Альтернатива литиевому аккумулятору от компании Hyundai

На заправку уходит несколько минут, а запас хода составляет порядка 500 км. Поэтому топливные элементы — реальная альтернатива литиевым аккумуляторам. Внутри элемента водород из баллона и нагнетаемый компрессором атмосферный кислород вступают в химическую реакцию, образуя воду и выделяя электрическую энергию. Это синтез, процесс, обратный электролизу (вода под воздействием электричества разлагается на два газа).

Наиболее широко распространены так называемые ПОМ-элементы, в которых используется протонообменная мембрана. На аноде ПОМ-элемента атомы водорода расщепляются на электроны и протоны. Протоны проходят через специальную полимерную мембрану к катоду и вступают в реакцию с атомами кислорода, а электронам, чтобы снова соединиться с протонами, приходится идти от анода к катоду по внешней цепи. Там и образуется электрический ток. В качестве катализатора реакции синтеза воды часто используют платину — ею покрывают электроды. Это и обусловливает высокую стоимость топливных элементов. Электрохимическая реакция в данном случае сопровождается выделением тепла. Соответственно, для поддержания постоянной температуры необходимо предусмотреть контур охлаждения. Как правило, напряжение на электродах отдельно взятого топливного элемента составляет порядка 0,7 В, а плотность тока во внешней цепи — 400-800 мА/см2.

Чтобы получить ток требуемой силы и напряжения, приходится объединять элементы в пакеты. Пакеты собираются в модули, генерирующие необходимую мощность.

В природе свободного водорода не существует, его нужно специально производить, на что затрачивается энергия. Плюс энергия необходима для сжижения водорода — его хранят в баллонах-термосах при температуре -253°С. Можно хранить водород и в сжатом состоянии, в баллонах под давлением 350 или 700 бар (природный газ хранится под давлением 200 бар), но на сжатие газа тоже расходуется энергия. Еще водород хранят в автомобиле в составе гидридов (соединений водорода и металла), которые, как губка, насыщаются газом, а потом постепенно отдают его. Есть и другие проблемы, над решением которых работают инженеры: как обеспечить необходимую прочность топливных элементов, как продлить срок их службы и сократить время реакции автомобиля на изменение положения педали акселератора.