Водородный грузовик против чисто электрического грузовика

Водородный грузовик против чисто электрического грузовика

В настоящее время в сфере грузовых автомобилей быстро развиваются две модели, стремящиеся конкурировать с грузовиками на топливных элементах. Это полностью электрические грузовики и грузовики на водородных топливных элементах . Основное питание в обоих случаях обеспечивается батареями. В полностью электрических грузовиках в основном используются литий-ионные батареи, а в грузовиках на водородных топливных элементах в качестве топлива используется водород. Оба типа грузовиков имеют свои уникальные преимущества по сравнению с грузовиками на топливных элементах.

Водородный грузовик против чисто электрического грузовика. Так кто же, сравнивая эти два типа грузовиков, может представлять будущее грузовиков на новых источниках энергии?

Разница между водородными грузовиками и чисто электрическими грузовиками.

В настоящее время представленные на рынке полностью электрические грузовики в основном созданы на базе шасси топливозаправщиков. Отличие от топливозаправщиков заключается главным образом в силовой установке. По сравнению с топливозаправщиками, в полностью электрических грузовиках отсутствуют двигатель, система впуска и выпуска. Что касается системы подачи топлива, то в лёгких грузовиках напрямую отсутствует коробка передач, а в тяжёлых — автоматическая коробка передач AMT. Вместо неё используются электродвигатель, аккумуляторная батарея и электронная система управления.

Суть грузовика на водородных топливных элементах заключается в добавлении к чисто электрическому грузовику системы выработки электроэнергии — системы водородных топливных элементов. Система водородных топливных элементов в основном включает в себя резервуар для хранения водорода и электрический блок (топливный элемент).

Принцип его работы заключается в транспортировке водорода из водородного резервуара в топливный элемент для химической реакции с кислородом с целью выработки электроэнергии, которая затем поступает в аккумуляторную батарею, а оттуда передается на приводной двигатель для выработки мощности. Таким образом, водородный грузовик на топливных элементах можно понимать как «чисто электрический грузовик, доставляющий водород, с топливным генератором».

Кроме того, чисто электрические грузовики используют внешнюю электрическую энергию для зарядки аккумуляторной батареи, в то время как грузовики на водородных топливных элементах используют топливные элементы для зарядки аккумуляторной батареи. Процесс зарядки происходит во время движения транспортного средства. Поэтому грузовик на водородных топливных элементах не требует энергии аккумуляторной батареи. Его энергопотребление значительно меньше, чем у чисто электрических грузовиков.

Сравнение преимуществ и недостатков водородных и полностью электрических грузовиков.

Преимущество:

1. Более экологичны: Хотя грузовики на водородных топливных элементах и ​​полностью электрические грузовики могут достигать «нулевых выбросов» во время движения, основным компонентом водородных топливных элементов является водород, который не загрязняет окружающую среду после окончания срока службы. Литиевые батареи содержат большое количество тяжелых металлов, что требует научно обоснованной и стандартизированной переработки, иначе они будут загрязнять окружающую среду. Поэтому грузовики на водородных топливных элементах в цепочке поставок будут более экологичными.

2. Большой запас хода и короткое время гидрирования: Плотность энергии водородных топливных элементов высока, значительно выше, чем у литиевых батарей, а эффективность преобразования энергии водородных топливных элементов высока, поэтому автомобиль имеет больший запас хода. Кроме того, заправка водородом аналогична методу заправки топливом/газом. Как правило, время заправки составляет менее 10 минут. Хотя это немного дольше, чем время заправки автомобилей на топливе, оно значительно меньше, чем время зарядки чисто электрических грузовиков, и нет необходимости менять привычки заправки.

3. Превосходная устойчивость к низким температурам и отсутствие снижения емкости батареи: В полностью электрических грузовиках сложно избежать снижения емкости батареи во время эксплуатации, и это снижение особенно заметно в условиях низких температур. Именно поэтому полностью электрические грузовики сокращают свой запас хода зимой. Топливные элементы не имеют этой проблемы, что значительно повышает эффективность работы в условиях низких температур.

4. Меньший вес автомобиля и меньшее энергопотребление: Водородный топливный элемент обладает высокой плотностью энергии и меньшим весом автомобиля. Например, литиевая батарея мощностью 100 кВт·ч весит около 800 кг, в то время как водородный топливный элемент той же мощности весит всего лишь в 4 раза меньше, что может помочь увеличить запас хода автомобиля.

Недостатки:

1. Неудобство водородной заправки: В настоящее время, хотя зарядка чисто электрических грузовиков не очень удобна, в некоторых городах легко найти зарядные станции, что расширяет сферу их применения. Однако на данном этапе в большинстве городов отсутствуют водородные заправочные станции, и водородные топливные элементы нельзя заправлять во время эксплуатации. Поэтому «страх перед водородом» в течение определенного периода времени не способствует продвижению водородных грузовиков.

2. Высокая стоимость приобретения транспортных средств: Текущая цена грузовиков на водородных топливных элементах может считаться заоблачной, доступной лишь некоторым государственным структурам, и до реального коммерческого этапа еще далеко. Цена полностью электрических грузовиков значительно ниже, чем цена грузовиков на водородных топливных элементах , с точки зрения первоначальных затрат на приобретение.

3. Небольшой объем грузового отсека снижает эффективность погрузки: по сравнению с чисто электрическим грузовиком, в грузовике на водородных топливных элементах устанавливается резервуар для хранения водорода, который, как правило, располагается между кабиной и грузовым отсеком, при этом длина всего автомобиля одинакова. Длина грузового отсека грузовика на водородных топливных элементах на 0,5-1 м короче, что снижает эффективность погрузки.

3. Высокая стоимость эксплуатации: С точки зрения цен на топливо, стоимость водородного топлива на единицу пройденного расстояния для грузовика на водородных топливных элементах значительно превышает стоимость двух других моделей. Более того, стоимость топлива составляет относительно высокую долю от общей стоимости. Таким образом, цена водородного топлива является важным фактором, ограничивающим коммерциализацию автомобилей на топливных элементах. Стоимость эксплуатации чисто электрических грузовиков составляет около 50% от стоимости эксплуатации грузовиков на топливных элементах. В настоящее время, из-за несовершенства экологии гидрирования, стоимость эксплуатации грузовиков на водородных топливных элементах более чем в два раза выше, чем у грузовиков на топливных элементах.

В заключение можно сказать, что чисто электрические грузовики и грузовики на водородных топливных элементах имеют свои преимущества и недостатки.

Хотя на данном этапе индустриализация водородной энергетики и топливных элементов еще далека от завершения, она соответствует общему направлению национальной энергетической безопасности и охраны окружающей среды. В то же время, политика демонстрирует последовательную поддержку страной области водородной энергетики и топливных элементов. Водородные топливные элементы обладают уникальными преимуществами в применении в коммерческих грузовиках, особенно в сегменте большегрузных автомобилей. По сравнению с чисто электрическими и дизельными большегрузными автомобилями, они обладают высокой износостойкостью и превосходными характеристиками при низких температурах. Они могут занять лидирующие позиции в последующих областях применения, способствуя развитию водородной энергетики и одновременно развитию производственной цепочки топливных элементов.

Ультразвуковая распылительная машина используется для обработки электролитических резервуаров PEM в водородных и полностью электрических грузовиках.

В сфере грузоперевозок большегрузными автомобилями водородные и полностью электрические грузовики оснащаются электролизными баками с протонообменной мембраной (PEM), что позволяет осуществлять бортовое и распределенное производство экологически чистого водорода, решая проблему обеспечения водородной энергией для междугородних грузоперевозок. Ультразвуковое напыление является ключевым высокоточным процессом при изготовлении основного мембранного электрода MEA.

Электролитические ячейки с протонно-обменной мембраной (PEM) используют катализаторы из драгоценных металлов — иридия и платины — для расщепления воды с целью получения водорода. В условиях эксплуатации транспортных средств воздействуют колебания напряжения, вибрационные удары и широкий диапазон температур, что предъявляет строгие требования к однородности каталитического слоя, пористой структуре и адгезии покрытия. Ультразвуковое распыление распыляет каталитическую суспензию посредством высокочастотной вибрации, образуя микрокапли одинакового размера, которые мягко осаждаются на поверхности протонно-обменных мембран или пористых транспортных слоев бесконтактным способом. Отклонение толщины покрытия можно контролировать в пределах ± 5%, создавая стабильный трехфазный реакционный интерфейс и адаптируясь к условиям работы электролитических ячеек, устанавливаемых на транспортных средствах, при высокой плотности тока.

Коэффициент использования материалов в этом процессе может достигать 80–90%, что значительно снижает потребление драгоценных металлов, таких как иридий и платина, и эффективно контролирует себестоимость производства электролизеров с протонно-обменной мембраной, устанавливаемых на транспортные средства. В сочетании с вакуумной нагревательной платформой это позволяет подавлять набухание и деформацию протонных мембран, предотвращать дефекты, такие как микропоры и трещины, обеспечивать рациональную пористую структуру покрытия, гарантировать транспортировку воды и быструю десорбцию кислорода, улучшать виброустойчивость и срок службы электролитических ячеек, а также адаптироваться к сложным условиям эксплуатации грузовых автомобилей.

Будь то водородная установка для производства водорода, смонтированная на грузовике, или электролитическая ячейка с протонообменной мембраной (PEM) для производства водорода и хранения энергии с использованием избыточной электроэнергии в чисто электрических грузовиках, ультразвуковое распыление может использоваться для подготовки электродов CCM и GDE, обеспечивая баланс между отбором проб в рамках исследований и разработок и массовым производством, что помогает снизить затраты и повысить производительность оборудования для производства водорода в коммерческих автомобилях.

О компании Cheersonic

Компания Cheersonic  является ведущим разработчиком и производителем  ультразвуковых систем нанесения покрытий  для точного нанесения тонких пленочных покрытий с целью защиты, упрочнения или выравнивания поверхностей деталей и компонентов для рынков микроэлектроники/электроники, альтернативной энергетики, медицины и промышленности, включая специализированные применения стекла в строительстве и автомобилестроении.

Наши  решения для нанесения покрытий  экологичны, эффективны и высоконадежны, позволяют значительно сократить избыточное распыление, сэкономить сырье, воду и энергию, а также улучшить повторяемость процесса, повысить эффективность переноса, обеспечить высокую однородность и снизить выбросы.

Китайский сайт: Cheersonic предоставляет профессиональные решения в области нанесения покрытий.