Elektro vs. Brennstoffzellen-Fahrzeuge: "Grünes" Auto Tech erklärt


Batteriebetriebene Elektro-Autos und Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge haben beide gesehen Fortschritte in ihrer Entwicklung, und eine oder beide dieser Technologien können die Zukunft der "grüne" Autos vertreten.

Beide Technologien bieten eine sauberere Alternative zu Verbrennungsmotoren und Elektromotoren angetrieben durch elektrochemische Geräte verwenden. Aber was ist der Unterschied zwischen ihnen? Zum einen verwenden Elektrofahrzeuge Energie in einer Batterie gespeichert, während Brennstoffzellen-Fahrzeuge Kraftstoff, die reagiert gespeichert haben, um Energie zu produzieren.

Die beiden Technologien einzigartige Herausforderungen bei der Erreichung der weit verbreiteten Annahme, aber beide sind vielversprechend, sagen Experten. [Hyperloop, Jetpacks & mehr: 9 futuristische Transit Ideen]

"sie sind nicht unbedingt konkurrierenden Technologien – sie sind ähnliche und ergänzende,", sagte Lawrence Drzal, ein Chemie-Ingenieur und Materialwissenschaftler an der Michigan State University in East Lansing.

Elektro-Fahrzeuge

Während konventionelle Fahrzeuge in einem Verbrennungsmotor Treibstoffverbrauch, haben batteriebetriebene Elektrofahrzeuge keinen Motor. Stattdessen verwenden sie Energie in Batterien gespeichert, einem oder mehreren Elektromotoren anzutreiben.

Elektroautos haben eine Schwankung in der Popularität in den letzten Jahren durchgemacht, aber Elektrofahrzeuge wird erfolgten bereits in den späten 1800er Jahren, laut Huei Peng, Maschinenbau-Ingenieur an der University of Michigan, auf die Gestaltung und Steuerung von sauberen Fahrzeugen, einschließlich Elektroautos arbeitet. Die Fahrzeuge blieben bis ins frühe 20. Jahrhundert, mit Massenware internen Verbrennungsmotor Fahrzeuge konkurrieren mussten beliebt.

"Nach ein paar Jahrzehnten des Wettbewerbs, des Verbrennungsmotors gewonnen, vor allem aufgrund der Einschränkungen der Batterien," Peng sagte Leben Wissenschaft.

Interesse an Elektrofahrzeugen kehrte während der Öl-Energiekrise in den 1970er und 1980er Jahren, aber die Autos nie erreicht Massenproduktion. Dennoch machen Elektrofahrzeuge seit 2008 mit der Einführung von voll Elektroautos wie der Tesla Motors Roadster (und anschließend das Model S) und der Nissan Leaf ein Comeback.

Viele der heutigen Elektrofahrzeuge auf Lithium-Ionen-Batterien laufen – die gleiche Art in den meisten Laptops gefunden. Diese ersetzen die billigeren Blei-Säure-Batterien, die in den meisten älteren Modellen von Elektrofahrzeugen genutzt. [5 Möglichkeiten Ihr Will Go Green Tech im Jahr 2015]

Brennstoffzellen-Fahrzeuge

Brennstoffzellen-Fahrzeuge werden auch von einem Elektromotor angetrieben, aber anstelle von einer Batterie gespeist wird, erstellen sie den Strom in eine onboard Brennstoffzelle, in der Regel mit Sauerstoff aus der Luft und gespeicherte Wasserstoff.

"Batterien und Brennstoffzellen sehr ähnlich sind", sagte Shawn Litster, Maschinenbau-Ingenieur der Carnegie Mellon University in Pittsburgh, auf Brennstoffzellen-Design arbeitet. Der Unterschied ist, "mit einer Brennstoffzelle Sie Energieumwandlung von Energiespeicher zu entkoppeln können", sagte er.

Brennstoffzellen mithilfe ein Katalysators kombinieren zwei Reaktionspartner, die einen Fluss von Elektronen (aka Strom) erzeugt. Eine Vielzahl von Brennstoffen kann verwendet werden, um Brennstoffzellen zu unterstützen, aber die häufigste ist Wasserstoff, der aus Erdgas gewonnen wird. Wenn Sauerstoff und Wasserstoff reagieren, produzieren sie nur Wasser und Wärme, so dass sie "Null-Emissionen" Fahrzeuge (wie batteriebetriebene Elektrofahrzeuge).

"Wahrscheinlich der älteste [Handels-] Einsatz von Brennstoffzellen in der Raumfahrt", sagte Drzal, arbeitet auf Materialien, die Fahrzeuge leichter und sparsamer machen. Während NASA sich leisten konnten, praktisch jeden Preis bezahlen, für Privatfahrzeuge, sagte "Sie benötigen Brennstoffzellen, die nicht nur effizient, sondern auch kostengünstig," Drzal Leben Wissenschaft.

Heute stehen zwei Brennstoffzellen-Fahrzeuge auf dem Markt: Hyundai Tucson (ix35 FCEV) und der Toyota-Mirai. Derzeit gibt es zehn öffentlichen Wasserstoff-Tankstellen in Kalifornien, in Connecticut und South Carolina, nach dem US Department of Energy. Und mehrere Dutzend mehr unter Entwicklung in Kalifornien Litster, sagte.

Elektro vs. Brennstoffzelle?

Elektrofahrzeuge bieten eine viel versprechende Alternative zum Verbrennungsmotor Fahrzeuge, weil sie nicht direkt fossiler Brennstoffe verbrennen. Sie sind auch fähig, unmittelbares Drehmoment und glatter Beschleunigung als herkömmliche Autos zu produzieren.

Aber Elektrofahrzeuge sind nicht unbedingt viel umweltfreundlicher als herkömmliche Verbrennung Fahrzeuge. Kommt der Strom verwendet, um das Elektrofahrzeug aufladen aus einem Kohlekraftwerk, sagte es ist schmutziger als sogar die schlimmsten Verbrennungsmotor Fahrzeug, z. B. Peng. Die gleiche Argumentation gilt für Brennstoffzellen – sie sind nur so sauber wie die Quelle des Wasserstoffs, die sie verwenden.

Elektrofahrzeuge sind auch durch das Angebot begrenzt, fahren sie mit einer einzigen Batterieladung. Für Kurzstrecken-pendeln Dies ist kein Problem, aber längere Touren erfordern längere Zeit aufladen. Batterie tauschen – in die leere Batterien für eine vollständig geladene eine ausgetauscht wird – ist eine mögliche Lösung, und Tesla Motors hat damit begonnen, die Verwendung dieser Option.

Akku-Technologie hat sich dramatisch verbessert, aber "Batterien sind immer noch zu schwer und zu teuer und haben nicht genügend Energie, wodurch eine kürzere Reichweite," Peng sagte. Aber er fügte hinzu, dass der Preis des Akkus hat sich in den letzten 10 Jahren deutlich kommen.

Brennstoffzellen-Fahrzeuge haben nicht die gleichen Bereich Einschränkungen als batteriebetriebene Fahrzeuge, weil sie einfach mehr (Wasserstoff) speichern können. Die wichtigsten Nachteile der heutigen Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge sind der Mangel an ausreichender Infrastruktur für Wasserstoff tanken, und die Kosten für die Katalysatoren, Litster sagte.

Platin ist eines der am häufigsten verwendeten Katalysatoren für Brennstoffzellen, aber es ist sehr teuer, Litster sagte. Er und seine Kollegen arbeiten zu Platin mehr effizient, während andere Forscher Katalysatoren kostengünstigere Materialien entwickeln.

Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge einen Vorsprung auf Brennstoffzellen-Fahrzeuge haben, sind beide Technologien rasant voran. Es wird interessant sein zu sehen, wo sie fünf Jahre ab jetzt, sagte Litster.

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