На недавнем обзорном мероприятии, прошедшем в Сеуле, Hyundai Motor намекнула о создании нового поколения топливных элементов для транспортных средств, немного опередив своим заявлением начало официального выпуска внедорожников на водородном топливе, который планировалось начать в следующем году. Новый внедорожник является второй серийно выпускаемой моделью автомобиля, которая использует четвертое поколение водородных топливных элементов.
Топливный элемент – это электрохимическое устройство, которое преобразует водород в электричество и тепло посредством взаимодействие с катализатором и кислородом. Вода – это единственный продукт переработки топливного элемента, что делает его экологически чистым.
Старший вице-президент по экологическим технологиям Hyundai Motor Group’s Ли Ки-Санг охарактеризовал электромобиль на топливном элементе (англ. fuel cell electric vehicle (FCEV)) второго поколения как – «60% улучшенную энергоэффективность системы по сравнению с автомобилем первого поколения», благодаря собственной разработке топливных и силовых компонентов транспортных средств, например, тяговых электродвигателей.
По словам Ли Ки-Санга, благодаря повышению производительности водородных топливных элементов, сокращению потребления водорода и оптимизации ключевых механизмов, Hyundai значительно улучшила эффективность автомобиля по сравнению с его предшественником — автомобилем с топливным элементом ix35 (известным в США как Hyundai Tucson FCEV). Новый уровень эффективности 60% представляет собой увеличение на 9% с 51,3% в Тусоне.
Модель второго поколения ориентирована на дальность езды около 580 километров (360 миль) между дозаправками. Дальность поездки нынешнего транспортного средства Hyundai Tucson Fuel Cell составляет до 265 миль (424 км).
В отличии от тех же электромобилей, зарядка которых может занимать несколько часов, заправка автомобиля на водородном топливе занимает всего несколько минут. Осталась одна задача – найти заправочную станцию, которая продает топливо на основе водорода. Хотя такие гиганты как Toyota, Honda и General Motors также активно инвестируют в технологию водородных топливных элементов, количество водородных заправочных станций очень мало. Южная Корея планирует увеличить число водородных заправочных станций с 16 в этом году до 100 к 2020 году, для резкого увеличения продаж автомобилей на топливных элементах. Страна стремится к 2020 году иметь 10 000 автомобилей, работающих на водороде.
Максимальная мощность новой модели была увеличена на 20% по сравнению с ее предшественником, и она может похвастаться 163PS мощности (PS — Pferdestärke, немецкое измерение лошадиных сил, равная метрической лошадиной силе). Преобразована в имперскую лошадиную силу, он составит 160,8 лошадиных сил. Считается, что новый внедорожник на водородных топливных элементах улучшает способность холодного пуска автомобиля, преодолевая проблемы с запуском транспортных средств на топливных элементах при температурах ниже точки замерзания. Архитектура транспортного средства оптимизирована так, что она начинается с -30ºC (-22ºF).
Взгляд в топливную ячейку
Основными элементами топливного элемента являются мембранный электродный узел (MEA), газодиффузионный слой (GDL) и катализатор. Hyundai Motor Company разработала собственный MEA и металлический сепаратор. По словам компании, производство основных компонентов самого топливного бака привело к снижению издержек производства и расширению возможностей транспортных средств.
Мембранный электронный узел содержит материалы, необходимые для облегчения электрохимического преобразования энергии топлива в электричество. Он состоит из мембраны из полимерного электрода с электродами с обеих сторон. Водород входит с одной стороны (анод), где он вступает в реакцию с катализатором и распадается на протоны и электроны. Протон проходит через мембрану к другому электроду (катоду). Здесь они соединяются с кислородом и, с помощью катализатора, создают воду.
Электроны, которые не могут пройти через мембрану, «вытекают» из топливного элемента и используются в качестве электрической энергии.
Основной функцией газодиффузионного слоя является обеспечение проводимости и «помощь газам» при взаимодействии с катализатором. Газодиффузионный слой коммерчески доступен в различных формах, таких как углеродная бумага или углеродная ткань. Они помещаются с обеих сторон мембраны в топливный элемент. Большая площадь поверхности, обеспечиваемая GDL, увеличивает транспортировку электроэнергии от каждого отдельного участка катализатора в MEA до токоприемника.
Дополнительные улучшения
Водородное транспортное средство нового поколения имеет ряд улучшений и одно из них – увеличенная плотность топливных баков. Теперь топливный бак состоит из трех одинаковых по размерам резервуаров, в отличии от предыдущих двух различных размеров. Более высокая емкость топливных баков (масса хранения водорода на вес каждого резервуара) была достигнута за счет инноваций в конфигурации пластикового вкладыша и эффективной структуры слоев, что привело к уменьшению их толщины.
Чтобы максимизировать эффективность преобразования химической энергии в электроэнергию, Hyundai Motor Company также представила новую технологию очистки воздуха, проходящего через устройство увлажнения и газодиффузионный слой (GDL) топливных элементов. Говорят, что технология имеет способность к очистке от 97% до 99% для частиц PM-10 и PM-2,5. PM -10 представляет собой дисперсный материал диаметром 10 мкм или менее; PM -2,5 представляет собой твердые частицы диаметром 2,5 мкм или менее. Частицы PM-2.5 обычно описываются как мелкие частицы.
Новый FCEV наследует конструктивные особенности от Hyundai FE Concept, который был представлен на Женевском автосалоне в 2017 году. Машина имеет конструктивные элементы с низким сопротивлением аэродинамики.
Планы на будущее
Hyundai Motor Company собирается официально представить свое второе поколение электромобилей на водородном топливе (FCEV), а также представит официальное название модели на выставке CES 2018, которая состоится в январе в Лас-Вегасе. Компания планирует предлагать тестовые приводы в транспортных средствах, сочетающих электромобили на водородном топливе с технологией автономного движения. «Мы планируем продемонстрировать технологию автономного движения нашего FCEV на автомагистралях в начале следующего года», — говорит Ли Ки-Санг.
Hyundai Motor поставляла автомобили на топливных элементах с 2013 года и теперь продает их в 18 странах мира. Для своего нового FCEV компания подготовила систему массового производства топливных элементов в Чунджу, Корея, городе в Северной провинции Чхунчхон и в провинции, где находится Национальный университет транспорта Кореи.
Чтобы соответствовать требованиям Hyundai Motor Group по внедрению 31 «экологически чистой модели» (Hyundai Motor и Kia Motors в сочетании) к глобальным рынкам к 2020 году, компания также стремится создать линейку электромобилей (EV), начиная от небольших электромобилей и заканчивая крупным рынком роскошных автомобилей. Развитие электромобилей будет проходить в несколько этапов:
- Запуск версии компактного внедорожника на электрической тяге Kona с дальностью 390 км в первой половине 2018 года.
- Запуск модели электромобиля Genesis в 2021 году.
- Запуск серийного выпуска электромобилей для дальнего следования (500 км и более) после 2021 года.
