car >> Công nghệ tự động >  >> Bảo dưỡng ô tô
  1. Sữa chữa ô tô
  2.   
  3. Bảo dưỡng ô tô
  4.   
  5. Động cơ
  6.   
  7. Xe điện
  8.   
  9. Lái tự động
  10.   
  11. Bức ảnh ô tô

Cách hoạt động của tế bào nhiên liệu


Bạn có thể đã nghe nói về pin nhiên liệu . Năm 2003, Tổng thống Bush đã công bố một chương trình được gọi là Sáng kiến ​​Nhiên liệu Hydro (HFI) trong Bài Diễn văn Liên bang của mình. Sáng kiến ​​này, được hỗ trợ bởi luật pháp trong Đạo luật Chính sách Năng lượng năm 2005 (EPACT 2005) và Sáng kiến ​​Năng lượng Tiên tiến năm 2006, nhằm phát triển các công nghệ hydro, pin nhiên liệu và cơ sở hạ tầng để làm cho các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu trở nên thiết thực và tiết kiệm chi phí vào năm 2020. The Cho đến nay, Hoa Kỳ đã dành hơn một tỷ đô la cho việc nghiên cứu và phát triển pin nhiên liệu.

Vậy chính xác thì pin nhiên liệu là gì? Tại sao các chính phủ, các doanh nghiệp tư nhân và các tổ chức học thuật lại hợp tác để phát triển và sản xuất chúng? Pin nhiên liệu tạo ra năng lượng điện một cách yên tĩnh và hiệu quả, không gây ô nhiễm. Không giống như các nguồn điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch, các sản phẩm phụ từ pin nhiên liệu đang hoạt động là nhiệt và nước. Nhưng nó thực hiện điều này như thế nào?

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét nhanh từng công nghệ pin nhiên liệu hiện có hoặc mới nổi. Chúng tôi sẽ trình bày chi tiết cách tế bào nhiên liệu màng điện phân polyme ( PEMFC ) hoạt động và kiểm tra cách pin nhiên liệu so sánh với các hình thức phát điện khác. Chúng tôi cũng sẽ khám phá một số trở ngại mà các nhà nghiên cứu phải đối mặt để làm cho pin nhiên liệu trở nên thiết thực và phù hợp với nhu cầu sử dụng của chúng ta, đồng thời chúng ta sẽ thảo luận về các ứng dụng tiềm năng của pin nhiên liệu.

Nếu bạn muốn hiểu rõ về nó, pin nhiên liệu là một thiết bị chuyển đổi năng lượng điện hóa . Pin nhiên liệu chuyển hóa chất hydro và oxy thành nước, và trong quá trình này, nó tạo ra điện.

Một thiết bị điện hóa khác mà tất cả chúng ta đều quen thuộc là pin. Pin có tất cả các hóa chất được lưu trữ bên trong và nó cũng chuyển hóa các hóa chất đó thành điện năng. Điều này có nghĩa là cuối cùng pin sẽ "chết" và bạn có thể vứt bỏ hoặc sạc lại.

Với pin nhiên liệu, các hóa chất liên tục chảy vào tế bào để nó không bao giờ chết - miễn là có dòng hóa chất đi vào tế bào, thì dòng điện sẽ ra khỏi tế bào. Hầu hết các tế bào nhiên liệu đang được sử dụng ngày nay đều sử dụng hydro và oxy làm hóa chất.

Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét các loại pin nhiên liệu khác nhau.

Nội dung
  1. Các loại tế bào nhiên liệu
  2. Tế bào nhiên liệu màng trao đổi polyme
  3. Hiệu suất pin nhiên liệu
  4. Tiết kiệm xăng và pin
  5. Vấn đề về pin nhiên liệu
  6. Tại sao sử dụng Pin nhiên liệu?

> Các loại tế bào nhiên liệu

Pin nhiên liệu sẽ cạnh tranh với nhiều thiết bị chuyển đổi năng lượng khác, bao gồm tuabin khí trong nhà máy điện ở thành phố của bạn, động cơ xăng trên ô tô của bạn và pin trong máy tính xách tay của bạn. Động cơ đốt cháy như tuabin và động cơ xăng đốt cháy nhiên liệu và sử dụng áp suất tạo ra bởi sự giãn nở của các chất khí để thực hiện công cơ học. Pin chuyển đổi năng lượng hóa học trở lại thành năng lượng điện khi cần thiết. Pin nhiên liệu sẽ thực hiện cả hai nhiệm vụ một cách hiệu quả hơn.

Pin nhiên liệu cung cấp điện áp một chiều (dòng điện một chiều) có thể được sử dụng để cấp nguồn cho động cơ, đèn hoặc bất kỳ thiết bị điện nào.

Có một số loại pin nhiên liệu khác nhau, mỗi loại sử dụng một chất hóa học khác nhau. Pin nhiên liệu thường được phân loại theo nhiệt độ hoạt động của chúng và loại chất điện phân họ sử dụng. Một số loại pin nhiên liệu hoạt động tốt để sử dụng trong các nhà máy phát điện tĩnh. Những người khác có thể hữu ích cho các ứng dụng di động nhỏ hoặc để cung cấp năng lượng cho ô tô. Các loại pin nhiên liệu chính bao gồm:

Pin nhiên liệu màng trao đổi polyme (PEMFC)

Bộ Năng lượng (DOE) đang tập trung vào PEMFC như là ứng cử viên khả dĩ nhất cho các ứng dụng vận tải. PEMFC có mật độ năng lượng cao và nhiệt độ hoạt động tương đối thấp (dao động từ 60 đến 80 độ C hoặc 140 đến 176 độ F). Nhiệt độ hoạt động thấp có nghĩa là không mất nhiều thời gian để pin nhiên liệu nóng lên và bắt đầu tạo ra điện. Chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn về PEMFC trong phần tiếp theo.

Pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC)

Các pin nhiên liệu này phù hợp nhất cho các máy phát điện tĩnh quy mô lớn có thể cung cấp điện cho các nhà máy hoặc thị trấn. Loại pin nhiên liệu này hoạt động ở nhiệt độ rất cao (từ 700 đến 1.000 độ C). Nhiệt độ cao này làm cho độ tin cậy có vấn đề, vì các bộ phận của pin nhiên liệu có thể bị hỏng sau khi đạp xe liên tục. Tuy nhiên, pin nhiên liệu oxit rắn rất ổn định khi sử dụng liên tục. Trên thực tế, SOFC đã chứng minh tuổi thọ hoạt động lâu nhất của bất kỳ loại pin nhiên liệu nào trong các điều kiện hoạt động nhất định. Nhiệt độ cao cũng có một lợi thế:hơi nước do pin nhiên liệu tạo ra có thể được dẫn vào tuabin để tạo ra nhiều điện hơn. Quá trình này được gọi là đồng phát nhiệt và điện (CHP) và nó cải thiện hiệu quả tổng thể của hệ thống.

Pin nhiên liệu kiềm (AFC)

Đây là một trong những thiết kế lâu đời nhất dành cho pin nhiên liệu; chương trình không gian của Hoa Kỳ đã sử dụng chúng từ những năm 1960. AFC rất dễ bị ô nhiễm, vì vậy nó cần hydro và oxy tinh khiết. Nó cũng rất đắt, vì vậy loại pin nhiên liệu này khó có thể được thương mại hóa.

Pin nhiên liệu cacbonat nóng chảy (MCFC)

Giống như SOFC, các pin nhiên liệu này cũng phù hợp nhất cho các máy phát điện tĩnh lớn. Chúng hoạt động ở nhiệt độ 600 độ C, vì vậy chúng có thể tạo ra hơi nước có thể được sử dụng để tạo ra nhiều năng lượng hơn. Chúng có nhiệt độ hoạt động thấp hơn so với pin nhiên liệu oxit rắn, có nghĩa là chúng không cần những vật liệu kỳ lạ như vậy. Điều này làm cho thiết kế ít tốn kém hơn một chút.

Pin nhiên liệu axit photphoric (PAFC)

Pin nhiên liệu axit photphoric có tiềm năng sử dụng trong các hệ thống phát điện tĩnh nhỏ. Nó hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với pin nhiên liệu màng trao đổi polyme, vì vậy nó có thời gian khởi động lâu hơn. Điều này khiến nó không phù hợp để sử dụng trên ô tô.

Pin nhiên liệu metanol trực tiếp (DMFC)

Pin nhiên liệu metanol có thể so sánh với PEMFC về nhiệt độ hoạt động, nhưng không hiệu quả bằng. Ngoài ra, DMFC yêu cầu một lượng bạch kim tương đối lớn để hoạt động như một chất xúc tác, điều này làm cho các pin nhiên liệu này trở nên đắt đỏ.

Trong phần sau, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn loại pin nhiên liệu DOE dự định sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phương tiện trong tương lai - PEMFC .

Phát minh ra pin nhiên liệu

Ngài William Grove đã phát minh ra pin nhiên liệu đầu tiên vào năm 1839. Grove biết rằng nước có thể được tách thành hydro và oxy bằng cách cho một dòng điện chạy qua nó (một quá trình được gọi là điện phân ). Ông đưa ra giả thuyết rằng bằng cách đảo ngược quy trình, bạn có thể sản xuất điện và nước. Ông đã tạo ra một tế bào nhiên liệu nguyên thủy và gọi nó là pin volta khí . Sau khi thử nghiệm với phát minh mới của mình, Grove đã chứng minh giả thuyết của mình. Năm mươi năm sau, các nhà khoa học Ludwig Mond và Charles Langer đặt ra thuật ngữ pin nhiên liệu trong khi cố gắng xây dựng một mô hình thực tế để sản xuất điện.

> Tế bào nhiên liệu màng trao đổi polyme


Tế bào nhiên liệu màng trao đổi polyme (PEMFC) là một trong những công nghệ pin nhiên liệu hứa hẹn nhất. Loại pin nhiên liệu này có thể sẽ cung cấp năng lượng cho ô tô, xe buýt và thậm chí có thể là ngôi nhà của bạn. PEMFC sử dụng một trong những phản ứng đơn giản nhất của bất kỳ loại pin nhiên liệu nào. Đầu tiên, hãy xem có gì trong pin nhiên liệu PEM:

Trong Hình 1 bạn có thể thấy có bốn yếu tố cơ bản của PEMFC:

  • Cực dương , vị trí tiêu cực của pin nhiên liệu, có một số công việc. Nó dẫn các electron được giải phóng khỏi các phân tử hydro để chúng có thể được sử dụng trong một mạch ngoài. Nó có các kênh được khắc vào đó để phân tán khí hydro đều trên bề mặt của chất xúc tác.
  • Cực âm , cột dương của pin nhiên liệu, có các rãnh được khắc vào đó để phân phối oxy đến bề mặt của chất xúc tác. Nó cũng dẫn các electron từ mạch ngoài trở lại chất xúc tác, nơi chúng có thể tái kết hợp với các ion hydro và oxy để tạo thành nước.
  • Chất điện phân màng trao đổi proton . Vật liệu được xử lý đặc biệt này, trông giống như bọc nhựa nhà bếp thông thường, chỉ dẫn các ion tích điện dương. Màng ngăn các electron. Đối với PEMFC, màng phải được ngậm nước để hoạt động và duy trì ổn định.
  • Chất xúc tác là một vật liệu đặc biệt tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng của oxy và hydro. Nó thường được làm bằng các hạt nano bạch kim được phủ rất mỏng lên giấy hoặc vải cacbon. Chất xúc tác thô và xốp để diện tích bề mặt tối đa của bạch kim có thể tiếp xúc với hydro hoặc oxy. Mặt được phủ bạch kim của chất xúc tác đối diện với PEM.

Hình ảnh khí hydro điều áp (H 2 ) đi vào pin nhiên liệu ở phía cực dương. Khí này bị ép qua chất xúc tác bởi áp suất. Khi một H 2 phân tử tiếp xúc với bạch kim trên chất xúc tác, nó phân tách thành hai H + ion và hai điện tử (e - ). Các electron được dẫn qua cực dương, nơi chúng đi qua mạch bên ngoài (thực hiện công việc hữu ích như quay động cơ) và quay trở lại phía cực âm của pin nhiên liệu.

Trong khi đó, ở phía cực âm của pin nhiên liệu, khí oxy (O 2 ) đang bị ép qua chất xúc tác, nơi nó tạo thành hai nguyên tử oxy. Mỗi nguyên tử này có điện tích âm mạnh. Điện tích âm này thu hút hai H + các ion qua màng, nơi chúng kết hợp với một nguyên tử oxy và hai trong số các điện tử từ mạch ngoài để tạo thành phân tử nước (H 2 O).

Phản ứng này trong một pin nhiên liệu chỉ tạo ra khoảng 0,7 vôn. Để có được điện áp này lên đến mức hợp lý, nhiều pin nhiên liệu riêng biệt phải được kết hợp để tạo thành một ngăn xếp pin nhiên liệu . Tấm lưỡng cực được sử dụng để kết nối một pin nhiên liệu này với một pin nhiên liệu khác và chịu cả quá trình oxy hóa giảm điều kiện và tiềm năng. Một vấn đề lớn với các tấm lưỡng cực là sự ổn định. Các tấm lưỡng cực kim loại có thể bị ăn mòn và các sản phẩm phụ của quá trình ăn mòn (ion sắt và crom) có thể làm giảm hiệu quả của màng pin nhiên liệu và điện cực. Pin nhiên liệu nhiệt độ thấp sử dụng kim loại nhẹ , than chì vật liệu tổng hợp cacbon / nhiệt rắn (nhiệt rắn là một loại nhựa vẫn cứng ngay cả khi chịu nhiệt độ cao) làm vật liệu tấm lưỡng cực.

Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu có thể hiệu quả như thế nào.

Hóa học của một tế bào nhiên liệu

Phía cực dương :2H₂ → 4H⁺ + 4e⁻

Mặt catốt :O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O

Phản ứng thực :2H₂ + O₂ → 2H₂O

Đọc thêm>

> Hiệu quả sử dụng pin nhiên liệu


Giảm ô nhiễm là một trong những mục tiêu chính của pin nhiên liệu. Bằng cách so sánh ô tô chạy bằng pin nhiên liệu với ô tô chạy bằng động cơ xăng và ô tô chạy bằng pin, bạn có thể thấy pin nhiên liệu có thể cải thiện hiệu suất của ô tô ngày nay như thế nào.

Vì cả ba loại ô tô đều có nhiều bộ phận giống nhau (lốp, hộp số, v.v.), chúng tôi sẽ bỏ qua bộ phận đó của ô tô và so sánh hiệu suất cho đến thời điểm mà công suất cơ học được tạo ra. Hãy bắt đầu với chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu. (Tất cả những hiệu quả này đều là ước tính, nhưng chúng phải đủ gần để so sánh sơ bộ.)

Nếu pin nhiên liệu được cung cấp năng lượng bằng hydro tinh khiết, nó có khả năng đạt hiệu suất lên đến 80%. Tức là, nó chuyển 80% thành phần năng lượng của hydro thành năng lượng điện. Tuy nhiên, chúng ta vẫn cần chuyển đổi năng lượng điện thành công cơ học. Điều này được thực hiện bởi động cơ điện và biến tần. Một con số hợp lý cho hiệu suất của động cơ / biến tần là khoảng 80 phần trăm. Vì vậy, chúng tôi có hiệu suất 80% trong việc tạo ra điện và 80% hiệu suất chuyển nó thành năng lượng cơ học. Điều đó mang lại hiệu quả tổng thể khoảng 64 phần trăm . Mẫu xe ý tưởng FCX của Honda được cho là có hiệu suất năng lượng 60%.

Nếu nguồn nhiên liệu không phải là hydro tinh khiết, thì chiếc xe cũng sẽ cần một bộ cải tiến. Một máy cải cách biến nhiên liệu hydrocacbon hoặc rượu thành hydro. Chúng tạo ra nhiệt và tạo ra các khí khác ngoài hydro. Họ sử dụng nhiều thiết bị khác nhau để cố gắng làm sạch hydro, nhưng ngay cả như vậy, hydro thoát ra từ chúng không tinh khiết, và điều này làm giảm hiệu suất của pin nhiên liệu. Do các nhà cải cách ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng pin nhiên liệu, các nghiên cứu của DOE đã quyết định tập trung vào các loại xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro tinh khiết, bất chấp những thách thức liên quan đến sản xuất và lưu trữ hydro.

Tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu về hiệu quả của ô tô chạy bằng xăng và pin.

Hydrogen

Hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ. Tuy nhiên, hydro không tự nhiên tồn tại trên Trái đất ở dạng nguyên tố. Các kỹ sư và nhà khoa học phải sản xuất hydro tinh khiết từ các hợp chất hydro, bao gồm cả nhiên liệu hóa thạch hoặc nước. Để tách hydro từ các hợp chất này, bạn phải sử dụng năng lượng. Năng lượng cần thiết có thể ở dạng nhiệt, điện hoặc thậm chí là ánh sáng.

> Tiết kiệm xăng và pin


Hiệu suất của một chiếc xe chạy bằng xăng thấp một cách đáng ngạc nhiên. Tất cả nhiệt thoát ra khi thải hoặc đi vào bộ tản nhiệt là năng lượng lãng phí. Động cơ cũng sử dụng rất nhiều năng lượng để quay các máy bơm, quạt và máy phát điện khác nhau giúp nó tiếp tục hoạt động. Vì vậy, hiệu suất tổng thể của động cơ khí ô tô là khoảng 20 phần trăm . Tức là chỉ có khoảng 20% ​​thành phần nhiệt năng của xăng được chuyển thành công cơ học.

Xe điện chạy bằng pin có hiệu suất khá cao. Pin có hiệu suất khoảng 90 phần trăm (hầu hết các loại pin tạo ra một số nhiệt hoặc yêu cầu sưởi ấm) và động cơ điện / biến tần có hiệu suất khoảng 80 phần trăm. Điều này mang lại hiệu quả tổng thể khoảng 72 phần trăm .

Nhưng đó không phải là toàn bộ câu chuyện. Điện được sử dụng để cung cấp năng lượng cho ô tô phải được tạo ra ở một nơi nào đó. Nếu nó được tạo ra tại một nhà máy điện sử dụng quá trình đốt cháy (thay vì hạt nhân, thủy điện, năng lượng mặt trời hoặc gió), thì chỉ khoảng 40% nhiên liệu mà nhà máy điện yêu cầu được chuyển đổi thành điện năng. Quá trình sạc điện trên ô tô yêu cầu chuyển đổi điện năng xoay chiều (AC) thành điện một chiều (DC). Quá trình này có hiệu suất khoảng 90%.

Vì vậy, nếu chúng ta nhìn vào toàn bộ chu kỳ, hiệu suất của một chiếc ô tô điện là 72% đối với ô tô, 40% đối với nhà máy điện và 90% đối với việc sạc ô tô. Điều đó mang lại hiệu quả tổng thể là 26 phần trăm . Hiệu suất tổng thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào loại nhà máy điện được sử dụng. Ví dụ, nếu điện cho ô tô được tạo ra bởi một nhà máy thủy điện, thì về cơ bản nó hoàn toàn miễn phí (chúng tôi không đốt bất kỳ nhiên liệu nào để tạo ra nó) và hiệu suất của ô tô điện là khoảng 65 phần trăm .

Các nhà khoa học đang nghiên cứu và tinh chỉnh các thiết kế để tiếp tục nâng cao hiệu quả sử dụng pin nhiên liệu. Một cách tiếp cận là kết hợp xe chạy bằng pin nhiên liệu và pin. Ford Motors và Airstream đang phát triển một mẫu xe ý tưởng được hỗ trợ bởi hệ thống truyền động pin nhiên liệu lai có tên là HySeries Drive . Ford tuyên bố chiếc xe có mức tiết kiệm nhiên liệu tương đương 41 dặm / gallon. Xe sử dụng pin lithium để cung cấp năng lượng cho xe, trong khi pin nhiên liệu sẽ sạc lại pin.

Xe chạy bằng pin nhiên liệu có khả năng hiệu quả như một chiếc xe chạy bằng pin dựa vào nhà máy điện không đốt cháy nhiên liệu. But reaching that potential in a practical and affordable way might be difficult. In the next section, we will examine some of the challenges of making a fuel-cell energy system a reality.

Golden Catalysts

Nanoscale science may provide fuel cell developers with some much sought after answers. For example, gold is usually an unreactive metal. However, when reduced to nanometer size, gold particles can be as effective a catalyst as platinum.

>Fuel Cell Problems

Fuel cells might be the answer to our power problems, but first scientists will have to sort out a few major issues:

Cost

Chief among the problems associated with fuel cells is how expensive they are. Many of the component pieces of a fuel cell are costly. For PEMFC systems, proton exchange membranes, precious metal catalysts (usually platinum), gas diffusion layers, and bipolar plates make up 70 percent of a system's cost [Source:Basic Research Needs for a Hydrogen Economy]. In order to be competitively priced (compared to gasoline-powered vehicles), fuel cell systems must cost $35 per kilowatt. Currently, the projected high-volume production price is $73 per kilowatt [Source:Garland]. In particular, researchers must either decrease the amount of platinum needed to act as a catalyst or find an alternative.

Durability

Researchers must develop PEMFC membranes that are durable and can operate at temperatures greater than 100 degrees Celsius and still function at sub-zero ambient temperatures. A 100 degrees Celsius temperature target is required in order for a fuel cell to have a higher tolerance to impurities in fuel. Because you start and stop a car relatively frequently, it is important for the membrane to remain stable under cycling conditions. Currently membranes tend to degrade while fuel cells cycle on and off, particularly as operating temperatures rise.

Hydration

Because PEMFC membranes must by hydrated in order to transfer hydrogen protons, researches must find a way to develop fuel cell systems that can continue to operate in sub-zero temperatures, low humidity environments and high operating temperatures. At around 80 degrees Celsius, hydration is lost without a high-pressure hydration system.

The SOFC has a related problem with durability. Solid oxide systems have issues with material corrosion. Seal integrity is also a major concern. The cost goal for SOFC?s is less restrictive than for PEMFC systems at $400 per kilowatt, but there are no obvious means of achieving that goal due to high material costs. SOFC durability suffers after the cell repeatedly heats up to operating temperature and then cools down to room temperature.

Delivery

The Department of Energy?s Technical Plan for Fuel Cells states that the air compressor technologies currently available are not suitable for vehicle use, which makes designing a hydrogen fuel delivery system problematic.

Infrastructure

In order for PEMFC vehicles to become a viable alternative for consumers, there must be a hydrogen generation and delivery infrastructure. This infrastructure might include pipelines, truck transport, fueling stations and hydrogen generation plants. The DOE hopes that development of a marketable vehicle model will drive the development of an infrastructure to support it.

Storage and Other Considerations

Three hundred miles is a conventional driving range (the distance you can drive in a car with a full tank of gas). In order to create a comparable result with a fuel cell vehicle, researchers must overcome hydrogen storage considerations, vehicle weight and volume, cost, and safety.

While PEMFC systems have become lighter and smaller as improvements are made, they still are too large and heavy for use in standard vehicles.

There are also safety concerns related to fuel cell use. Legislators will have to create new processes for first responders to follow when they must handle an incident involving a fuel cell vehicle or generator. Engineers will have to design safe, reliable hydrogen delivery systems.

Researchers face considerable challenges. In the next section, we will explore why the United States and other nations are investing in research to overcome these obstacles.

Aromatic-based Membranes

An alternative to current perfluorosulfonic acid membranes are aromatic-based membranes. Aromatic in this case does not refer to the pleasing scent of the membrane -- it actually refers to aromatic rings like benzene, pyridine or indole. These membranes are more stable at higher temperatures, but still require hydration. What?s more, aromatic-based membranes swell when they lose hydration, which can affect the fuel cell's efficiency.

>Why Use Fuel Cells?

Why is the U.S. government working with universities, public organizations and private companies to overcome all the challenges of making fuel cells a practical source for energy? More than a billion dollars has been spent on research and development on fuel cells. A hydrogen infrastructure will cost considerably more to construct and maintain (some estimates top 500 billion dollars). Why does the president think fuel cells are worth the investment?

The main reasons have everything to do with oil. America must import 55 percent of its oil. By 2025 this is expected to grow to 68 percent. Two thirds of the oil Americans use every day is for transportation. Even if every vehicle on the street were a hybrid car, by 2025 we would still need to use the same amount of oil then as we do right now [Source:Fuel Cells 2000]. In fact, America consumes one quarter of all the oil produced in the world, though only 4.6 percent of the world population lives here [Source:National Security Consequences of U.S. Oil Dependency].

Experts expect oil prices to continue to rise over the next few decades as more low-cost sources are depleted. Oil companies will have to look in increasingly challenging environments for oil deposits, which will drive oil prices higher.

Concerns extend far beyond economic security. The Council on Foreign Relations released a report in 2006 titled "National Security Consequences of U.S. Oil Dependency." A task force detailed numerous concerns about how America's growing reliance on oil compromises the safety of the nation. Much of the report focused on the political relationships between nations that demand oil and the nations that supply it. Many of these oil rich nations are in areas filled with political instability or hostility. Other nations violate human rights or even support policies like genocide. It is in the best interests of the United States and the world to look into alternatives to oil in order to avoid funding such policies.

Using oil and other fossil fuels for energy produces pollution. Pollution issues have been in the news a lot recently -- from the film "An Inconvenient Truth" to the announcement that climate change and global warming would factor into future adjustments of the Doomsday Clock. It is in the best interest for everyone find an alternative to burning fossil fuels for energy.

Fuel cell technologies are an attractive alternative to oil dependency. Fuel cells give off no pollution, and in fact produce pure water as a byproduct. Though engineers are concentrating on producing hydrogen from sources such as natural gas for the short-term, the Hydrogen Initiative has plans to look into renewable, environmentally-friendly ways of producing hydrogen in the future. Because you can produce hydrogen from water, the United States could increasingly rely on domestic sources for energy production.

Other countries are also exploring fuel-cell applications. Oil dependency and global warming are international problems. Several countries are partnering to advance research and development efforts in fuel cell technologies. One partnership is The International Partnership for the Hydrogen Economy.

Clearly scientists and manufacturers have a lot of work to do before fuel cells become a practical alternative to current energy production methods. Still, with worldwide support and cooperation, the goal to have a viable fuel cell-based energy system may be a reality in a couple of decades.

A Fuel Cell That Runs on Waste

Environmental engineers at Pennsylvania State University developed a fuel cell that runs on wastewater. The cell uses microbes to break down organic matter. The matter in turn releases hydrogen and electrons. The fuel cell can break down approximately 80 percent of the organic matter in wastewater, and like PEMFCs the output is heat and pure water. The energy generated by the fuel cell could help power a water treatment plant pump system.

International Partnership for the Hydrogen Economy

  • Australia
  • Brazil
  • Canada
  • China
  • European Commission
  • France
  • Germany
  • India
  • Italy
  • Japan
  • Korea
  • New Zealand
  • Norway
  • Russian Federation
  • Iceland
  • United Kingdom
  • United States
Đọc thêm>

Tiết kiệm nhiên liệu tự độngCông nghệ tự động định giá nhiên liệu thay thếAutoAlternative Nhiên liệu thay thếAutoAlternative Nhiên liệu thay thế10 Ý tưởng về nhiên liệu thay thế chưa bao giờ có trong LabAutoHybrid Technology Nhiên liệu sinh học từ tảo có phải là sự thay thế khả thi cho dầu không? AutoBiofuelsCác công ty dầu mỏ có đang quảng bá năng lượng thay thế? Hoạt động của tế bào nhiên liệuAutoAlternative Nhiên liệu sinh học hoạt động như thế nàoAutoAlternative Nhiên liệu etanol có thực sự thân thiện với môi trường hơn gas không? AutoAlternative Fuels rs? AutoAlternative Nhiên liệu hoạt động như thế nào Xe chạy bằng khí đốt tự nhiênAutoAlternative FuelsE85 Ethanol Flex Fuel Tổng quanAutoAlternative Fuel Ethanol có thể làm hỏng động cơ của bạn không? AutoAlternative Nhiên liệu hàng đầu là gì và nó khác với xăng như thế nào? AutoAlternative Fuel 'for =' chck2 '> Nghiên cứu Khoa học về Nhiên liệu Thay thế Khoa học Năng lượng Sản xuất năng lượng thay thế mới rẻ nhất là gì? Khoa học Xanh Khoa học Năng lượng thay thế mới rẻ nhất là gì? Khoa học Xanh Khoa học10 Các dạng năng lượng thay thế kỳ lạScienceG Khoa học Xanh Các nhiên liệu thay thế có làm cạn kiệt nguồn cung ngô toàn cầu không?

> Nhiều thông tin hơn

Các bài viết liên quan

  • H­ow the Hydrogen Economy Works
  • Cách xe ô tô lai hoạt động
  • How Fuel Processors Work
  • Cách thức hoạt động của pin mặt trời
  • Cách động cơ ô tô hoạt động
  • How Fusion Propulsion Will Work
  • Cách những chiếc ô tô chạy bằng không khí sẽ hoạt động
  • What are all the different ways to store energy besides using rechargeable batteries?

Các liên kết tuyệt vời khác

  • Office of Basic Energy Sciences
  • Fuel Cells 2000
  • The Department of Energy's Hydrogen Program
  • Energy Efficiency and Renewable Energy

> Nguồn

  • "Basic Research Needs for the Hydrogen Economy." Office of Science, Department of Energy.http://www.sc.doe.gov/bes/hydrogen.pdf
  • Deutch, John, et al. "National Security Consequences of U.S. Oil Dependency." Independent Task Force Report No. 58.http://www.cfr.org/content/publications/attachments/EnergyTFR.pdf
  • Garland, Nancy. "Fuel Cells Sub-Program Overview." Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Dec. 19, 2008. (March 19, 2009)http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/progress08/v_0_fuel_cells_overview.pdf 
  • Goho, Alexandra. "Micropower Heats Up:Propane fuel cell packs a lot of punch." McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology.
  • Goho, Alexandra. "Special Treatment:Fuel cell draws energy from waste." McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology.
  • "Hydrogen Posture Plan." United States Department of Energy. http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells /pdfs/hydrogen_posture_plan.pdf
  • Rose, Robert. "Questions and Answers about Hydrogen and Fuel Cells." Breakthrough Technologies Institute.http://www.fuelcells.org
  • Testimony of David Garman, Under-Secretary of Energy. Committee on Energy and National Resources, United States Senate. http://www1.eere.energy.gov/office_eere/ congressional_test_071706_senate.html
  • Hoa Kỳ Department of Energy Hydrogen Programhttp://www.hydrogen.energy.gov

Xe điện

Hỏi và đáp với Arkady Fiedler

Động cơ

Nguyên nhân quá nhiệt động cơ và giải pháp khả thi

Xe điện

Phiên bản Porsche Taycan Electric GTS ra mắt- Giá bán, phạm vi

Xe điện

Đây là lý do tại sao pin BYD Blade dẫn đầu đối thủ