Er en brenselbrennstoffbil i din fremtid?

Det er en ny konkurrent i den elektriske bilarenaen, en som noen store spillere, inkludert Toyota og Honda, satser stort på. Det er brenselcelle elektriske kjøretøy, eller FCEV.

FCEVer bruker hydrogen, oksygen og en katalysator for å gjøre elektrisitet om bord, og eliminerer de tunge, store og dyre batteripakker som batterilektriske biler stoler på.

En brenselcellebils tank kan fylles med komprimert hydrogengass i løpet av minutter, omtrent som å gassere opp en vanlig bil. Det er mye raskere enn de tidene en batterielektrisk kan bruke til å koble til en elektrisk ladeledning, og med FCEVs å kunne reise 250 eller flere miles mellom fyllinger, kan de sidestille den angst som har dempet forbrukernes entusiasme for elektrisk.

Men til dags dato er det bare to modeller i sluttbrukermarkedet, med en tredjedel som slates for lansering i slutten av 2016. Og salget er begrenset til større Los Angeles og San Francisco / Silicon Valley-områdene i California, hjem til nesten alle de nasjonens knappe håndfull av hydrogenstasjoner.

Brenselcellebiler er ikke billige. Prototypemodeller ble rapportert å koste produsentene en kul $ 1 million. Kostnadene har falt betydelig siden da, men for tiden er FCEVer begrenset til øvre inntektsdeltakere.

Likevel, nesten alle store automaker utvikler brenselcelle teknologi, med nesten et dusin modeller forventet å bli lansert globalt innen 2020.

Det kan være en i fremtiden, så la oss ta en titt på hva som er der ute og på plusser og minuser av en brenselcellebil.

Kjøretøyene

Den lease-bare Hyundai Tucson FCEV var først til markedet, med 125 på veien i USA siden midten av 2014-lanseringen. Den kompakte SUV-leieavtalen for 499 dollar i måneden i tre år, som inkluderer gratis drivstoff, gratis vedlikehold og forsikring. Hyundai Tucson FCEV-kunder kan også kvalifisere seg for $ 5000 fra California Clean Vehicle Rebate Project.

Toyota's Mirai FCEV liten sedan ble lansert tidligere i år. Toyota leier Mirai for 499 dollar i måneden i tre år, med gratis drivstoff og vedlikehold.

Mens 80% av 270 Mirais sendt til forhandlere hittil har blitt leid, kan du også kjøpe en. Toyota priser det på $ 57.500 før $ 20.500 i potensielle insentiver.

Toyota-tjenestemenn har sagt at fordi brenselcellesystemer er lettere skalerbare enn batteri-elektriske systemer, forventer de å bruke teknologien i andre modeller i fremtiden, inkludert større biler enn det som for tiden er konstruert med batteriteknologi.

Neste

Den neste brenselcelleelektriske bilen som kommer på markedet, vil være Honda's Clarity Fuel Cell, en mellomstore sedan slated for sent 2016. Selskapet har sagt at den vil målrette en månedlig leiekostnad på bare under $ 500, basert på en prognostisert klistremerkepris på rundt $ 60.000 før insentiver. Honda har ikke sagt om det vil selge bilene i tillegg (batteri-elektriske og plug-in hybrid versjoner av Clarity kommer senere).

Ford, Nissan og Daimler - som gjør Mercedes-Benz biler - er co-utvikler brenselcelle kjøretøy teknologi. BMW jobber med Toyota på egen FCEV, og General Motors har laget sammen med Honda. Volkswagen, Audi og en rekke kinesiske bilprodusenter er også antatt å utvikle brenselcelle elektriske biler. Kjøretøy fra disse bilprodusentene forventes i 2020.

Drivstasjoner

Fra midten av 2016 var det bare 23 offentlig tilgjengelige hydrogenstasjoner i USA, 20 av dem i California. Det er derfor Hyundai, Toyota og Honda begrenser salg til den aktuelle staten akkurat nå. Et dusin hydrogenstasjoner er slated for nordøst, fra Boston til New York, med de første fire planlagt å åpne i 2017.

Californias "hydrogen motorvei" planen krever at minst 60 hydrogenstasjoner skal åpnes i staten innen 2020, med 50 av dem planlagt innen utgangen av 2017. En nylig åpnet hydrogenstasjon midt mellom Los Angeles og San Francisco tillater nå drivstoffcelle kjøretøyer å reise mellom de to områdene.

Teknologi

Brenselcellebiler kan høres futuristisk, men deres underliggende teknologi er over 175 år gammel. NASA har brukt brenselceller til å lage strøm på romfartøy i nesten et halvt århundre nå, og det første moderne brenselcellekjøretøyet - en gårdstraktor - ble introdusert i 1959.

Brenselcellen som de får navnet sitt på er en termokjemisk generator som passerer hydrogen gjennom en katalysator som platina og ekstrakter hydrogenens elektroner for å gi strøm til bilens elektriske motor. Systemet kombinerer deretter hydrogenmolekylene med oksygen fra luften for å avkjøle dem og utstråler "eksos" som en strøm av vanndamp.

hydrogen

Væsken som gjør dette mulig er ikke teknisk drivstoff. Den bærer bare de elektroner som er råmaterialet til strømmen som driver kjøretøyet. For bilbruk er den komprimert til 10.000 pund per kvadrat tommer og målt etter vekt. Et kilo (2,2 pounds) av dette komprimerte hydrogen bærer omtrent samme mengde energi som en gallon bensin.

Fordi drivstoffcellesystemer er relativt energieffektive, kan en Toyota Mirai reise mer enn 300 miles mellom påfyll på sitt 5 kg brennstoffsystem. Den tyngre Hyundai Tucson leverer 265 miles på 5,5 kg hydrogen, og rekkevidden av den kommende Honda Clarity har blitt gitt som "mer enn 300 miles" med en bensintank omtrent samme størrelse som toyota.

Fordi bruken av hydrogen som bilbrensel er så ny, er det vanskelig å sammenligne det med bensinprisen. Toyota viser sin nåværende pris på $ 14 per kilo. Mirai kan reise mer enn 300 miles på sin 5 kg. Større bruk av hydrogen i biler ville redusere prisen, som med noe drivstoff.

Selv om hydrogen er svært brannfarlig, har tester fra ulike hydrogentankprodusenter og forskere ved University of Miami (Florida) vist at i ulykker som bryter mot hydrogenktankene, går gassen oppover, noe som betyr at noen flammer vil bli rettet opp og vekk fra kjøretøyet. Bensin røyk, derimot, er tyngre enn luft og vil boble rundt bilen i konsentrasjoner som kan være eksplosive. Siden hydrogen er 14 ganger lettere enn luft, spredes det raskt, med mindre det er i et begrenset område, for eksempel en garasje.

Miljøpåvirkning

Noen brenselcellebilsviktere hevder at mens kjøretøyene ikke har utslipp av utslipp, er det ingen miljøfordeler for FCEVs på grunn av drivhusgassene som er produsert av hydrogenproduksjon, noe som er enormt energikrevende.

De fleste offentlige studier viser imidlertid at brenselcelle-elektriske kjøretøyer globalt er mer effektive og mindre miljøskadelige enn bensin- og dieseldrevne kjøretøyer i en komplett sammenligning av brenselproduksjonen og bruken av brønnen til hjul.

Med mindre deres hydrogen produseres ved bruk av fornybare energikilder, er brenselcellebiler mindre energieffektive enn batterielektriske kjøretøy. Proponenter hevder imidlertid at deres større utvalg gjør dem mer forbruksvennlige.

Toyota Mirai på hydrogen drivstasjon: foto via Toyota.

John O'Dell er en langvarig bilforfatter som har dekket alternative drivstoffbiler til Los Angeles Times og Edmunds.com. Han kjører nå nettsiden The Green Car Guy. E-post: [email protected].