فناوری عملیاتی کمپانی بوش برای تولید کشنده‌های سلول سوختی هیدروژنی

شرکت بوش آلمان قصد دارد تا با استفاده از سلولهای سوختی هیدروژنی انقلابی در میزان تولید آلایندگی وسایل نقلیه سنگین وزن ایجاد کند. در حال حاضر شرکت‌های بزرگ تامین کننده قطعات و فن‌آوری های جدید در صنعت خودروسازی در راس هرم این صنعت قرار دارند و تولیدکنندگان خودرو با استفاده از این قطعات و فن آوری ها صرفا همانند تکه‌های پازل محصول نهایی را تولید و به دست مصرف کننده می‌رسانند.

بوش اخیرا اعلام کرده است که قصد دارد تا تولید نیروگاه‌های سلول سوختی هیدروژنی را از سال 2022 تا 2023 آغاز کند و به وسایل نقلیه هیدروژنی سنگین همچون کشنده ها، خدمات دهد.

سلولهای سوختی، هیدروژن و اکسیژن موجود در هوا را تبدیل به الکتریسیته (جریان برق) می‌کنند.

به بیان دیگر سلولهای سوختی از هیدروژن تولید شده توسط انرژی های تجدید پذیر، الکتریسیته، گرما و آب تولید می‌کنند و در نتیجه یک چرخه عاری از تولید کربن را شکل می‌دهند.

کشنده‌ها می توانند نقطه شروع خوبی برای این فن‌آوری باشند. زیرا برای ذخیره سازی این الکتریسیته نیاز به باتری های سایز بزرگ است تا برد حرکتی کشنده‌های هیدروژنی مشابه با کشنده‌های عموما دیزلی باشد. نیازی به گفتن نیست که این باتری‌ها خود قیمت بسیار بالایی دارند.

هیدروژن دارای چگالی انرژی بالایی است و به دلیل این که به صورت گاز فشرده شده در سلولهای سوختی ذخیره می‌شود مقدار آن به جای حجم با وزن سنجیده می‌شود.

هر 1 کیلوگرم هیدروژن مقدار انرژی برابر با 3.3 لیتر گازوئیل دارد.

بوش با محاسبات خود به این نتیجه رسیده است که 7 کیلوگرم هیدروژن انرژی یک کشنده 40 تنی را برای طی کردن مسافت 96 کیلومتر به طور کامل تامین می‌کند. این بدان معنا است که 35 کیلوگرم هیدروژن برای طی کردن 480 کیلومتر کافی است.

در حال حاضر برای رسیدن به چنین برد حرکتی در یک خودروی برقی معمولی به بسته باتری با وزن بیش از 500 کیلوگرم نیاز است.

در نتیجه تصور آن چندان سخت نخواهد بود که چه بسته باتری بزرگ و سنگین وزنی برای به حرکت در آوردن یک کشنده نیاز است. مگر اینکه بهبود اساسی در زمینه تراکم انرژی ذخیره شده در باتری‌ها را شاهد باشیم.

در حال حاضر دو بحث بزرگ در رابطه با کارایی سلولهای سوختی هیدروژنی و مقایسه آن با باتری‌های معمولی وجود دارد.

بحث اول این است که تغذیه مستقیم باتری (با هر نوع منبع انرژی) کارآمدتر از تبدیل آن به هیدروژن (به عنوان یک حامل انرژی) و سپس تبدیل آن به الکتریسیته است.

بحث دوم که مورد علاقه شرکت بوش این است که تولید و تقاضای الکتریسیته منطبق با یکدیگر نیست. بنابراین تولید مازاد و ذخیره هیدروژن می‌تواند انرژی الکتریکی مورد نیاز وسایل سلول سوختی هیدروژنی را فراهم کند، بدون آن که انرژی هدر برود.

بوش اعتقاد دارد که هزینه خریداری هیدروژن در میان مدت کاهش خواهد یافت و در نتیجه هزینه وسایل نقلیه سلول سوختی هیدروژنی بیشتر از پیشرانه‌های احتراق داخلی فعلی نخواهد بود.

آزمایش‌های انجام شده در دهه های گذشته نشان داده است که هیدروژن در مقایسه با سوخت های مایع ایمن تر و در حدود 14 برابر سبک تر از هوا و فرار تر است.

در یک نسبت مناسب، مخلوط هیدروژن و اکسیژن می‌تواند یک انفجار به وجود آورد اما از آنجا که هیدروژن بشدت فرار است، عملا امکان واکنش با اکسیژن را ندارد.

به طور معمول آتش سوزی های هیدروژنی به سرعت برطرف می‌شوند. این در حالی است که بخارهای بنزین بشدت سنگین هستند و ترکیب آن با هوا منجر به انفجار و آتش سوزی گسترده می‌شود.

فن آوری موتور برقی به کار رفته در خودروهای سلول سوختی هیدروژنی مشابه با خودروهای تمام برقی است، بنابراین می‌توان با ترکیب فن آوری های به کار رفته، تولید وسایل نقلیه برقی را گسترش داد که منجر به کاهش قیمت و تولید بیشتر می‌شود.

در حال حاضر نسل فعلی باتری‌های لیتیوم یونی در حدود 80 درصد از ظرفیت خود را پس از 160 هزار کیلومتر حفظ می‌کنند. طبق تحقیقات جدید صورت گرفته در صورت استفاده از باتری های دست دوم تا سال 2030 می‌توان مراکز ذخیره انرژی سیار به میزان 275 gWh ایجاد کرد.

فعلا شرکت بی ام و در حال کار بر روی ایجاد مراکز ذخیره انرژی سیار به میزان 40 کیلووات ساعت است.

برای مطالعه در مورد نسل جدید کشنده های هیدروژنی مرسدس بنز می توانید به این مطلب مراجعه کنید.