Motor Mouth beantwortet alle Ihre Wasserstofffragen

Die Leser hatten jede Menge Fragen zu unserem letzten „Driving into the Future“-Panel – hier beantworten wir die Fragen, die wir nicht in das Programm aufnehmen konnten

Vielleicht liegt es an meiner Neigung, mich für den Außenseiter einzusetzen. Wahrscheinlicher ist es, dass man sich an den technischen Grundsatz hält, dass eine Lösung selten für alle Umstände passt. Tatsächlich vermute ich jedoch, dass es einfach so ist, als würde ich es verabscheuen, an Tankstellen herumzusitzen, meinen Pud zu ziehen und darauf zu warten, dass eine verdammte Batterie wieder aufgeladen wird.

Wie dem auch sei, ich habe eine Schwäche für Wasserstoff als Treibstoff für Flugzeuge, Züge und Autos (ganz zu schweigen von Motorrädern und gelegentlichen Gabelstaplern). Daher freue ich mich darüber, dass Wasserstoff als Transportkraftstoff in letzter Zeit eine Art Renaissance erlebt, wobei sich sowohl die Produktion als auch die Anwendungsfälle schneller vervielfachen als je zuvor in der jüngeren Geschichte.

Mit anderen Worten, was für ein perfekter Zeitpunkt für eine Podiumsdiskussion „Hydrogen Revival Driving into the Future“, in der alle Technologien diskutiert werden, die Wasserstoff produzieren können, sowie die verschiedenen Möglichkeiten, wie er diese Flugzeuge, Züge und Autos antreiben kann. Mit unglaublich sachkundigen Gästen – Jessica Verhagen von Hydra Energy; Craig Scott von Toyota North America; Jeff Grant von HTEC; und Nasir Mahmood vom Royal Melbourne Institute of Technology – mit wirklich aufschlussreichen Erklärungen zu den Vorteilen und Herausforderungen, vor denen die Wasserstoffwirtschaft in der Zukunft steht. Driving's einziges Bedauern ist, dass wir nur eine Stunde Zeit hatten, um alle Ihre Fragen zu beantworten.

Um dies auszugleichen, werden wir so viele Ihrer Fragen zum Einsatz von Wasserstoff zum Betanken von Fahrzeugen beantworten, wie die Redaktion für angemessen hält. Also, ohne weitere Umschweife, hier sind die Antworten auf die besten Fragen, die Sie an unser Hydrogen Revival-Panel gesendet haben.

Paul Starrfragte:

Nun, Chris, laut Jeff Grant, Vizepräsident von HTEC und ehemaliger Leiter von Zen Clean Energy Solutions, befindet sich das durch die Abgase des Fahrzeugs ausgestoßene Wasser – übrigens der einzige „Schadstoff“, der von einem Brennstoffzellenfahrzeug produziert wird – im Form von Wasserdampf. Daher ist die Temperatur des Wassers recht hoch und es ist unwahrscheinlich, dass es in den Leitungen des Fahrzeugs gefriert. Außerdem verfügen FCEVs, wenn sie abgeschaltet werden, laut Grant über einen Mechanismus, um das gesamte verbleibende Wasser in ihren Leitungen auszuspülen, um ein Einfrieren zu verhindern. Toyota hat inzwischen umfangreiche Tests in Kanada durchgeführt und bei niedrigen Temperaturen festgestellt, dass der Wasserdampfeffekt dem bei herkömmlichen Fahrzeugen ähnelt. Tatsächlich sagt Jackie Birdsall, Toyota Fuel Cell Senior Engineering Manager bei Toyota Motor North America: „Wir haben uns selbst besser eingeschätzt als den Diesel, hinter dem wir bei der Durchfahrt von Tim Horton in der Schlange standen.“ Es ist auch erwähnenswert, dass FCEVs auch besser für die kalten Winter in Kanada geeignet sind als Elektrofahrzeuge, da ihre Reichweite und Energieeffizienz bei niedrigeren Temperaturen nicht annähernd so stark beeinträchtigt werden.

Gleiches gilt, wenn Wasserstoff als Brennstoff für die Verbrennung verwendet wird. Laut Jessica Verhagen, CEO von Hydra Energy – einem Unternehmen, das dieselbetriebene große Bohrinseln auf Wasserstoff umrüstet – „ist unser Unternehmen seit 2016 mit auf Wasserstoff umgerüsteten Lastkraftwagen im Nordosten von British Columbia unterwegs, bei Temperaturen bis zu -46 Grad Celsius, und das.“ hat keinen Einfluss auf die Leistung. Batteriebetriebene Fahrzeuge hingegen beginnen bei -10 Grad Celsius an Reichweite zu verlieren.“ Laut Hydra liegt das daran, dass Wasserstoff bis -252,9 Grad Celsius in gasförmigem Zustand bleibt, was bedeutet, dass bis zu einer echten „The Day After Tomorrow“-Katastrophe keine Gefahr des Einfrierens besteht. Das bedeutet auch, dass die LKWs von Hydra keine spezielle Heizausrüstung benötigen, während BEVs Batteriewärmer benötigen, um eine optimale Effizienz aufrechtzuerhalten.

Paul, eine Schriftart für Abfragen, fragte auch:

Laut Grant – der früher auch bei Ballard gearbeitet hat und daher ein oder zwei Dinge über FCEVs weiß – „ist eine Brennstoffzelle ein Energieumwandlungsgerät, während eine Batterie ein Energiespeichergerät ist, daher ist die Verschlechterung sehr unterschiedlich.“ Typischerweise wird das Ende der Lebensdauer eines Brennstoffzellenmotors durch eine Änderung der Effizienz des Brennstoffzellenmotors und die daraus resultierende Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs bestimmt. Im Allgemeinen weisen Brennstoffzellenfahrzeuge im Vergleich ähnliche, wenn nicht sogar längere Lebenszyklen auf mit ihren Gegenstücken mit Verbrennungsmotor. Dies ist auf das Fehlen beweglicher Teile im Motor zurückzuführen, was dazu führt, dass sich der Motor nicht so schnell verschlechtert. Außerdem ist die [Puffer-]Batterie des FCEV im Vergleich zu BEVs kleiner und eine Verschlechterung wird der Fall sein hat weniger langfristige Auswirkungen, da er durch die H2-Brennstoffversorgung und die Brennstoffzelle kontinuierlich aufgeladen wird.“

Natürlich,Motorischer Mundhatte dann eine eigene Folgefrage:

HTECs Vizepräsident für Transportlösungen sagt, dass der Brennstoffzellenstapel bei den meisten Personenkraftwagen die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs überdauert. Bei einigen Schwerlastanwendungen – etwa Bussen, deren Lebensdauer voraussichtlich 40.000 Stunden beträgt – kann ein Austausch einer der Brennstoffzellenkomponenten (der Membran-Elektroden-Baugruppe) in der Mitte der Lebensdauer erforderlich sein. Laut Grant ähnelt dies einer Motorüberholung in der Mitte der Lebensdauer eines normalen Dieselmotors.

Tudor Daviesfragte:

Laut Grant zeigt die Branchenmodellierung, dass die Herstellung eines Brennstoffzellenmotors und der Wasserstoffspeicherung weniger energieintensiv ist als die eines gleichwertigen Batteriemoduls mit ähnlicher Nettoleistung. Laut Ballards Fuel Cell Life Cycle Assessment-Bericht entstehen beispielsweise „bei der Herstellung eines Brennstoffzellen-Antriebsstrangs mit einem 85-Kilowatt-Brennstoffzellensystem 75 Prozent weniger Emissionen als bei der Herstellung einer 350-Kilowattstunden-Batterie“. einziges System.“

Es sei auch erwähnenswert, sagt Grant, dass in einer Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle „viel weniger“ Seltenerdmetalle enthalten seien, obwohl für den Katalysator etwas Platin erforderlich sei. Im Laufe der Jahre haben die Hersteller von Brennstoffzellen jedoch die benötigte Platinmenge reduziert, so dass eine Brennstoffzelle heute ungefähr die gleiche Menge verbraucht wie der Katalysator eines herkömmlichen Autos.

Guy Dubucfragte:

Mann, die Verwendung von Wasserstoff als Antrieb für einen Verbrennungsmotor ist in der Tat weniger effizient, als ihn durch eine Brennstoffzelle zu pumpen. Und wenn wir schon beim Thema Energieeffizienz sind, sollten wir auch anmerken, dass ein FCEV selbst, je nachdem, wer die Berechnung durchführt, etwa dreimal weniger effizient ist, wenn es um die gleiche Menge Strom geht wie ein batteriebetriebenes Fahrzeug. Einfach ausgedrückt: Wenn Energieeffizienz das einzige Kriterium für die Beurteilung emissionsfreier Fahrzeuge wäre, würden BEVs mit großem Vorsprung gewinnen und wasserstoffbetriebene Verbrennungsmotoren stünden ganz unten auf der Liste.

Außer natürlich, dass Energieeffizienz nicht das einzige – oder vielleicht sogar das wichtigste – Kriterium für den Fahrzeugtransport ist. Wenn es so wäre, wäre der Micra von Nissan – der inzwischen wegen mangelnder Verkäufe eingestellt wurde – das beliebteste Auto in Kanada, nicht der F-150 von Ford. Für kommerzielle Flotten, wie sie Hydra bedient, ist das schnelle Auftanken eines wasserstoffbetriebenen Antriebsstrangs wichtiger als die Energieeffizienz, die ein batteriebetriebener Sattelschlepper bieten könnte, dessen Wiederaufladung ebenfalls Stunden dauert. Und es wird etwa eine zehnfache Steigerung der Batterieenergiedichte erfordern, bevor BEV-18-Rad-Fahrzeuge die Nutzlastkapazität eines Diesel- oder wasserstoffbetriebenen kolbengetriebenen Nutzfahrzeugs erreichen können.

Nach Ansicht von Hydras Verhagen sind andere „Effizienzmöglichkeiten“ für die Kunden attraktiver. Zum einen ermöglicht die Umstellung von Dieselmotoren auf Wasserstoff Flottenkunden, die bereits vorhandenen Vermögenswerte zu nutzen – statt deutlich teurere Ersatzmotoren zu kaufen – und gleichzeitig ihren CO2-Fußabdruck zu reduzieren. Darüber hinaus ermöglicht die Möglichkeit, zwischen Wasserstoff und Diesel zu wechseln, die Schwerlast-Lkw des Unternehmens, während eine Infrastruktur für die Wasserstoffbetankung aufgebaut wird.

Wenn Energieeffizienz das einzige Kriterium für die Beurteilung emissionsfreier Fahrzeuge wäre, würden BEVs mit großem Vorsprung gewinnen – außer natürlich, dass Energieeffizienz nicht das einzige Kriterium ist

Wichtiger ist daher die Frage, wie die Effizienz eines wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotors im Vergleich zu seinem dieselbetriebenen Äquivalent abschneidet. Nun, den praktischen Erfahrungen von Hydra zufolge erfreuen sich kommerzielle Dieselmotoren, die auf den Betrieb mit 40 Prozent Wasserstoff umgerüstet wurden – bald soll der Anteil auf 50 Prozent erhöht werden – einer um zwei bis fünf Prozent höheren Kraftstoffeffizienz im Vergleich zum gleichen Lkw wenn es zu 100 Prozent mit Diesel betrieben wird. Dies wird von einem deutschen Unternehmen, Keyou, bestätigt, das herausgefunden hat, dass mit Wasserstoff betriebene Motoren eine ähnliche thermische Effizienz wie Diesel haben.

Es ist auch erwähnenswert, dass die gleichen Eigenschaften – schnelles Auftanken, höhere Energiedichte und größere Reichweite beim Schleppen im Vergleich zu batteriebetriebenen Äquivalenten – für auf Wasserstoff umgerüstete Benzin-Verbrennungsmotoren gelten. Eine perfekte Anwendung wären vollwertige Pickups, die viel Platz für die Wasserstoffspeicherung bieten und deren Reichweite bei Lithium-Ionen-Antrieb erheblich sinkt.

Neil Glazerwill wissen:

Neil, das einzige Nebenprodukt einer Wasserstoff-Brennstoffzelle ist Wasser. FCEVs produzieren keine Stickoxide. Bei der Verbrennung von Wasserstoff in einem Verbrennungsmotor ist dies jedoch der Fall. Da die Wasserstoffverbrennung heißer ist als herkömmliche Kraftstoffe, ging man tatsächlich davon aus, dass Wasserstoff-ICEs mehr NOx ausstoßen würden. Laut einem kürzlich von Hydra eingereichten SAE-Papier stoßen seine mit Wasserstoff betriebenen Kraftwerke jedoch tatsächlich weniger NOx aus als dieselben Lkw, die mit reinem Diesel betrieben werden. Sie produzieren außerdem weniger Partikel und verlängern so die Lebensdauer der Filter und Katalysatoren ihrer Lkw.

Lucas Tucciarone, offensichtlich detailorientiert, fragte:

Noch einmal auf Hydras Fachwissen zurückgreifend sagt Verhagen, dass die Reinheitsstandards von der Anwendung abhängen. Brennstoffzellen benötigen „99,999 Prozent Wasserstoff bei einem Druck von 700 bar, gegenüber 99,9 Prozent bei Hydra bei einem Druck von 350 bar.“ Die geringere Reinheit, die für Selbstzündungsmotoren erforderlich ist, ist übrigens einer der Gründe dafür, dass Hydras Wasserstoff preislich auf dem gleichen Niveau wie Diesel liegen kann.

Wenn wir noch beim Thema Reinheit sind, ist es auch erwähnenswert, dass Brennstoffzellenfahrzeuge auch zusätzliche Filter für Wasser, Luft und Wasserstoff benötigen, um zu verhindern, dass Verunreinigungen an die Membran gelangen. Darüber hinaus benötigen FCEVs einen Befeuchtungsabschnitt, da trockener Wasserstoff nicht in die Brennstoffzelle gelangen kann.

An einer ähnlichen FrontRaymond Leurywollte wissen:

Verhagen antwortet: „In unserer Anlage in Prince George werden wir 3.250 Kilogramm pro Tag über zwei Fünf-Megawatt-Elektrolyseure produzieren, die an das kohlenstoffarme Wasserkraftnetz von British Columbia angeschlossen sind.“ Das bedeutet, dass das Tanken eines Toyota Mirai an einer Tankstelle in Hydra genauso umweltfreundlich ist wie das Tanken eines Tesla. Erwähnenswert ist auch, dass 87 Prozent der elektrischen Energie in BC aus Wasserkraft stammen und die letzten 13 Prozent fast zu gleichen Teilen auf Biomasse, Erdgas und Wind entfallen. Mit anderen Worten, Raymond, die Diesel-zu-Wasserstoff-Umwandlungen von Hydra sind wirklich saubere, umweltfreundliche, CO2-reduzierende Maschinen.

Aus rein praktischer Sicht:Jeff Freundfragte:

Grant, dessen Unternehmen HTEC Tankstellen baut, antwortet: „Die Grundfläche der Zapfsäule selbst passt zu den bestehenden Benzin- und Dieselzapfsäulen an einer Tankstelle. Die unterstützende Infrastruktur hat eine kleine Grundfläche, die vor Ort verstaut und getrennt werden kann.“ von der Zapfsäule entfernt. Die Größe und der Standort der Wasserstoffspeicher- und Stationsausrüstung müssen jedoch verschiedenen Vorschriften entsprechen, wodurch einige Standorte möglicherweise idealer sind als andere.“

Colin Barfootfragt:

Jessica sagt: „Hydra verwendet starke, mit Kohlefaser umwickelte Tanks, um den Wasserstoff auf den LKWs zu speichern, sowie mehrere Drucksensoren und Ablassventile. Wir hatten keine Probleme mit Boil-off oder Leckagen.“ HTEC stimmt zu, dass „es keine nennenswerten Lecks von gasförmigem Hochdruck-Wasserstoff gibt, der im Fahrzeug gespeichert ist“, sagt aber, dass „während des Flüssigkeitstransports ein gewisses Abdampfen auftritt, das jedoch durch Isolierung und durch die Verbesserung der Bedingungen und der Effizienz des Fahrzeugs minimiert wird.“ Speichersysteme.“

Und das war's mit den Antworten auf Ihre eingereichten Fragen. Vielen Dank an alle, die sich die Mühe gemacht haben, bis hierher zu lesen. Ein noch größeres Dankeschön geht an diejenigen, die das Panel „The Hydrogen Revival“ gesehen haben. Ich hoffe, dass ich mit der Beantwortung dieser Fragen einige Ihrer Fragen beantwortet habe. Wie dem auch sei, jede einzelne Frage wurde gelesen und überlegt. Ihr Wunsch nach mehr Informationen ist demütigend.

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