수소 차량 이것이 수소 동력 자동차의 작동 방식입니다.
기후 변화에 대한 논쟁은 속도를 내고 있으며 주요 관심사는 내연 기관 차량의 탄소 배출입니다.
이로 인해 자동차 제조업체는 배출량을 줄이거나 전혀 배출하지 않는 대체 연료 솔루션을 추구하게 되었습니다. 한 가지 솔루션은 Tesla 덕분에 전 세계적으로 인정을 받은 전기 자동차(EV)입니다. 그러나 업계에는 잘 알려지지 않은 또 다른 솔루션인 수소차량도 있었습니다.
작동 방식
완전 전기 자동차와 마찬가지로 수소 연료 전지 전기 자동차(HFCEV) 또는 단순히 연료 전지 전기 자동차(FCEV)는 전기를 사용하여 모터에 전력을 공급하지만 EV와 달리 HFCEV는 배터리 팩 대신 수소 연료 전지에서 전력을 얻습니다. .
이 수소차량 자동차가 생산하는 전체 전력은 전기 모터에 의존합니다. 또한 FCEV에는 제동 시 발생하는 에너지를 저장하는 내부 배터리가 있습니다. 이 배터리는 나중에 짧은 가속 시 사용되며 연료 전지에서 전달되는 전원 공급을 원활하게 합니다.
수소로부터 에너지를 끌어오는 과정은 수소 원자가 양이온과 음이온으로 분리되는 연료 전지의 양극에서 수소 가스의 도입으로 시작됩니다. 중간에 있는 고분자 교환막은 음극을 향한 음이온의 이동을 방지하고 전기 모터를 통해 대체 경로를 취해야 합니다.
음전하가 마침내 음극에 도달하면 양이온 및 산소 원자와 반응하여 수증기를 생성합니다. 이것은 수소 동력 자동차를 매력적으로 만드는 요소의 일부이며, 배출물로만 물을 생성하고 환경에 완전히 안전합니다.
보조 배터리 - 자동차 시동 및 액세서리 작동을 위한 전기 공급
메인 배터리 팩 - 회생 제동의 에너지를 저장합니다.
DC 컨버터 - 고전압 DC를 저전압 DC로 변환
전기 모터 - 차량을 앞으로 나아가게 합니다
전력 전자 컨트롤러 - 구성 요소에 대한 전기 에너지의 흐름을 관리합니다.
열 또는 냉각 시스템 - 적절한 작동 온도 유지
전기 전송 - 모터에서 바퀴로 동력을 전달
연료전지 스택 - 전기를 생산하는 데 사용되는 전극 스택
연료 주입구 노즐 - 연료 충전에 사용
수소차량 연료 탱크 - 연료(수소) 저장
혜택
FCEV는 탱크를 채우는 데 몇 분 밖에 걸리지 않지만 EV를 완전히 충전하는 데 몇 시간이 걸릴 수 있기 때문에 EV에 비해 충전 기간이 짧습니다.
FCEV는 내연 기관 차량과 화석 연료 차량 모두에 비해 주행 거리에서 상당한 이점이 있습니다. 보고에 따르면 단일 탱크로 350마일 또는 563.2km의 거리를 커버할 수 있습니다. 예를 들어, Toyota Mirai는 최근 단일 탱크로 1359.9km를 주행하여 세계 기록을 세웠습니다.
FCEV는 조용하며 이들이 생산하는 유일한 배출물은 수증기입니다.
내연 기관의 작동 효율은 20~20%이고 수소 연료 전지의 효율은 60~80%입니다.
수소에 저장된 에너지는 사용하지 않는 한 소멸되지 않습니다. 반면에 배터리나 커패시터와 같은 저장 매체는 시간이 지남에 따라 에너지가 손실되어 교체해야 합니다.
도전
수소는 극저온(-252.8C)과 1.013bar의 압력에서 보관해야 합니다. 이를 위해서는 2백만 달러에서 280만 달러 사이의 비용이 들 수 있는 특별한 인프라가 필요합니다.
스테이션이 현장에서 수소를 생산할 경우 이 비용은 최대 320만 달러가 됩니다.
휘발유/가솔린은 현재 미국에서 리터당 0.93달러이며 EV 충전 비용은 200마일(321.8km) 범위에서 약 9달러로 추산됩니다. 또는, 수소는 탱크를 채우는 데 최대 80달러가 듭니다.
EV용 주유소 또는 충전소는 FCEV용 충전소를 능가합니다.
FCEV에 투자하는 제조업체
전기차는 대체 연료 차량의 경쟁에서 앞서고 있지만 제조업체는 FCEV를 포기하지 않았습니다. Honda, Toyota, Hyundai와 같은 자동차 대기업은 이미 Honda Clarity, Toyota Mirai 및 Hyundai ix35 Fuel Cell과 같은 연료 전지 차량을 출시했습니다. Nexo와 BMW, Audi와 같은 독일 제조업체들도 HFCEV에 투자하고 있습니다.
로이터는 9월에 BMW가 독일에서 HFCEV의 가장 큰 지지자이며 2030년까지 양산 모델을 출시할 계획이라고 보도했습니다. 한편, 정부에서 부분적으로 자금을 지원하는 X5 SUV 개념도 자리를 잡고 있습니다. 수소차량 BMW의 수소 연료 전지 자동차 프로그램 부사장도 2022년에 100대의 테스트 차량을 생산할 것이라고 밝혔습니다.
EV가 FCEV에 비해 상당한 우위를 점하고 있지만 이 부문에 대한 수소차량 제조업체의 투자는 FCEV를 지연시키는 문제를 해결하고 대중에게 배터리 구동 차량 외에 다른 옵션을 제공할 수 있습니다.
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