Yangi energiya manbalari haqida gap ketganda, shamol energetikasi, gidroenergetika, quyosh energiyasi va atom energetikasi hammaga ma'lum va ularning aksariyati kapital bozorining qadrdonlaridir. Biroq, vodorod, teng darajada muhim da'vogar sifatida, nisbatan noma'lum bo'lib qoldi va kuchli ko'rinishga ega emas. Shunga qaramay, zamon o'zgarmoqda. 2021 yil noyabr Shanxay import ko'rgazmasi bu o'ziga xos naqshni buzdi. Yaponiyaning Toyota kompaniyasi Xitoyda birinchi marta ikkinchi avlod Mirai vodorod yonilg'i xujayrasi yengil avtomobilini namoyish etdi. U maksimal 850 kilometr masofani bosib o'tadi va bir zarbada litiy bilan ishlaydigan yangi energiya vositalarining aksariyatidan oshib ketadi.
Hozirgi kunda "deb nomlanganvodorod bilan ishlaydigan avtomobil" ayniqsa, vodorod yonilg'i xujayrasi avtomobillarini nazarda tutadi. Biroq, litiy-ionli batareyalardan farqli o'laroq, vodorod yonilg'i xujayralari asosan vodorod va kislorod o'rtasidagi kimyoviy reaksiya orqali elektr energiyasini ishlab chiqaradigan qurilmalardir. Bu kimyoviy reaksiyaning yakuniy yon mahsuloti oddiy yoqilg'idan farqli o'laroq, faqat suvdir. uglerod oksidi, azot oksidi va oltingugurt oksidi kabi moddalarni chiqaradigan transport vositalari.Shuning uchun vodorod "nol chiqindilar" ga erishishga qodir energiya manbai hisoblanadi.
Vodorod yonilg'i xujayralarida titan hal qiluvchi rol o'ynaydi.Vodorod yonilg'i xujayralaridagi titandan tayyorlangan bipolyar plitalar nozik qalinlikka, mukammal o'tkazuvchanlikka, yaxshi issiqlik xususiyatlariga, yuqori mexanik kuchga va samarali gaz izolyatsiyasiga ega. Bu xususiyatlar hujayraning quvvat zichligini oshirishga yordam beradi. Yaponiyaning Toyota MIRAI yonilg'i xujayrasi avtomobili titandan yasalgan bipolyar plitalardan foydalanadi. Bundan tashqari, elektrolizator narxining 17% ni tashkil etuvchi gaz diffuziya qatlami (GDL yoki PTL) anodli asosiy material sifatida yuqori samarali sanoat titanidan foydalanadi, bu esa maksimal faollikka erishish imkonini beradi.
Vodorod yonilg'i xujayralarining asosiy ishlash printsipi katalizator (platina) orqali hujayraning musbat elektrodida vodorodning elektron va vodorod ionlariga parchalanishini o'z ichiga oladi. Keyin vodorod ionlari proton almashinadigan membrana orqali harakatlanib, manfiy elektrodga etib boradi va u erda ular kislorod bilan reaksiyaga kirishib, suv va issiqlik hosil qiladi. Bir vaqtning o'zida elektronlar musbat elektroddan tashqi zanjir orqali manfiy elektrodga oqib, elektr energiyasini hosil qiladi.
Oddiy qilib aytganda, vodorod va kislorod yoqilg'i xujayrasi ichida birlashib, elektr va suv ishlab chiqaradi. Elektr toki avtomobilni quvvatlantiradi, suv esa avtomobildan chiqariladigan yagona mahsulotdir.
Ushbu ish printsipidan vodorod yonilg'i xujayralarining muhim afzalliklari uch barobar:
Birinchidan, tozalik: Yagona yon mahsulot suv bo'lib, karbonat angidrid chiqindilaridan qochadi.
Ikkinchidan, xavfsizlik:Vodorod yonilg'i xujayralarini harakatga keltiradigan elektrokimyoviy jarayon, yonishga asoslangan tizimlardan farqli o'laroq, o'z-o'zidan yonish yoki portlash xavfini kamaytiradi.
Uchinchidan, qulaylik: Hydrogen gazi siqilib, uni tashish va saqlashni osonlashtiradi.
Shuni ta'kidlash kerakki, vodorod bilan ishlaydigan avtomobillardagi yonilg'i xujayrasi an'anaviy kimyoviy akkumulyatorlardan farq qiladi. Yoqilg'i xujayrasi yonishsiz vodorod va kislorod o'rtasidagi elektrokimyoviy reaktsiyani osonlashtiradi, yon mahsulot sifatida suv ishlab chiqaradi va elektr energiyasini chiqaradi.
Vodorodli yonilg'i xujayralaridagi elektr energiyasi yoqilg'i xujayrasi to'plamidagi saqlangan vodorod va atmosfera kislorodi o'rtasidagi reaktsiya orqali bir zumda ishlab chiqariladi, uni ishlatishdan oldin energiyani tashqi tarmoqdan saqlaydigan elektr transport vositalaridan farqli o'laroq. Shu sababli, vodorodli transport vositalarida "yoqilg'i xujayrasi" nomiga qaramay, ularning energiya chiqarish jarayoni elektr transport vositalaridagi energiyani saqlash jarayoniga qaraganda ko'proq ichki yonish dvigatellariga (benzinning tashqi kislorod bilan reaksiyaga kirishishi) o'xshashdir.
Ichki yonuv dvigatelli transport vositalariga o'xshab, vodorod yonilg'i xujayrasidagi eng qimmat komponent energiya saqlash qurilmasi emas, balki energiya ishlab chiqaruvchi qurilmadir (masalan, elektr transport vositalarida eng qimmat komponent batareyadir va akkumulyator ichida u anod, katod va elektrolitlar). Xususan, bu vodorod saqlash idishi emas, balki yonilg'i xujayrasi to'plami.
Vodorod yonilg'i xujayrasi tizimlarining, ayniqsa yonilg'i xujayrasi to'plamining nisbatan yuqori narxi tufayli, hozirgi bosqichda vodorodli transport vositalarini ishlab chiqarish xarajatlari sof elektr transport vositalari va an'anaviy yonish dvigatelli transport vositalariga qaraganda yuqori. Ushbu xarajat omili vodorod yonilg'i xujayrasi avtomobil sanoatini rivojlantirishda muhim cheklov bo'lib qolmoqda.
