومبیل‌های هیدروژنی نیازی به ایستگاه شارژ نخواهید داشت
به بیان ساده، شما نیازی به ایستگاه‌های شارژ برای خودروهای هیدروژنی ندارید. همچنین نیازی به مقاوم‌سازی فضاهای پارکینگ برای خودروهای هیدروژنی نیست؛ زیرا آنها هرگز نیازی به شارژ ندارند. درحالیکه خودروهای برقی با اضافه‌کردن ایستگاه‌های شارژ به پارکینگ‌ها، شهرها را ملزم به سازگاری می‌کنند، خودروهای هیدروژنی نیازی به چنین مواردی ندارند. یک خودروی هیدروژنی برای رانندگی در هر جایی که جاده وجود داشته باشد، مناسب است. البته شایان ذکر است که خودروهای هیدروژنی (چه با پیل‌های سوختی برقی و چه با موتورهای درون‌سوز) هنوز در مراحل اولیه توسعه خود به‌سر می‌برند. اتومبیل‌های بنزینی اولیه نیز از محدودیت‌های مشابهی در محدوده پیمایش رنج می‌بردند که آنها را تقریباً برای هر کسی غیر از مالکان خودروها غیرکاربردی می‌کرد.
هزینه/در دسترس بودن جایگاه سوخت: وسایل نقلیه الکتریکی ارزان‌تر از خودروهای هیدروژنی هستند. هزینه ساخت نیروگاه های هیدروژنی در بسیاری از نقاط بالاست و تولید پیل های سوختی هیدروژنی را گران تر می کند.
علاوه بر این، در دسترس بودن زیرساخت های سوخت گیری هیدروژن محدود است و ساخت زیرساخت های بیشتر به زمان و بودجه قابل توجهی نیاز دارد. در مقایسه با خودروهای هیدروژنی، خودروهای الکتریکی دارای شبکه گسترده ای از نقاط شارژ در ایالات متحده و سایر کشورها هستند.
فرایند تولید: منبع هیدروژن به اندازه محیط زیست سازگار نیست. در حالی که هنگامی که برای نیرو دادن به وسایل نقلیه استفاده می شود تمیز است، در طول فرآیند تولید آلودگی ایجاد می کند. استخراج هیدروژن به مقدار زیادی انرژی و سوخت‌های فسیلی نیاز دارد، که باعث می‌شود فرآیند استخراج هیدروژن نقش مهمی در گرم شدن کره زمین داشته باشد.
علاوه بر این، ذخیره سازی هیدروژن در خودروهای پیل سوختی بسیار سبک تر از باتری های برق است. وسایل نقلیه الکتریکی برای وسایل نقلیه کوچکتر مناسب تر هستند، در حالی که سلول های سوختی هیدروژنی برای وسایل نقلیه با اندازه های مختلف مناسب هستند.
برد: خودروهای هیدروژنی برد بیشتری دارند و در مقایسه با خودروهای برقی نیاز به سوخت گیری کمتری دارند.
خودروهای هیدروژنی چطور کار می‌کنند؟
خودروهای هیدروژنی مانند موتورهای درون‌سوز سوخت مصرف نمی‌کنند؛ درعوض سیستم برقی خودرو هیدروژن را از مخزن به سمت یک سلول سوختی شارژشده پمپاژ می‌کند که الکترون‌های اتم‌های هیدروژن را از پروتون‌ها جدا می‌کند. این خودرو اساساً از هیدروژن برق تولید می‌کند. این کار قدرت موتور برقی را تأمین کرده و خودرو را به حرکت درمی‌آورد. درنتیجه خودروهای هیدروژنی پاک و آرام کار می‌کنند. فقط بخار از لوله اگزوز خارج می‌شود و صدای موتور به گوش نمی‌رسد.
نحوه کار یک سلول سوختی به طرز شگفت‌انگیزی ساده است. یک سلول سوختی شامل یک غشای الکترولیتی پر از پروتون‌های شناور آزاد است که بین دو الکترود با بار مخالف قرار گرفته است. الکترود با بار مثبت کاتد و الکترود با بار منفی آند نامیده می‌شود. سیستم سوخت خودرو هیدروژن را به‌سمت آند پمپ می‌کند. یک کاتالیزور اتم‌های هیدروژن ورودی را به الکترون‌ها و پروتون‌ها تقسیم می‌کند. الکترون‌ها و نوترون‌ها می‌خواهند از غشای الکترولیتی عبور کنند و به‌سمت کاتد مقابل بروند، اما غشا فقط اجازه عبور پروتون‌ها را می‌دهد. بارهای منفی یا الکترون‌ها برای رسیدن به کاتد باید مسیر طولانی‌تری را از میان سیم‌های خروجی از سلول سوختی طی کنند که اتفاقاً از موتور خودرو عبور می‌کند. الکترون‌ها پس از روشن‌کردن موتور سرانجام در کاتد که هوا در اطرافش جریان دارد، با پروتون‌ها ترکیب می‌شوند. اکسیژن موجود در هوا با الکترون‌ها و پروتون‌های اتم‌های هیدروژن واکنش می‌دهد و آبی را تشکیل می‌دهد که از لوله اگزوز خارج می‌شود.
کدام بهتر است: خودروهای الکتریکی یا خودروهای هیدروژنی؟
اکنون در دوران جذابی برای عاشقان خودروهای برقی به‌سر می‌بریم. موتورهای برقی به‌سرعت جای موتورهای درون‌سوز را می‌گیرند؛ اگرچه امروزه تنها تعداد کمی خودروی برقی در میان خودروهای بنزینی و دیزلی در جاده دیده می‌شود. درحال‌حاضر خودروهای برقی مجهز به باتری اکثریت بازار را در اختیار دارند، درحالیکه خودروهای هیدروژنی محدود به چند شهر منتخب با ایستگاه‌های سوخت هیدروژنی می‌شوند؛ اما خودروهای هیدروژنی از جهات مختلف بهتر از خودروهای برقی باتری‌دار هستند.
خودروهای الکتریکی از باتری‌های لیتیوم یونی برای تامین انرژی اجزای مختلف خودرو استفاده می‌کنند، در حالی که خودروهای سلول سوختی هیدروژنی با واکنش هیدروژن با اکسیژن برای تامین انرژی موتور الکتریکی، الکتریسیته تولید می‌کنند که آب محصول جانبی آن است.
آنها به طور جزئی یا کامل توسط موتورهای الکتریکی هدایت می شوند. خودروهای الکتریکی قابل اعتماد هستند، بی سر و صدا کار می کنند و آلایندگی ندارند. باتری‌های آنها در ایستگاه‌های شارژ برای تامین برق شارژ می‌شوند.
خودروهای پیل سوختی هیدروژنی از طریق واکنش هیدروژن و اکسیژن برق تولید می کنند. آنها در جایگاه‌های سوخت‌گیری با هیدروژن سوخت‌گیری می‌کنند، که زمان کوتاهی، کمتر از 10 دقیقه طول می‌کشد، مشابه سوخت‌گیری با بنزین.
تفاوت های اساسی بین این دو نوع خودرو وجود دارد و هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. با پیشرفت های تکنولوژیکی و بهبود خودروهای موجود، می توان بر این چالش ها غلبه کرد.هر دو گزینه های خوبی برای وسایل نقلیه سازگار با محیط زیست هستند، و وقتی در نظر بگیرید که کدام یک برای شما مناسب تر است، قیمت ممکن است به یک عامل مهم تبدیل شود. به طور کلی، خودروهای هیدروژنی گران‌تر از خودروهای الکتریکی خالص هستند، اما اضطراب برد را از بین می‌برند.
در بازار فعلی وسایل نقلیه انرژی جدید، وسایل نقلیه الکتریکی محبوبیت بیشتری دارند، زیرا ایستگاه های شارژ را به راحتی در دسترس کاربران قرار می دهند. از سوی دیگر، هیدروژن به دلیل هزینه بالای آن و استفاده محدود از زیرساخت های ایستگاه سوخت رسانی هیدروژن از محبوبیت کمتری برخوردار است.
شباهت ها خودروهای الکتریکی و خودروهای هیدروژنی:
بزرگترین شباهت بین این دو نوع خودرو این است که در مقایسه با خودروهای گازسوز یا دیزلی تقریبا هیچ آلایندگی تولید نمی کنند. این باعث می شود وسایل نقلیه الکتریکی و وسایل نقلیه هیدروژنی برای محیط زیست بهتر باشند، زیرا سازگارتر با محیط زیست و بدون آلودگی هستند.
هم خودروهای الکتریکی و هم خودروهای هیدروژنی دارای موتورهای الکتریکی هستند و برای به حرکت درآوردن موتور الکتریکی و سایر اجزای خودرو به نیرو نیاز دارند، اما نحوه تولید برق متفاوت است.
هم خودروهای الکتریکی و هم خودروهای پیل سوختی هیدروژنی نسبتاً ایمن هستند، اگرچه نگرانی‌هایی در مورد خطر آتش گرفتن باتری‌های لیتیوم یون در هنگام گرم شدن بیش از حد و خطر انفجار گاز هیدروژن وجود داشته است. مانند هر منبع سوختی، خودروهای هیدروژنی و الکتریکی چالش‌های ایمنی خاص خود را دارند و خودروسازان برای بهبود ایمنی خودروها برای کاربران تلاش کرده‌اند.
خبر در مورد خودروهای هیدروژنی ( 6شهریور 1402)
به گزارش خبرنگار اقتصادی ایرنا، «عباس علی‌آبادی» امروز (دوشنبه) در آیین بهره برداری از ۱۵ ایستگاه شارژ خودروی برقی در تهران اظهار داشت: همه این ایستگاه‌ها سریع شارژر نیستند، بلکه تعدادی از آنها شارژ کند هستند. وی افزود: شارژرهای خیابانی برای مواقع اضطراری هستند و علاوه بر آن، امکان شارژ خانگی نیز فراهم شده است.
وزیر صنعت، معدن و تجارت با بیان اینکه خودروهای برقی بومی سازی شده است، گفت: امکان نصب شارژرها در روستاها نیز به خاطر وجود برق امکانپذیر شده است.
علی آبادی با اشاره به اینکه خودروهای برقی به شدت اقتصادی هستند، گفت: این خودروها برای هر ۱۰۰ کیلومتر پیمایش به ۱۵ کیلووات ساعت برق نیاز دارند، ضمن اینکه آلودگی تولید نمی کنند و امروز این خودروها در دنیا به خاطر استفاده از خودروهای لیتیمی به سرعت در حال توسعه هستند.
کمبود لیتیم و حرکت به سمت خودروهای هیدروژنی
وی بیان‌داشت: استفاده از خودروهای برقی تا ۱۰ سال با این وضعیت ادامه خواهد داشت، اما محدودیت اصلی کمبود منابع لیتیم و سدیم در جهان است که جزو فلزات محدود هستند.
وزیر صمت ادامه‌داد: با این حال به دلیل فراوانی آب، هیدروژن پتانسیل خوبی برای ذخیره انرژی دارد و امروز مطالعات در جهان به سمت خودروهای هیدروژنی است.
وی اظهار داشت: از برق خورشیدی، بادی و تجدیدپذیر می توان هیدروژن درست و به عنوان ذخیره کننده برق استفاده کرد، امروز خودروها به صورت کامل هیدروژنی نیستند بلکه خودروهای هیبریدی در حال تولید است.
علی‌آبادی با بیان اینکه امروز شهر تهران به نهضت خودروهای برقی نیاز دارد، گفت: پیش از این به شهرداری تهران پیشنهاد داده بودیم، اما اهتمام لازم وجود نداشت.
وی خاطرنشان کرد: در دوره زاکانی، شهردار تهران این حرکت زیبنده و ارزشمند اتفاق افتاد و امیدواریم روزی برسد که شهر را هیدروژنی کنیم.
