Pagpapatakbo ng mga kotse sa hydrogen: Isang pagtingin sa National Hydrogen Mission ng India

Inihayag ng India ang isang National Hydrogen Mission na gagawa ng roadmap para sa paggamit ng hydrogen bilang pinagmumulan ng enerhiya. Ang inisyatiba ay may potensyal na baguhin ang transportasyon.

Ang inayos na Mirai hydrogen fuel cell car ng Toyota, na nagpapakita ng engineering sa ilalim ng hood, na ipinapakita sa paglulunsad nito sa Tokyo noong Disyembre 2020. (Larawan: Reuters)

Tradisyonal na isang mabagal na gumagalaw sa mga teknolohiya ng frontier electric vehicle (EV), ang India ay gumawa ng hindi karaniwang maagang pagpasok sa karera upang i-tap ang potensyal na enerhiya ng pinakamaraming elemento sa uniberso, ang hydrogen. Wala pang apat na buwan matapos ang Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos ay nag-anunsyo ng pamumuhunan na hanggang 0 milyon sa produksyon ng hydrogen at pagsasaliksik at pagpapaunlad ng mga teknolohiya ng fuel cell, inihayag ng India ang isang National Hydrogen Mission.

Ang panukala sa Badyet ay susundan ng isang draft ng misyon sa susunod na ilang buwan — isang roadmap para sa paggamit ng hydrogen bilang pinagmumulan ng enerhiya, na may partikular na pagtuon sa berdeng hydrogen, na sumasabay sa lumalagong renewable na kapasidad ng India sa ekonomiya ng hydrogen, ipinahiwatig ng mga opisyal ng gobyerno. .

At habang ang mga iminungkahing sektor ng end-use ay kinabibilangan ng bakal at mga kemikal, ang pangunahing industriya na ang hydrogen ay may potensyal na pagbabago ay ang transportasyon - na nag-aambag sa ikatlong bahagi ng lahat ng greenhouse gas emissions, at kung saan ang hydrogen ay nakikita bilang isang direktang kapalit ng fossil fuels, na may tiyak na mga pakinabang sa tradisyonal na mga EV.

Ang isang maliit na bilang ng mga mobility-linked na piloto ay nagsasagawa na.

Noong Oktubre, ang Delhi ang naging unang lungsod sa India na nagpapatakbo ng mga bus na tumatakbo sa hydrogen spiked compressed natural gas (H-CNG) sa isang anim na buwang pilot project. Ang mga bus ay tatakbo sa isang bagong teknolohiyang patent ng Indian Oil Corp para sa paggawa ng H-CNG — 18 porsyentong hydrogen sa CNG — direkta mula sa natural na gas, nang hindi gumagamit ng kumbensyonal na paghahalo.

Ang Power major NTPC Ltd ay nagpapatakbo ng isang pilot para magpatakbo ng 10 hydrogen fuel cell-based electric bus at fuel cell electric cars sa Leh at Delhi, at isinasaalang-alang ang pag-set up ng berdeng hydrogen production facility sa Andhra Pradesh.

Nagpaplano rin ang IOC na mag-set up ng isang dedikadong yunit para makagawa ng hydrogen na magpapatakbo ng mga bus sa R&D center nito sa Faridabad.

Bilang isang sumusuportang balangkas ng regulasyon, ang Ministry of Road Transport and Highways noong huling bahagi ng nakaraang taon ay naglabas ng isang abiso na nagmumungkahi ng mga pagbabago sa Central Motor Vehicles Rules, 1989, upang isama ang mga pamantayan sa pagsusuri sa kaligtasan para sa mga sasakyang nakabatay sa hydrogen fuel cell.

Bakit hydrogen — at mga uri nito

Ang potensyal ng hydrogen bilang isang malinis na mapagkukunan ng gasolina ay may kasaysayan na sumasaklaw sa halos 150 taon. Noong 1874, ang manunulat ng science fiction na si Jules Verne ay nagtakda ng isang prescient vision sa The Mysterious Island — ng isang mundo kung saan ang tubig ay balang araw ay gagamitin bilang panggatong, na ang hydrogen at oxygen na bumubuo dito, ginamit nang isa-isa o magkasama, ay magbibigay ng hindi mauubos na mapagkukunan ng init at liwanag, na ang tindi ay hindi kaya ng karbon.

Noong 1937, ang German na pampasaherong airship na LZ129 Hindenburg ay gumamit ng hydrogen fuel upang lumipad sa Atlantic, ngunit sumabog lamang habang nakadaong sa Naval Air Station Lakehurst sa New Jersey, na ikinamatay ng 36 na tao. Noong huling bahagi ng dekada 1960, nakatulong ang mga hydrogen fuel cell na palakasin ang mga misyon ng Apollo ng NASA sa buwan.

Matapos ang mga pagkabigla sa presyo ng langis noong 1970s, ang posibilidad ng hydrogen na palitan ang mga fossil fuel ay napag-isipang seryoso. Tatlong tagagawa ng kotse — Honda at Toyota ng Japan, at Hyundai ng South Korea — ay lumipat nang tiyak sa direksyon ng komersyalisasyon ng teknolohiya, kahit na sa limitadong sukat.

Ang pinakakaraniwang elemento sa kalikasan ay hindi matatagpuan nang malaya. Ang hydrogen ay umiiral lamang na pinagsama sa iba pang mga elemento, at kailangang kunin mula sa mga natural na nagaganap na compound tulad ng tubig (na isang kumbinasyon ng dalawang hydrogen atoms at isang oxygen atom). Kahit na ang hydrogen ay isang malinis na molekula, ang proseso ng pagkuha nito ay masinsinang enerhiya.

Ang mga pinagmumulan at proseso kung saan nakukuha ang hydrogen, ay ikinategorya ayon sa mga tab na kulay. Ang hydrogen na ginawa mula sa fossil fuels ay tinatawag na grey hydrogen; ito ang bumubuo sa bulk ng hydrogen na ginawa ngayon. Ang hydrogen na nabuo mula sa mga fossil fuel na may carbon capture at storage options ay tinatawag na blue hydrogen; Ang hydrogen na ganap na nabuo mula sa renewable power sources ay tinatawag na green hydrogen. Sa huling proseso, ang kuryenteng nabuo mula sa renewable energy ay ginagamit upang hatiin ang tubig sa hydrogen at oxygen.

Ang kaso para sa berdeng hydrogen

Ang berdeng hydrogen ay may mga tiyak na pakinabang. Una, ito ay isang malinis na nasusunog na molekula, na maaaring mag-decarbonize ng isang hanay ng mga sektor kabilang ang bakal at bakal, mga kemikal, at transportasyon. Dalawa, ang renewable energy na hindi maiimbak o magagamit ng grid ay maaaring i-channel upang makagawa ng hydrogen.

Ito ang layunin ng Hydrogen Energy Mission ng gobyerno, na ilulunsad sa 2021-22. Ang grid ng kuryente ng India ay higit na nakabatay sa coal at magpapatuloy na ganoon, kaya tinatanggihan ang mga collateral na benepisyo mula sa isang malakihang pagtulak ng EV — dahil ang karbon ay kailangang sunugin upang makabuo ng kuryente na magpapagana sa mga sasakyang ito. Sa ilang bansa na pumasok para sa isang EV push, karamihan sa kuryente ay nabuo mula sa mga renewable — sa Norway halimbawa, ito ay 99 porsyento mula sa hydroelectric power. Naniniwala ang mga eksperto na ang mga sasakyang hydrogen ay maaaring maging epektibo lalo na sa long-haul trucking at iba pang hard-to-electrify sector tulad ng shipping at long-haul air travel. Ang paggamit ng mabibigat na baterya sa mga application na ito ay magiging kontraproduktibo, lalo na para sa mga bansang gaya ng India, kung saan ang grid ng kuryente ay higit na pinapagana ng karbon.

Paano gumagana ang mga hydrogen fuel cell

Lalo na ang South Korea at Japan, ay nakatuon sa paglipat ng kanilang mga automotive market sa hydrogen, at ang potensyal ng fuel cell. Ano ang fuel cell?

Ang hydrogen ay isang carrier ng enerhiya, hindi isang mapagkukunan ng enerhiya. Ang hydrogen fuel ay dapat gawing kuryente sa pamamagitan ng isang device na tinatawag na fuel cell stack bago ito magamit sa pagpapaandar ng kotse o trak. Ang fuel cell ay nagko-convert ng kemikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya gamit ang mga ahente ng oxidizing sa pamamagitan ng isang reaksyon sa pagbabawas ng oksihenasyon. Ang mga fuel cell-based na sasakyan ay kadalasang pinagsasama ang hydrogen at oxygen upang makabuo ng kuryente para paandarin ang electric motor na nakasakay. Dahil ang mga fuel cell na sasakyan ay gumagamit ng kuryente upang tumakbo, sila ay itinuturing na mga de-kuryenteng sasakyan.

Sa loob ng bawat indibidwal na fuel cell, ang hydrogen ay kinukuha mula sa onboard na may pressure na tangke at ginawang tumutugon sa isang katalista, kadalasang gawa sa platinum. Habang ang hydrogen ay dumadaan sa catalyst, ito ay nahubaran ng mga electron nito, na pinipilit na gumalaw kasama ang isang panlabas na circuit, na gumagawa ng isang de-koryenteng kasalukuyang. Ang kasalukuyang ito ay ginagamit ng de-koryenteng motor upang paandarin ang sasakyan, na ang tanging byproduct ay singaw ng tubig.

Ang mga hydrogen fuel cell na kotse ay may malapit na zero carbon footprint. Ang hydrogen ay humigit-kumulang dalawa hanggang tatlong beses na mas mahusay kaysa sa pagsunog ng petrolyo, dahil ang isang electric chemical reaction ay mas mahusay kaysa sa combustion.

SUMALI KA NA :Ang Express Explained Telegram Channel

Mga FCEV at iba pang mga EV

Ang mga electric vehicle (EV) ay karaniwang naka-bracket sa apat na malawak na kategorya:

* Pinagsasama ng mga conventional hybrid electric vehicle o HEV gaya ng Toyota Camry ang isang conventional internal combustion engine system at isang electric propulsion system, na nagreresulta sa isang hybrid na drivetrain ng sasakyan na lubos na nagpapababa sa paggamit ng gasolina. Ang onboard na baterya sa isang conventional hybrid ay sinisingil kapag ang IC engine ay pinapagana ang drivetrain.

* Ang mga plug-in na hybrid na sasakyan o PHEV gaya ng Chevrolet Volt ay mayroon ding hybrid na drivetrain na gumagamit ng IC engine at electric power para sa motive power, na sinusuportahan ng mga rechargeable na baterya na maaaring isaksak sa pinagmumulan ng kuryente.

* Ang mga de-koryenteng sasakyan o BEV na pinapagana ng baterya tulad ng Nissan Leaf o Tesla Model S ay walang IC engine o tangke ng gasolina, at tumatakbo sa isang ganap na electric drivetrain na pinapagana ng mga rechargeable na baterya.

* Ang mga fuel cell electric vehicle o FCEV gaya ng Toyota's Mirai, Honda's Clarity at Hyundai's Nexo ay gumagamit ng hydrogen gas upang paandarin ang on-board na de-koryenteng motor. Pinagsasama ng mga FCEV ang hydrogen at oxygen upang makagawa ng kuryente, na nagpapatakbo ng motor. Dahil ang mga ito ay ganap na pinapagana ng kuryente, ang mga FCEV ay itinuturing na mga EV, ngunit hindi tulad ng mga BEV, ang kanilang saklaw at mga proseso ng pag-refuel ay maihahambing sa mga kumbensyonal na kotse at trak.

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng isang BEV at isang hydrogen FCEV ay ang huli ay nagbibigay-daan sa isang oras ng refueling na limang minuto lamang, kumpara sa 30-45 minutong pagsingil para sa isang BEV. Gayundin, ang mga mamimili ay nakakakuha ng humigit-kumulang limang beses na mas mahusay na pag-iimbak ng enerhiya sa bawat dami ng yunit at timbang, na nagpapalaya ng maraming espasyo para sa iba pang mga bagay, habang pinahihintulutan ang sakay na pumunta nang mas malayo.

Ang problema ng kritikal na masa

Sa kabila ng pangako nito, ang teknolohiya ng hydrogen ay hindi pa nasusukat. Tinawag ng CEO ng Tesla na si Elon Musk na ang teknolohiya ng fuel cell ay napaka-boggling.

Sa buong mundo, mayroong wala pang 25,000 hydrogen fuel cell na sasakyan sa kalsada sa pagtatapos ng 2020; sa paghahambing, ang bilang ng mga de-koryenteng sasakyan ay 8 milyon.

Ang isang malaking hadlang sa pag-aampon ng mga hydrogen fuel cell na sasakyan ay ang kakulangan ng imprastraktura ng istasyon ng paglalagay ng gasolina — ang mga fuel cell na sasakyan ay nagre-refuel sa katulad na paraan sa mga maginoo na sasakyan, ngunit hindi magagamit ang parehong istasyon. Mayroong mas kaunti sa 500 na mga istasyon ng hydrogen na nagpapatakbo sa mundo ngayon, karamihan sa Europa, na sinusundan ng Japan at South Korea. Mayroong ilan sa North America.

Ang kaligtasan ay nakikita bilang isang alalahanin. Ang hydrogen ay may presyon at iniimbak sa isang tangke ng cryogenic, mula doon ito ay ipinakain sa isang mas mababang presyon ng cell at inilalagay sa pamamagitan ng isang electro-chemical reaction upang makabuo ng kuryente. Sinabi ng Hyundai at Toyota na ang kaligtasan at pagiging maaasahan ng mga tangke ng hydrogen fuel ay katulad ng sa mga karaniwang CNG engine.

Ang pagpapalaki ng teknolohiya at pagkamit ng kritikal na masa ay nananatiling malaking hamon. Ang mas maraming sasakyan sa kalsada at mas maraming sumusuportang imprastraktura ay maaaring magpababa ng mga gastos. Ang iminungkahing misyon ng India ay nakikita bilang isang hakbang sa direksyong iyon.

Ibahagi Sa Iyong Mga Kaibigan: