Tại sao ô tô hydro tốt hơn ô tô điện

Tại sao ô tô hydro tốt hơn ô tô điện

    Một cảnh hành động ba phần tư phía trước của một chiếc Toyota Mirai trên đường
     

    Sau nhiều lần khởi đầu sai lầm trong nhiều thập kỷ, kỷ nguyên của ô tô điện cuối cùng đã đến. Ô tô điện chạy bằng pin và pin nhiên liệu hydro đang được coi là con đường của tương lai, giống như xăng và dầu diesel đối đầu nhau trong những ngày đầu của ô tô. Ô tô chạy bằng pin có lợi thế lớn khi trở thành xu hướng chủ đạo đầu tiên, phần lớn là nhờ Tesla , Tesla Roadster và Tesla Model S , nhưng đây vẫn là những ngày đầu của ô tô điện. Chưa có gì được thiết lập. Không có “xe điện truyền thống” nào trở thành mặc định. Hiện tại, các nhà sản xuất ô tô đang nghiên cứu cả pin - và giờ là pin thể rắn-- và hệ thống hydro. Hydrogen có nhiều ưu điểm mà các nhà sản xuất ô tô mới chỉ bắt đầu khai thác

    Ô tô hydro không bao giờ cần sạc
     

    Xe chạy bằng hydro đầu tiên của Hyundai

    Ưu điểm rõ ràng nhất của hydro là bạn không bao giờ phải đợi xe sạc. Bạn có thể đổ đầy bình nhanh như đổ xăng . Khả năng tiếp nhiên liệu nhanh chóng giúp ô tô hydro tốt hơn ô tô điện khi lái xe đường dài. Nó cũng làm cho chúng dễ dàng hơn để sở hữu. Người ta không cần phải sắp xếp thời gian tốt để sạc ô tô hydro hàng ngày. Để so sánh, một chiếc ô tô điện hiện cần ít nhất 20 phút để sạc lại tại trạm sạc nhanh. Thay vào đó, nếu một người cắm xe vào ổ cắm điện gia dụng thông thường, xe có thể cần vài giờ để sạc lại. Mặc dù điều này có thể không phải là vấn đề đối với việc lái xe trong thành phố quãng đường ngắn, nhưng nó lại trở thành vấn đề đối với những người lái xe quá nhiều dặm khi chỉ cần cắm điện vào xe khi về đến nhà và để nó qua đêm.

    Ô tô hydro có phạm vi lái xe dài hơn

    Ảnh chụp từ phía sau và bên hông của một chiếc Toyota Mirai 2022 màu đỏ

    Ô tô hydro có phạm vi lái xe dài hơn ô tô điện chạy bằng pin. Tất nhiên, như với bất kỳ thứ gì liên quan đến ô tô, có rất nhiều sự khác biệt giữa các mẫu xe khác nhau về hiệu suất và dung tích nhiên liệu. Nhưng nói chung, ô tô hydro đi được khoảng 300–400 dặm trên một thùng hydro . Nhưng trong số những chiếc xe điện chạy bằng pin, những chiếc xe được ưa chuộng trên thị trường đại chúng như Nissan Leaf và Chevrolet Bolt lần lượt đi được 226 và 247 dặm cho mỗi lần sạc. Chỉ có 14 xe điện có thể đi được hơn 300 dặm mỗi lần sạc . Đối với những người đi lại trong các khu vực đô thị lớn, sự khác biệt về phạm vi này có thể xác định liệu chiếc xe có khả năng thực hiện chuyến đi khứ hồi hàng ngày mà không cần tiếp nhiên liệu (hoặc sạc lại) hay không.

    Ô tô hydro hiệu quả hơn, nhẹ hơn và nhanh hơn

     

    Hyperon XP-1, siêu xe chạy bằng hydro.

    Phần nặng nhất của một chiếc xe điện là pin. Mặt khác, hệ thống pin nhiên liệu hydro (bao gồm cả bình hydro) nhẹ hơn nhiều so với pin. Điều đó có nghĩa là động cơ điện trong ô tô hydro gần như không sử dụng nhiều năng lượng để đẩy trọng lượng của ô tô. Nếu bạn đặt cùng một động cơ vào ô tô chạy bằng pin và ô tô chạy bằng hydro, thì ô tô chạy bằng hydro sẽ có khả năng tăng tốc tốt hơn và tốc độ tối đa cao hơn vì động cơ có ít ô tô hơn để di chuyển. Việc giảm trọng lượng của xe bằng cách tháo pin cho phép các nhà sản xuất ô tô làm bất cứ điều gì họ muốn với nguồn điện bổ sung. Không có trọng lượng của một cục pin lớn, việc sản xuất một chiếc xe cảm thấy (và) nhẹ và nhanh sẽ dễ dàng hơn. Bởi vì pin nhiên liệu hydro đang cung cấp năng lượng cho động cơ điện, bạn sẽ nhận được “mô-men xoắn tức thì” tương tự như một chiếc xe điện chạy bằng pin. Nhưng vì động cơ không phải di chuyển một cục pin nặng, nên tất cả mô-men xoắn đó có thể đẩy bạn vào phía sau ghế.

    Tỷ lệ công suất trên trọng lượng được cải thiện cũng có thể có lợi cho những chiếc xe không được thiết kế cho tốc độ. Trong những chiếc xe hơi sang trọng, động cơ có thể đẩy trọng lượng của tất cả gỗ và da thật đó mà không cần phải sử dụng nhiều năng lượng hơn để di chuyển pin. Tương tự như vậy, đối với xe chở hàng gia đình và xe bán tải, hệ thống truyền động của ô tô không cần phải lái những hàng ghế thứ ba hoặc giường chở hàng ngoài việc chịu trọng lượng của một cục pin đủ lớn để cung cấp năng lượng cho xe tải. Điều đó giải phóng động cơ để chuyên chở nhiều người hơn, nhiều hàng hóa hơn hoặc bất cứ thứ gì khác.

    Hydrogen có thể thay thế xăng trong động cơ đốt trong

    Ảnh chụp một chiếc Honda Clarity Fuel Cell 2020 đang được tiếp nhiên liệu 

    Ford đã được cấp bằng sáng chế cho động cơ đốt trong đốt cháy hydro thay vì xăng. Toyota cũng đã phát triển một động cơ hydro cho mẫu concept Corolla Sport H2, vốn đã được thử nghiệm trong các cuộc đua. Trong khi vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, động cơ hydro sẽ sử dụng tất cả những phát triển trong thiết kế động cơ trong suốt lịch sử của ô tô và sử dụng chúng trên nhiên liệu đốt sạch. Nó cũng sẽ dễ bán hơn cho những người không thể lái xe mà không có tiếng gầm rú của động cơ. Đối với ô tô chạy bằng pin nhiên liệu hydro, chỉ có nước chảy ra từ ống xả. Điều này sẽ đơn giản hóa thiết kế ống xả. Bộ chuyển đổi xúc tác và các hệ thống khí thải khác là không cần thiết khi xe chỉ thải ra hơi nước.

    Mặc dù động cơ đốt hydro có nhiều nhược điểm khi sử dụng trên ô tô chở khách (chẳng hạn như nhu cầu về thùng chứa rất lớn sẽ chiếm không gian bên trong), Cummins đang nghiên cứu động cơ hydrocho các phương tiện đường dài, thiết bị xây dựng và các mục đích sử dụng thương mại khác. Công ty đề xuất ngành vận tải đường bộ chỉ cần một vài trạm hydro được đặt dọc theo các tuyến đường vận chuyển, điều này làm cho việc vận chuyển bằng đường bộ trở thành một cách tốt hơn để bắt đầu áp dụng hydro trên toàn quốc. Thật thú vị, siêu xe đốt cháy hydro có thể khả thi hơn so với một chiếc minivan hydro. Người lái siêu xe thường không quan tâm đến không gian hành khách/hàng hóa hạn chế (vì vậy bình xăng lớn sẽ không thành vấn đề), họ chắc chắn không lo lắng về việc tiết kiệm nhiên liệu và đôi khi họ cũng không quá quan tâm đến phạm vi lái xe. hoặc (một người cần bao nhiêu phạm vi lái xe để đưa ô tô lên xe kéo, lái nó trên đường ray hoặc bãi muối một chút, sau đó đặt nó trở lại xe kéo để về nhà?).

    Nói một cách đơn giản, bạn không cần trạm sạc cho ô tô hydro. Không cần trang bị thêm chỗ đậu xe cho ô tô hydro vì chúng không bao giờ cần sạc. Trong khi ô tô điện yêu cầu các thành phố thích ứng bằng cách bổ sung các trạm sạc vào bãi đỗ xe, thì ô tô hydro không cần chỗ ở như vậy. Một chiếc ô tô hydro tự nhiên phù hợp với bất cứ nơi nào đã có đường. Cũng cần lưu ý rằng ô tô hydro (dù chạy bằng pin nhiên liệu điện hay động cơ đốt trong) vẫn còn rất nhiều trong giai đoạn phát triển ban đầu. Những chiếc ô tô chạy xăng đầu tiên cũng gặp phải những hạn chế về phạm vi hoạt động tương tự, khiến chúng gần như không thực tế đối với bất kỳ ai trừ những chủ sở hữu ô tô tận tụy nhất.

    Ô tô hydro hoạt động như thế nào?

    Ảnh chụp ba phần tư chiếc xe tải giao hàng Hino Profia được Toyota chuyển đổi thành năng lượng hydro.

    Ô tô hydro không đốt cháy nhiên liệu như động cơ đốt trong. Thay vào đó, hệ thống năng lượng của ô tô bơm hydro ra khỏi bình và đưa vào một pin nhiên liệu tích điện để tách các electron của nguyên tử hydro ra khỏi các proton. Về cơ bản, chiếc xe tạo ra điện từ hydro . Điều này lần lượt cung cấp năng lượng cho một động cơ điện di chuyển xe. Điều này làm cho ô tô hydro sạch sẽ và yên tĩnh. Chỉ có hơi nước thoát ra từ ống xả và không có tiếng động cơ.

    Cách thức hoạt động của pin nhiên liệu đơn giản đến bất ngờ. Một pin nhiên liệu chứa một màng điện phân chứa đầy các proton trôi nổi tự do, được xếp chồng lên nhau giữa hai điện cực tích điện trái dấu. Điện cực tích điện dương gọi là cực âm, điện cực tích điện âm gọi là cực dương. Hệ thống nhiên liệu của ô tô bơm hydro lên điện cực tích điện âm. Một chất xúc tác phân tách các nguyên tử hydro tới thành các electron và proton. Cả electron và neutron đều muốn đi qua màng điện phân sang cực âm ở phía bên kia, nhưng màng chỉ cho phép các proton đi qua. Để đến cực âm, các electron phải đi một quãng đường dài hơn qua các dây dẫn ra khỏi pin nhiên liệu, điều này thuận tiện để định tuyến chúng qua động cơ ô tô, dàn âm thanh nổi và mọi thứ khác. Sau khi cấp điện cho xe, các electron cuối cùng tái hợp với các proton ở cực âm, nơi cũng có không khí chảy qua nó. Oxy trong không khí phản ứng với các electron và proton từ các nguyên tử hydro bị tách rời, tạo thành nước chảy ra từ ống xả của ô tô.

    Hydrogen làm cho ô tô điện tốt hơn

    Ảnh chụp 3/4 phía sau của chiếc Hyundai Nexo 2022 trên con đường đầy đá
    Đây là một thời gian thú vị cho bất cứ ai vào ô tô. Động cơ điện đang dần thay thế động cơ đốt trong, mặc dù ngày nay chỉ có một số ít ô tô điện được rải rác giữa những ô tô chạy bằng xăng và dầu diesel trên đường. Nó rất giống với những ngày đầu của ô tô, khi lần đầu tiên người ta thấy rõ ràng rằng ô tô tự hành là con đường của tương lai mặc dù chúng vẫn còn hiếm thấy trên những con phố chật cứng ngựa. Hiện tại, ô tô chạy bằng pin đã trở thành xu hướng chủ đạo trong khi ô tô hydro vẫn chỉ giới hạn ở một số thành phố chọn lọc có trạm tiếp nhiên liệu hydro. Tuy nhiên, theo nhiều cách, hydro tạo ra những chiếc xe tốt hơn.

    Zalo
    Hotline