Источник: afdc.energy.gov
Водород (H2) — это альтернативное топливо, которое можно производить из различных внутренних ресурсов. Хотя рынок водорода в качестве транспортного топлива находится в зачаточном состоянии, правительство и промышленность работают над экологически чистым, экономичным и безопасным производством и распространением водорода для широкого использования в электромобилях на топливных элементах (FCEV). Легкие FCEV теперь доступны в ограниченных количествах для потребительского рынка в локализованных регионах внутри страны и по всему миру. Рынок также развивается для автобусов, погрузочно-разгрузочного оборудования (например, вилочных погрузчиков), наземного вспомогательного оборудования, грузовиков средней и большой грузоподъемности, морских судов и стационарных приложений. Дополнительные сведения см. в разделе о свойствах топлива и в Центре ресурсов по анализу водорода.
Водорода в изобилии в нашей окружающей среде. Он хранится в воде (H2O), углеводородах (таких как метан, CH4) и других органических веществах. Одной из проблем использования водорода в качестве топлива является его эффективное извлечение из этих соединений.
В настоящее время паровой риформинг — объединение высокотемпературного пара с природным газом для извлечения водорода — составляет большую часть водорода, производимого в Соединенных Штатах. Водород также можно получить из воды путем электролиза. Это более энергоемко, но может быть сделано с использованием возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнце, и избегая вредных выбросов, связанных с другими видами производства энергии.
Почти весь водород, производимый в Соединенных Штатах каждый год, используется для очистки нефти, обработки металлов, производства удобрений и переработки пищевых продуктов.
Хотя производство водорода может привести к выбросам, влияющим на качество воздуха, в зависимости от источника, FCEV, работающий на водороде, выбрасывает в выхлоп только водяной пар и теплый воздух и считается транспортным средством с нулевым уровнем выбросов. Основные исследования и разработки направлены на то, чтобы сделать эти автомобили и их инфраструктуру практичными для широкого использования. Это привело к выпуску серийных автомобилей малой грузоподъемности для розничных потребителей, а также к первоначальному внедрению автобусов и грузовиков средней и большой грузоподъемности в Калифорнии и доступности автопарка в северо-восточных штатах.
Узнайте больше о водороде и топливных элементах в офисе технологий водорода и топливных элементов.
Водород как альтернативное топливо
Водород считается альтернативным топливом в соответствии с Законом об энергетической политике 1992 года. Интерес к водороду как к альтернативному транспортному топливу связан с его способностью питать топливные элементы в автомобилях с нулевым уровнем выбросов, его потенциалом для внутреннего производства и быстрым временем заполнения топливного элемента. и высокая эффективность. На самом деле топливный элемент в паре с электродвигателем в два-три раза эффективнее двигателя внутреннего сгорания, работающего на бензине. Водород также может служить топливом для двигателей внутреннего сгорания. Однако, в отличие от FCEV, они производят выбросы выхлопных газов и менее эффективны. Узнайте больше о топливных элементах.
Энергия 2,2 фунта (1 кг) газообразного водорода примерно такая же, как энергия 1 галлона (6,2 фунта, 2,8 кг) бензина. Поскольку водород имеет низкую объемную плотность энергии, он хранится на борту транспортного средства в виде сжатого газа, чтобы обеспечить запас хода обычных транспортных средств. В большинстве современных приложений используются резервуары высокого давления, способные хранить водород при давлении 5000 или 10000 фунтов на квадратный дюйм (psi). Например, FCEV, производимые производителями автомобилей и доступные в дилерских центрах, имеют резервуары на 10000 фунтов на квадратный дюйм. Розничные заправочные колонки, которые в основном расположены на автозаправочных станциях, могут заполнить эти баки примерно за 5 минут. Электроавтобусы на топливных элементах в настоящее время используют баки с давлением 5,000 фунтов на квадратный дюйм, для заполнения которых требуется 10–15 минут. Другие способы хранения водорода находятся в стадии разработки, включая химическое связывание водорода с таким материалом, как гидрид металла или низкотемпературные сорбирующие материалы. Узнайте больше о хранении водорода.
Данные с розничных заправочных станций, собранные и проанализированные Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, показывают, что среднее время, затрачиваемое на заправку FCEV, составляет менее 4 минут.
Калифорния лидирует в строительстве водородных заправочных станций для FCEV. По состоянию на середину-2021 47 розничных водородных станций были открыты для публики в Калифорнии, а также одна на Гавайях, а еще 55 находились на различных стадиях строительства или планирования в Калифорнии. Эти станции обслуживают более 8000 FCEV. Калифорния продолжает выделять средства на строительство водородной инфраструктуры в рамках своей Программы чистого транспорта. Калифорнийская энергетическая комиссия уполномочена выделять до 20 миллионов долларов в год до 2023 года и инвестирует в первые 100 общественных станций для поддержки и поощрения этих автомобилей с нулевым уровнем выбросов. Кроме того, в северо-восточных штатах запланировано открытие 14 АЗС, причем некоторые из них уже обслуживают клиентов автопарка.
Производители автомобилей предлагают FCEV только тем потребителям, которые живут в регионах, где есть водородные станции. Неторговые станции в Калифорнии и по всей стране также продолжают обслуживать парки FCEV, включая автобусы. Многие распределительные центры используют водород в качестве топлива для погрузочно-разгрузочных машин в своей обычной работе. Кроме того, было сделано несколько объявлений о производстве транспортных средств большой грузоподъемности, таких как магистральные грузовики, для которых потребуются заправочные станции гораздо большей емкости, чем существующие станции малой грузоподъемности. Найдите водородные заправочные станции по всей территории Соединенных Штатов.
