Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı bilim adamları, Enerji Bakanlığı ulusal laboratuvarlarının bir konsorsiyumu aracılığıyla, ağır hizmet araçları veya HDV için emisyonsuz hidrojen yakıt hücresi teknolojisinin ticarileştirilmesini sağlayan çözümler sağlamak için uzmanlıklarını kullanıyorlar. Benzinle çalışan içten yanmalı motorlara uygun bir alternatif olan hidrojen yakıt hücreleri, karşılaştırılabilir bir kullanıcı deneyimi ile sürdürülebilir, temiz enerji sağlayabilir.
Nanofaz Malzeme Bilimleri Merkezi’nde gelişmiş mikroskopi ve spektroskopi kullanarak yakıt hücresi katalizörlerini ve elektrot yapılarını inceleyen bir bilim insanı olan ORNL’den David Cullen, “HDV pazarında hidrojen teknolojisinin benimsenmesi, yaygın kullanımı başlatan bir atılım olduğunu kanıtlayabilir” dedi . “Hidrojen yakıt hücreleri , kamyon taşımacılığı endüstrisi için idealdir çünkü yakıt ikmali süresi ve sürüş aralığı benzinle çalışan kamyonlarla karşılaştırılabilir ve seyahat rotaları tahmin edilebilirdir ve bu da bir yakıt ikmal altyapısı geliştirmenin önündeki engeli azaltır.”
Hidrojen yakıt hücreleri, lityum pil veya dizel yakıttan daha yüksek miktarda birim kütle başına enerji içerir . Bir kamyon, ağırlığı önemli ölçüde artırmadan daha yüksek miktarda enerjiye sahip olabilir – bu, ağırlık cezası politikaları olan uzun yol kamyonları için önemli bir husustur.
Ekim 2020’de DOE Hidrojen ve Yakıt Hücresi Teknolojileri Ofisi veya HFTO, araştırma ve geliştirme yoluyla HDV pazarında yakıt hücresi benimseme fırsatlarını desteklemek ve DOE’nin H2 @ ile uyum sağlamak için Milyon Mil Yakıt Hücreli Kamyon Konsorsiyumu veya M2FCT’yi başlattı. Ekonomideki birçok sektörde temiz ve uygun fiyatlı hidrojen için ölçeklendirme vizyonu. Beş ulusal laboratuvardan oluşan M2FCT, kamyon taşımacılığı endüstrisinin verimlilik, dayanıklılık ve maliyet gereksinimlerini karşılamak için çalışmaktadır. Beş yıl boyunca HFTO tarafından finanse edilen 50 milyon ABD doları ile ekip, uzun yol kamyonları için 25.000 saat veya 1 milyon mil kullanım ömrüne sahip sistemleri göstermek için bir 2030 hedefi belirledi.
Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı bilim adamı Ahmet Kusoğlu, “Hidrojen yakıt hücreli ağır hizmet araçlarına geçiş, sera gazı emisyonlarının azaltılmasında önemli bir etkiye sahip olacaktır” dedi. Kuşoğlu, ağır hizmet araçlarının Amerika Birleşik Devletleri’ndeki araç filosunun küçük bir bölümünü oluşturduğunu ve toplam yıllık araç milinin yalnızca% 10’unu kat ettiğini belirtiyor. Ancak, Çevre Koruma Ajansı’na göre, sera gazlarının nakliye emisyonlarının% 23’üne katkıda bulunuyorlar ve ABD’de her yıl tüketilen yakıtın neredeyse dörtte birini oluşturuyorlar.
M2FCT ekibi, yakın tarihli bir Nature Energy inceleme makalesinde , teknolojinin mevcut ve gelecekteki durumunu ana hatlarıyla açıkladı ve kamyonlar, otobüsler, trenler ve deniz uygulamaları dahil olmak üzere ağır hizmet araç endüstrisinin yaygın olarak benimsemesinin önündeki zorlukları ele aldı . M2FCT koordinasyon görevlisi Cullen, makalenin ilk yazarıdır; ortak yazarlar arasında ORNL’den Karren More ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı ve Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndan M2FCT üyesi bilim adamları bulunmaktadır.
Cullen, “Bu konsorsiyumda dört sütun vardır: malzeme geliştirme, bileşen entegrasyonu, bileşen ve yakıt hücresi dayanıklılığı ve sistem analizi,” dedi. “Ama birbirleriyle kaynaşıyorlar ve birbirlerini besliyorlar. ORNL, karakterizasyon çalışmamız aracılığıyla tüm bu alanlarda çalışıyor.”
DOE Bilim Ofisi kullanıcı tesisi olan ORNL’nin Nanofaz Malzeme Bilimleri Merkezi’ni yöneten More, ORNL’nin yakıt hücresi performansını ve dayanıklılık sorunlarını daha iyi anlamak için yakıt hücresi malzemelerinin ve bileşenlerinin mikroyapısal ve mikrokimyasal analizlerindeki benzersiz yeteneklerini ve uzmanlığını uygulayacağını söyledi. atomik seviyeye kadar makroskopik.
“Ağır hizmet uygulamalarında kullanılan yakıt hücresi malzemelerinin davranışına ilişkin içgörü sağlamak için yeni karakterizasyon yöntemleri ve veri analitiği geliştirmeye devam ediyoruz” dedi. “ORNL, optimize edilmiş özelliklere sahip yeni malzemeler geliştirmek için performans ve dayanıklılık konularının anlaşılıp çözülebilmesi için malzeme yapısını, kimyasını ve özelliklerini sorgulamak için yenilikçi araçlar sağlar.”
ORNL ayrıca, membran elektrot montajı için üretim süreçlerinin nasıl ölçeklendirileceğini belirlemek için NREL ile yakından koordine edilecek olan rulodan ruloya üretim uzmanlığına katkıda bulunuyor. Cullen, ekibin geleneksel sprey kaplama veya mürekkep biriktirme prosesleri yerine rulodan ruloya proses kullanılarak elde edilebilecek yeni elektrot yapıları geliştirmeye odaklanacağını söyledi.
M2FCT, hafif hizmet tipi araçlar için yakıt hücrelerine odaklanan Yakıt Hücresi Performansı ve Dayanıklılığı veya FC-PAD konsorsiyumunun sonucundan sonra bir yön değişikliğini temsil eder.
DOE’nin HFTO’su, 2019’un sonlarında, Araç Teknolojileri Ofisi ile işbirliği içinde, Sınıf 8 uzun yol kamyonları olarak da bilinen hidrojen yakıtlı uzun yol çekici treyler kamyonları için teknik hedefler yayınladı. Bu hedefler, M2FCT araştırmacılarının artık erken aşama Ar-Ge’ye rehberlik ederek giriştikleri çalışmaları harekete geçirdi. Yakın zamanda M2FCT tarafından yayınlanan çalışmada, farklı tasarım özelliklerinin verimliliği ve dayanıklılığı nasıl etkilediğini ve hafif hizmet araçları için yapılan ilerlemelerin ağır hizmet araç gereksinimlerini karşılamak için nasıl kullanılabileceğini göstermek için bir vaka çalışması olarak Sınıf 8 uzun yol kamyonları kullanılmaktadır. .
Hidrojen yakıt hücreleri, elektrik, ısı ve su üretmek için birleşen hidrojen ve oksijen arasındaki elektrokimyasal reaksiyon yoluyla elektrik üretir. Bir yakıt hücresi yaklaşık 300 watt güç üretebilir; Bir arabanın elektrik motorunu çalıştırmak için yeterli gücü üretmek için, yakıt hücrelerinin bir yakıt hücresi yığını halinde birleştirilmesi gerekir.
DOE’nin hidrojen yakıtlı uzun yol çekici treyler kamyonlarına yönelik hedeflerini karşılamak için M2FCT araştırmacıları, hidrojen yakıt hücreleri tasarlamak arasındaki temel farkları belirlediler.hafif hizmet araçları ve ağır hizmet araçları için. ANL kimyager Deborah Myers’a göre zorluklar, “ağır hizmet araçlarının, hafif hizmet araçlarına kıyasla üç ila beş kat daha uzun ömür sürelerine ek olarak optimum verimlilik elde etmek için daha yüksek bir hücre voltajına ihtiyaç duyması ve yakıt hücresi malzemelerinin performansı ve dayanıklılığı. ” Bunun çözümleri, mevcut yakıt hücresi bileşen malzemelerinin farklı sıcaklık ve nem seviyelerinde ve daha yüksek hücre voltajlarında nasıl çalıştığını ve bozunduğunu araştıran malzeme araştırmalarını ve yeni malzemelerin entegrasyonunun bu zorlukları nasıl karşılayabileceğini inceleyen geliştirmeyi içerir.
M2FCT konsorsiyumu, yakıt hücresi verimliliği ve dayanıklılığı ile ilgili farklı uzmanlık alanlarını bir araya getirir ve endüstriyel geliştiricilerle iletişim kurar. Ekibin ilk odak noktası hidrojen yakıtlı uzun mesafeli çekici treyler kamyonları iken, M2FCT araştırmacıları ayrıca tren, denizcilik ve hatta havacılık gibi daha zorlu ağır hizmet uygulamalarında hidrojen yakıt hücrelerinin potansiyel benimsenmesi konusunda iyimser.
“Hidrojen, H2 @ Scale konseptinde yer alan çok yönlü bir enerji taşıyıcısıdır. Enerjiyi hidrojen bağlarında depolayabilirsiniz ve bu, uzun vadeli veya mevsimsel enerji depolaması için özellikle ilgi çekicidir. Bir kamyonda veya endüstriyel sektörlerde kullanabilirsiniz. , ancak şebekeye koymak için onu tekrar elektriğe dönüştürebilirsiniz, “dedi Cullen. “Enerji taşıyıcısı olarak hidrojene, sadece araçlar için değil, çığ gibi büyüyen bir ilgi görüyoruz.”
Alıntıdır bknz: Techxplore