عصرایران؛ محمد مهدی حیدرپور - خودروهای الکتریکی که نیروی خود را از باتری دریافت می کنند و خودروهای سلول سوخت هیدروژنی پیشرفت هایی را در توسعه خود شاهد بوده اند و ممکن است یکی از این فناوری ها و یا هر دو آنها نماینده خودروهای سبز در آینده باشند.
به گزارش "گروه علم و فناوری" عصرایران، هر دو فناوری مذکور جایگزین هایی پاک‌تر برای پیشرانه های احتراق درونی محسوب می شوند و هر دو از پیشرانه های الکتریکی که نیروی آنها توسط دستگاه های الکتروشیمیایی تامین می شود، استفاده می کنند. اما فرق بین آنها چیست؟ برای نمونه، خودروهای الکتریکی از انرژی ذخیره شده در باتری استفاده می کنند در شرایطی که خودروهای سلول سوختی دارای سوخت ذخیره شده هستند که واکنش آن به تولید انرژی منجر می شود.
هر دو فناوری با چالش هایی منحصر به فرد در دستیابی به استفاده گسترده مواجه هستند اما به گفته کارشناسان از آینده ای امیدوار کننده سود می برند. به اعتقاد "لارنس درزال"، مهندس شیمی در دانشگاه ایالتی میشیگان، خودروهای الکتریکی متکی به باتری و خودروهای سلول سوختی لزوما فناوری هایی رقیب یکدیگر نبوده بلکه مشابه و مکمل یکدیگر هستند.
خودروهای الکتریکی
در شرایطی که خودروهای معمولی به مصرف سوخت در پیشرانه های احتراق درونی وابسته هستند، خودروهای الکتریکی مجهز به باتری از انرژی ذخیره شده در باتری برای تامین نیروی یک یا چند موتور الکتریکی استفاده می کنند.
طی سالیان اخیر، خودروهای الکتریکی شاهد روند افزایشی محبوبیت خود بوده اند اما به گفته "هیو پنگ"، مهندس مکانیک در دانشگاه ایالتی میشیگان، قدمت ساخت آنها به اواخر سال های 1800 باز می گردد. این خودروها تا اوایل قرن بیستم محبوبیت خود را حفظ کرده اما در آن زمان باید با خودروهای تولید انبوه مجهز به پیشرانه های احتراق درونی رقابت می کردند.
پس از چند دهه رقابت، پیشرانه های احتراق درونی پیروز میدان نام گرفتند و محدودیت های مرتبط با باتری ها یکی از عوامل کلیدی در این زمینه بود. در زمان بحران انرژی نفت طی دهه های 1970 و 1980، علاقمندی به خودروهای الکتریکی بار دیگر افزایش یافت اما این خودروها هرگز به تولید انبوه دست نیافتند. خودروهای الکتریکی بار دیگر از سال 2008 به میدان بازگشته و شاهد تولید انبوه خودروهای تمام الکتریکی مانند نیسان لیف و تسلا مدل S بوده ایم که از باتری های یون لیتیوم استفاده می کنند. باتری های یون لیتیوم جایگزین باتری های ارزان‌تر اسید سرب شده اند که در مدل های قدیمی‌تر خودروهای الکتریکی استفاده می شدند.
خودروهای سلول سوخت هیدروژنی
خودروهای سلول سوختی نیز با موتور الکتریکی به حرکت در می آیند اما به جای تامین نیرو از یک باتری، برق در یک سلول سوختی و به طور معمول با استفاده از اکسیژن هوا و هیدروژن ذخیره شده تولید می شود. به گفته "شاون لیتستر"، مهندس مکانیک در دانشگاه کارنگی ملون، باتری ها و سلول های سوختی مشابه یکدیگر هستند اما تفاوت بین آنها این است که با یک سلول سوختی شما قادر به جدا کردن تبدیل انرژی از ذخیره انرژی هستید.
سلول های سوختی از یک کاتالیزور برای ترکیب دو واکنش دهنده استفاده می کند که جریانی از الکترون ها را ایجاد می کند. انواع مختلفی از سوخت می توانند برای پشتیبانی از سلول های سوختی به کار گرفته شوند اما رایج‌ترین آنها هیدروژن است که از گاز طبیعی تولید می شود. هنگامی که اکسیژن و هیدروژن واکنش می دهند تنها آب و گرما حاصل می شود و از این رو این قبیل خودروها مانند خودروهای الکتریکی هیچ گونه گاز گلخانه ای منتشر نمی کنند.
از جمله خودروهای سلول سوخت هیدروژنی حال حاضر می توان به هیوندای توسان (ix35 FCEV) و تویوتا میرای اشاره کرد. روند توسعه ایستگاه های سوخت خودروهای هیدروژنی نیز رو به افزایش است.
منابع سوخت پاک
خودروهای الکتریکی جایگزینی امیدوارکننده برای خودروهای احتراق درونی هستند زیرا به طور مستقیم سوخت های فسیلی را مصرف نمی کنند. همچنین، آنها قادر به تولید گشتاور فوری و شتابی نرم‌تر نسبت به خودروهای معمولی هستند. اما خودروهای الکتریکی لزوما دوستدار محیط زیست‌تر از خودروهای رایج احتراق درونی نیستند. اگر برق مورد استفاده برای شارژ خودرو الکتریکی به عنوان مثال از یک نیروگاه ذغال سوز تامین شده باشد می تواند حتی از یک خودرو احتراق درونی نیز کثیف‌تر باشد. این مساله برای خودروهای سلول سوختی نیز صادق است و آنها تنها به واسطه سوخت هیدروژن خود گزینه هایی پاک محسوب می شوند.
خودروهای الکتریکی از نظر میزان مسافتی که می توانند با یک بار شارژ طی کنند با محدودیت مواجه هستند. دامنه حرکت خودروهای الکتریکی برای مسافت های کوتاه مشکل آفرین نیست اما در سفرهای طولانی شرایط متفاوت خواهد بود. تعویض باتری یکی از راه حل هایی است که در این زمینه مورد توجه قرار گرفته است.
فناوری باتری به طور چشمگیری بهبود یافته اما باتری ها همچنان بسیار سنگین، گران قیمت و فاقد انرژی کافی هستند که به معنای دامنه حرکت کوتاه‌تر است. اما نمی توان این نکته را نادیده گرفت که قیمت باتری ها طی یک دهه گذشته کاهش قابل توجهی داشته است.
خودروهای سلول سوختی از محدودیت های دامنه حرکت مشابه با خودروهای الکتریکی متکی به باتری برخوردار نیستند زیرا می توانند سوخت (هیدروژن) بیشتری ذخیره کنند. عیب اصلی خودروهای سلول سوخت هیدروژنی امروز کمبود زیرساخت ها برای سوختگیری و هزینه بالای کاتالیزورها است. پلاتین یکی از رایج‌ترین کاتالیزورهای مورد استفاده برای سلول های سوختی است اما فلزی گران بها محسوب می شود. بر همین اساس، چگونگی کارآمدتر کردن پلاتین و توسعه کاتالیزورهایی از مواد کم هزینه مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است.
اگرچه خودروهای الکتریکی متکی به باتری حرکت خود را زودتر از خودروهای سلول سوختی آغاز کرده اند اما هر دو فناوری به سرعت در حال پیشرفت هستند. از این رو، مشاهده این که آنها در پنج سال آینده به چه جایگاهی دست خواهند یافت بسیار جذاب به نظر می رسد.
برای خواندن مطالب بیشتر در زمینه علم و فناوری به اینجا مراجعه کنید.