المعرفة

مركبة خلية الوقود

(تم التحويل من Fuel cell vehicle)

مركبة خلية الوقود (إنگليزية: fuel cell vehicle، اختصاراً FCV)، أو المركبة الكهربائية بخلية الوقود (إنگليزية: fuel cell electric vehicle، اختصاراً FCEV)، هي مركبة كهربائية تستخدم خلية وقود، بالإضافة إلى خلية صغيرة أو مكثف فائق في بعض الأحيان، لتشغيل محركها الكهربائي. بشكل عام، توُلد خلايا الوقود في المركبات الطاقة الكهربائية باستخدام الأكسجين من الهواء والهيدروجين المضغوط. معظم مركبات خلايا الوقد مصنفة كمركبة خالية من الانبعاثات، التي ينبعث منها الماء والهواء فقط. كمقارنة بمركبات الاحتراق الداخلي، تعمل مركبات الهيدروجين على تركيز الملوثات في موقع إنتاج الهيدروجين ، حيث يُشتق الهيدروجين عادةً من الغاز الطبيعي المحسن. قد ينتج عن نقل الهيدروجين وتخزينه أيضًا ملوثات.[1]

2015 تويوتا ميراي
2017 Honda Clarity Fuel Cell
2018 Hyundai Nexo
Foton BJ6123FCEVCH-1 fuel cell bus in operation

استخدمت خلايا الوقود في أنواع مختلفة من المركبات ومنها الرافعات الشوكية وخاصة في التطبيقات الداخلية حيث تكون الانبعاثات النظيفة مهمة لجودة الهواء، وتطبيقات الفضاء. كانت أول سيارة خلايا وقود الهيدروجين تصدر تجاريًا هي هيونداي ix35 FCEV وصدرت عام 2013، تلتها بعد ذلك تويوتا ميراي عام 2015 وبعدها دخلت هوندا المنافسة.[2][3] يتم تطوير خلايا الوقود وتجربتها في الشاحنات والحافلات والمراكب والعجلات وغيرهم من المركبات.

في عام 2020 كان هناك عدد محدود من البنية التحتية الهيدروجينية، فكان هناك أقل من خمسين محطة هيدروجينية للسيارات في الولايات المتحدة،[4] but لكن مع بناء العديج من المحطات الهيدروجينية خاصة في كاليفورنيا، في 2009، وحسب ما ذكرته هيدروجين ڤيو تم بيع وتأجير أكثر من 7,500 سيارة تعمل بخلايا وقود الهيدروجين.[5] يشك النقاد في مدى فعالية الهيدروجين أو جدوى سعره للسيارات مقارنة مغيره من تقنيات الانبعاثات الصفرية، في 2019 نشرت يو إس إيه توداي "ما يصعب الجدال عليه هو أن حلم خلايا وقود الهيدروجين مكتمل ولكنه سراب بالنسبة لسوق سائقي السيارات ."[6]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

وصف خلايا الوقود في المركبات والغرض منها

للمزيد من المعلومات: خلية وقود


التاريخ

 
1966 GM Electrovan[7]


التطبيقات

للمزيد من المعلومات: قائمة مركبات خلايا الوقود


السيارات

 
تويوتا ميراي 2015.


في 8 ديسمبر 2020، طرحت شركة تويوتا اليابانية، الجيل الثاني من سيارتها تويوتا ميراي، التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين، بنطاق أكبر 30%، في محاولة جديدة للترويج لتقنية انعدام الانبعاثات، وسط الطلب المتزايد على السيارات الكهربائية.[8]

فشلت تويوتا حتى الآن في جذب السائقين لمركبات خلايا الوقود (FCV)، والتي تظل تقنية متخصصة على الرغم من دعم الحكومة اليابانية لها، وسط مخاوف بشأن نقص محطات الوقود وقيم إعادة البيع وخطر انفجارات الهيدروجين.

يأتي إطلاق ميراي الجديد بعد أن أعلن رئيس الوزراء يوشي‌هيدى سوگا في أكتوبر 2020، هدفاً لخفض انبعاثات الكربون في اليابان إلى الصفر بحلول عام 2050، تماشياً مع هدف الاتحاد الأوروپي وقبل تعهد الرئيس الصيني شي جن‌پنگ بجعل بلاده "خالية من الكربون" بحلول عام 2060.

قال يوشيكازو تاناكا، كبير مهندسي تويوتا ميراي: "سيكون استخدام الهيدروجين عاملاً هاماً في تحقيق حيادية الكربون". وأضاف أن السيارة تمثل "نقطة انطلاق" لاستخدام أوسع لخلايا وقود الهيدروجين خارج السيارات.

يقول مؤيدو استخدام وقود الهيدروجين إنه أنظف من تقنيات قطع الكربون الأخرى لأن الماء والحرارة هما المنتجان الثانويان الوحيدان ويمكن تصنيعهما من مصادر، بما في ذلك الميثان والفحم والماء وحتى القمامة. كما ترى اليابان الفقيرة بالموارد أنها طريق لأمن الطاقة.

لكن مع نهاية سبتمبر، باعت تويوتا 11.100 فقط من سيارات ميراي الجيل الأول، بعد ست سنوات تقريباً من إطلاقها. تجنبت معظم شركات صناعة السيارات الأخرى هذه التكنولوجيا لصالح السيارات الكهربائية، مع تنافس شركتي هوندا وهيونداي في كوريا الجنوبية المجاورة في مركبات الهيدروجين.

لا تزال ميراي الجديدة، مثل سابقتها، تتجاوز ميزانية معظم العملاء بحوالي 5 ملايين ين (48.000 دولار) حتى بعد أكثر من 10.000 دولار من الإعانات الحكومية اليابانية.

بدلاً من إنتاج سيارة أرخص، قالت تويوتا إنها تريد جذب سائقي المسافات الطويلة - بما يكفي للقيادة لمسافة 800 كيلومتر دون التزود بالوقود - ميزات إضافية مثل ركن السيارة المستقل والتصميم الأقل والأكثر أناقة الذي تم تحقيقه عن طريق تحريك وحدة الطاقة الهيدروجينية إلى مقدمة السيارة من أسفل السيارة.

بالتزامن مع إطلاق ميراي، قالت تويوتا إنها تخطط لزيادة الطاقة الإنتاجية لجميع مركبات خلايا الوقود، بما في ذلك الحافلات والشاحنات، من 3.000 إلى 30.000 سنوياً. ومع ذلك، فإن هذا الإنتاج لا يزال بعيدًا عن مبيعات السيارات الكهربائية. في عام 2019، حيث باعت شركات صناعة السيارات 2.1 مليون سيارة كهربائية وحدها، بزيادة 40% عن العام السابق، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية.

كانت تويوتا تخطط لاستخدام الألعاب الأولمپية 2020، المؤجلة في طوكيو، لعرض تكنولوجيا خلايا الوقود الخاصة بها، مع 100 حافلة مخصصة لنقل الزوار. كما خطط منظم الألعاب لتزويد الشعلة الأولمپية بالهيدروجين.

يأتي تجديد ميراي بعد أن أعلنت تويوتا في 7 ديسمبر 2020 عن خطط لاختبار شاحنات خلايا الوقود الصغيرة مع مشغلي المتاجر الكبرى الثلاثة في اليابان سڤن أند آي، آي تتش كورگ لوسن.

قد تكون أفضل فرصة تويوتا لبيع ميراي وغيرها من مركبات خلايا الوقود في الصين المجاورة، حيث لديها شراكة لمركبات خلايا الوقود مع مجموعة گوانگ‌ژو للسيارات، ومجموعة FAW. هناك حوالي 7000 سيارة كهربائية مركبة على الطريق في أكبر سوق للسيارات في العالم، مقابل أكثر من 4 ملايين مركبة كهربائية.

أعلنت الصين في سبتمبر 2020، التي تهدف إلى توفير أكثر من مليون مركبة خلايا وقود في الخدمة بحلول عام 2030 مقارنة بالهدف الياباني البالغ 800.000، عن تدابير دعم جديدة للمركبات التي تعمل بالهواء المضغوط والتي تضمنت مطالبة المشروعات التي تتلقى دعمًا حكوميًا لزيادة عدد محطات شحن الهيدروجين وبذل الجهود لخفض أسعار الوقود.


اقتصاد الوقود

مقارنة اقتصاد الوقود بالـ MPGe لمركبات خلايا وقود الهيدروجين
متاحة للإيجار في كاليفورنيا، مرتبة من قبل وكالة حماية البيئة الأمريكية اعتباراً من أكتوبر 2020[9][10]
المركبة سنة الموديل اقتصاد
الوقود المجمع		 اقتصاد وقود
المدينة		 اقتصاد وقود
الطرق السريعة		 المدى تكلفة
الوقود السنوية
Hyundai Tucson Fuel Cell 2017 49 mpg-e 48 mpg-e 50 mpg-e 265 mi (426 km) US$1,700
Toyota Mirai 2016 66 mpg-e 66 mpg-e 66 mpg-e 312 mi (502 km) US$1,250
Honda Clarity Fuel Cell 2017 67 mpg-e 68 mpg-e 66 mpg-e 366 mi (589 km) -
ملاحظات: يحتوي كيلوجرام واحد من الهيدروجين على نفس محتوى الطاقة تقريباً المماثل لجالون واحد من البنزين في الولايات المتحدة.[11]



قائمة الموديلات المنتجة

قائمة السيارات، النصف نقل، الشاحنات، وSUVs
المُنتجة تجارياً
(1990–الحاضر)
الموديل الإنتاج MRSP الأصلي(2)
/الإيجار شهرياً
($ حالياً)		 النطاق
 ملاحظات
موديلات قيد المنتجة
 
Honda FCX-V4		 2002-2007
للإيجار فقط
US$11,500[12]
160 mi (260 km)[13]
to 190 mi (310 km)[14]
 First fuel-cell vehicle to be approved for American roads by the Environmental Protection Agency and the California Air Resources Board, with subsequent leasing in California. Also approved for Japanese roads by Japan's Ministry of Land, Infrastructure and Transport.[15] Approximately 30 leased in the Los Angeles area and Tokyo.[16] Leasing later expanded to 50 states.[14]
 
Ford Focus FCV		 2003-2006
للإيجار فقط
غير معروف
200 mi (320 km)[17]
 Initially planned to be leased across 50 states,[13] it was eventually only leased in California, Florida and Canada.[14]
 
Nissan X-Trail FCV 04		 2003-2013
للإيجار فقط
¥1,000,000[18]
(US$8,850)
350 km (220 mi)[18]
 Leased to businesses and government entities in Japan and California.[19][20]
 
Mercedes-Benz F-Cell (A-Class based)		 2005-2007
للإيجار فقط
غير معروف
100 mi (160 km)[17]
to 110 mi (180 km)[21]
 100 leased around the world.[22]
 
Chevrolet Equinox FC		 2007-2009
للإيجار فقط
190 mi (310 km)[23]
 تُؤجر في كاليفورنيا ونيويورك.
 
Honda FCX Clarity		 2008-2015
للإيجار فقط
US$600
280 mi (450 km)[24]
later 240 mi (390 km)[25]
and 231 mi (372 km)[26]
 تؤجر في الولايات المتحدة، أوروپا واليابان.
 
Mercedes-Benz F-Cell (B-Class based)		 2010-2014
للإيجار فقط
US$850
190 mi (310 km)[25]
 تؤجر في جنوب كاليفورنيا.[25]
 
Hyundai Tucson FCEV (ix35)		 2014–2018
للإيجار فقط
US$599[27]
265 mi (426 km)[28]
 تؤجر في كوريا الجنوبية، كاليفورنيا، أوروپا وڤانكوڤر.
موديلات منتجة
 
تويوتا ميراي		 2015–الحاضر
البيع والإيجار
US$58,500[29]
312 mi (502 km)[28]
 Sold and leased in Japan, California, Europe, Québec and United Arab Emirates. اعتبارا من 15 فبراير 2017 (2017-02-15), global sales totaled 2,840 units since inception.[30]
 
Honda Clarity		 2016–present
Leasing only
US$369[31]
300 mi (480 km)[31]
 Leased in Japan, Southern California, Europe.[31][32]
 
Hyundai Nexo		 2018–present
Sales and leasing
US$58,300[33]
370 mi (600 km)[34]
 Sold in South Korea, California, and Europe.




. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

خلايا وقود مدعومة بمصلح الإيثانول

الحافلات

انظر أيضاً: حافلة خلية الوقود
 
حافلة خلية وقود من مرسيدس بنز.


الرافعات الشوكية

انظر أيضاً: رافعة شوكية بخلية وقود


الدراجات والدراجات البخارية

 
Yamaha FC-me motorcycle.


الطائرات

انظر أيضاً: طائرة تعمل بالهيدروجين
 
The Boeing Fuel Cell Demonstrator powered by a hydrogen fuel cell.


الزوارق

مقال رئيسيs: سفينة الهيدروجين and زورق خلية الوقود
 
The Hydra fuel cell boat.


الغواصات

انظر أيضاً: الغواصة الألمانية يو-31 (إس181)

القطارات

مقال رئيسي: Hydrail
 
Debut of the Alstom Coradia iLint at InnoTrans 2016



الشاحنات

البنية التحتية للهيدروجين

مقال رئيسيs: البنية التحتية للهيدروجين, طريقة هيدروجين ريع, and محطة هيدروجين


الأكواد والمعايير

مركبة خلية الوقود هو تصنيف ضمن أكواد ومعايير خلية الوقود.[35]

البرامج الأمريكية

التكلفة

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الآثار البيئية

نقد

انظر أيضاً

الهوامش

  1. ^ "How Do Hydrogen Fuel Cell Vehicles Work?", Union of Concerned Scientists, accessed July 24, 2016
  2. ^ "The World’s First Mass-Production of FCEV", accessed November 18, 2018
  3. ^ "Hyundai ix35 Fuel Cell", accessed November 18, 2018
  4. ^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة AFDC
  5. ^ Sampson, Joanna (October 15, 2019). "More than 7,500 FCEVs in California". Hydrogen View. Retrieved November 22, 2019.
  6. ^ Hoium, Travis. "What's the future of the auto industry? Hydrogen cars appear to give way to electric", The Motley Fool, December 6, 2019
  7. ^ John W. Fairbanks (August 30, 2004). "Engine Maturity, Efficiency, and Potential Improvements" (PDF). Diesel Engine Emission Reduction Conference Coronado, California. US Department of Energy. p. 10. Archived from the original (PDF) on July 11, 2012. Retrieved December 2, 2010.
  8. ^ "Toyota unveils new fuel cell car in fresh push on hydrogen technology". رويترز. 2020-12-08. Retrieved 2020-12-09.
  9. ^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة FCVs
  10. ^ "Honda Clarity Fuel Cell Boasts EPA 366-Mile Range Rating, Best of Any Zero-Emission Vehicle" (Press release). Torrance, California: Honda News. 2016-10-24. Retrieved 2016-10-25.
  11. ^ "Appendix E – The Starting Point: A Discussion Paper Describing a Proposed Method of Sale and Quality Specification for Hydrogen Vehicle Fuel" (PDF). U.S. National Work Group Meeting for the Development of Commercial Hydrogen Measurement Standards. National Institute of Standards and Technology. June 19, 2008. Archived from the original (PDF) on June 8, 2011.
  12. ^ http://www.abc.net.au/science/articles/2002/12/20/750598.htm
  13. ^ أ ب https://web.archive.org/web/20040911050214/http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_sbs.shtml
  14. ^ أ ب ت https://web.archive.org/web/20041209034248/http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_sbs.shtml
  15. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2016-04-08. Retrieved 2016-03-28.{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  16. ^ http://goliath.ecnext.com/coms2/gi_0199-1888886/Honda-Fuel-Cell-Vehicle-First.html
  17. ^ أ ب https://web.archive.org/web/20051124134253/http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_sbs.shtml
  18. ^ أ ب "Archived copy". Archived from the original on 2016-04-07. Retrieved 2016-03-28.{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  19. ^ http://www.nissan-global.com/EN/ENVIRONMENT/CAR/FUEL_BATTERY/DEVELOPMENT/FCV/
  20. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2016-04-06. Retrieved 2016-03-28.{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  21. ^ https://web.archive.org/web/20061202085047/http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_sbs.shtml
  22. ^ http://www.easier.com/5440-mercedes-benz-a-class-f-cell-vehicle-to-visit-london.html
  23. ^ https://web.archive.org/web/20090813020701/http://fueleconomy.gov/feg/fcv_sbs.shtml
  24. ^ https://web.archive.org/web/20081208100817/http://www.fueleconomy.gov/Feg/fcv_sbs.shtml
  25. ^ أ ب ت https://web.archive.org/web/20101226074951/http://fueleconomy.gov/feg/fcv_sbs.shtml
  26. ^ https://web.archive.org/web/20150127204415/http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_sbs.shtml
  27. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2016-03-24. Retrieved 2016-03-28.{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  28. ^ أ ب http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_sbs.shtml
  29. ^ http://www.edmunds.com/toyota/mirai/2016/
  30. ^ Chang-Ran Kim (2017-02-15). "Toyota to recall all 2,800 Mirai fuel cell cars on the road" (Press release). Reuters. Retrieved 2017-02-19.
  31. ^ أ ب ت http://insideevs.com/honda-delivers-first-clarity-fuel-cell-sedan-in-japan
  32. ^ http://www.hybridcars.com/six-honda-clarity-fuel-cells-delivered-to-support-eus-hyfive-initiative/
  33. ^ http://www.edmunds.com/hyundai/nexo/2019/
  34. ^ https://www.autoevolution.com/news/2019-hyundai-nexo-fuel-cell-vehicle-features-370-miles-of-range-122672.html
  35. ^ "FC Vehicle standards". Fuelcellstandards.com. Archived from the original on 2011-07-11. Retrieved 2011-07-19.

المصادر

Carr. "The power and the glory: A special report on the future of energy", page 11. The Economist, 2008.

وصلات خارجية

تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=مركبة_خلية_الوقود&oldid=2256849"