Toepassingen van waterstofbrandstofcelvoertuigen

Toepassingen van waterstofbrandstofcelvoertuigen

HFCV-technologie is een innovatieve manier om voertuigen aan te drijven die waterstof als primaire brandstof gebruiken. Het maakt gebruik van waterstof om elektriciteit in het voertuig op te wekken, elektromotoren aan te drijven en een schoon alternatief te bieden voor traditionele verbrandingsmotoren.

Brandstofceltechnologie vormt de basis van HFCV's en omvat de elektrochemische omzetting van waterstofbrandstof in elektriciteit om de elektromotor van het voertuig aan te drijven. De belangrijkste componenten van een brandstofcel omvatten de anode, kathode en elektrolyt.

Wanneer waterstof (H2) aan de anode van de brandstofcel wordt toegevoerd, vindt het proces van waterstofoxidatie plaats. In dit proces splitsen waterstofmoleculen zich in protonen (H⁺) en elektronen (e−) via een reactie die wordt vergemakkelijkt door een katalysator (meestal platina)

H2 → 2H⁺ + 2e−

De protonen reizen door de elektrolyt, de elektronen reizen door een extern circuit, waardoor een elektrische stroom ontstaat die kan worden gebruikt om de motor van het voertuig van stroom te voorzien. Bij de kathode combineert zuurstof uit de lucht met protonen en elektronen om water te vormen als het enige bijproduct.

O2 + 4H⁺ + 4e − → 2 H2O

Deze elektrochemische reactie produceert een continue elektrische stroom, waardoor het voertuig continu kan werken.

De HFCV moet brandstofcelsystemen, waterstofopslag en elektrische aandrijflijncomponenten integreren. Belangrijke elementen van het ontwerp en de structuur van de HFCV zijn onder meer:

Brandstofcelstapel: De kern van de HFCV is de brandstofcelstapel, die meerdere afzonderlijke brandstofcellen bevat. Elke brandstofcel bestaat uit een anode, kathode en elektrolyt. Een brandstofcelstapel wekt elektriciteit op door een chemische reactie tussen waterstof en zuurstof.

Waterstofopslag: HFCV vereist een mechanisme om waterstofbrandstof in voertuigen op te slaan. Veelgebruikte methoden voor de opslag van waterstof zijn onder meer hogedrukcilinders met gecomprimeerd gas of cryogene tanks voor vloeibare waterstof. Deze opslagsystemen zorgen voor een veilige en efficiënte opslag van waterstofbrandstof.

Elektromotor: De elektriciteit die wordt gegenereerd door de brandstofcelstapel drijft de elektromotoren aan, die de wielmotoren van het voertuig aandrijven, waardoor een soepele werking ontstaat en de algehele prestaties en efficiëntie van de HFCV worden verbeterd.

Vermogensregeleenheid: De vermogensregeleenheid beheert de stroom van elektrische energie van de brandstofcelstapel naar de elektromotor. Het regelt de spanning en stroom om optimale prestaties en efficiëntie te garanderen.

Hulpsystemen: HFCV bevat ook hulpsystemen, zoals een koelsysteem om de optimale bedrijfstemperatuur van de brandstofcelstapel te behouden, en een luchttoevoersysteem om zuurstof te leveren voor de brandstofcelreactie.

Energieopslag: Sommige HFCV's bevatten ook energieopslagsystemen, zoals lithium-ionbatterijen, om overtollige elektrische energie die door de brandstofcelstapel wordt geproduceerd, op te vangen en op te slaan. Deze energieopslagsystemen kunnen worden gebruikt om extra vermogen te leveren tijdens situaties met veel vraag of voor regeneratief remmen.