Аккумуляторные системы
Один аккумулятор не способен выработать электричество, достаточное для большинства нужд. Чтобы обеспечить необходимый объем, топливные элементы группируются. Размер стека зависит от необходимого количества электричества, вида топливного элемента, его размера, рабочей температуры и давления используемых газов.
В некоторых системах используется чистый водород. Однако в некоторых системах водород не очищен и используются углеводороды: метанол, бензин или дизельное топливо. Проблема с этими видами топлива в том, что они содержат молекулы сульфида водорода и сульфид карбонила. Эти молекулы могут "отравить" аккумулятор, существенно снизив его эффективность. В топливном элементе, использующем неочищенный водород или углеводородное топливо, необходим топливный процессор. Топливный процессор превращает богатое водородом топливо в форму, которая может быть использована в аккумуляторе. Вид обработки зависит от топлива. Почти чистый водород необходимо лишь профильтровать. Углеводороды нужно превратить в газообразный водород и углеродистые составляющие - так называемые продукты реформинга. В некоторых случаях эти продукты также нужно переработать чтобы удалить нечистоты, перед тем как они будут использованы в топливном элементе. Аккумуляторы, работающие при очень высоких температурах, могут выполнять реформинг внутри себя. В процессе реформинга образуется некоторое количество СО2, однако в намного меньшем объеме, чем в традиционном двигателе внутреннего сгорания.
Ток, создаваемый аккумулятором, постоянный, то есть движение электронов идет в одном направлении. Однако большинство электроприборов работают на переменном токе, который движется в обоих направлениях в чередующихся циклах. Необходимо контролировать силу тока, напряжение и частоту. Поэтому аккумулятору нужны инверторы тока и кондиционеры, чтобы адаптировать производимое электричество.
Последний элемент топливного стека - система восстановления тепла. В зависимости от вида элемента, в процессе работы генерируется от небольшого то существенного объема тепла. Это тепло можно использовать, чтобы получать пар иил вращать турбину генератора, чтобы получить дополнительное электричество. Это увеличивает КПД топливной системы.
Большинство аккумуляторов работают на водороде, полученном из ископаемого топлива. А что если мы сможем заменить ископаемое топливо возобновляемым водородным? Эта идея лежит в основе восстанавливающихся аккумуляторов. Водородное топливо будет получаться из воды. Вода, используемая при получении топлива, в процессе электролиза превратится в водород. Электричество, необходимое для этого процесса, будет получено из возобновляемых источников: энергии солнца или ветра. Такой подход может быть использован в любом виде водородного аккумулятора. Хотя этот процесс и исключает использование ископаемого топлива, а также загрязняющие выбросы, на сегодня для таких аккумуляторов не существует инфраструктуры.
Проблемы
Водородные аккумуляторы все еще далеки от повседневного использования. Проблема номер один - цена, сейчас аккумуляторы, питающие автомобили, намного дороже, чем двигатели внутреннего сгорания. Они также дороже любого источника энергии, вырабатывающего электричество. Самые общедоступные аккумуляторы стоят около 4500 долларов за киловатт; дизельный генератор стоит около 800 долларов и 1500 долларов за киловатт; турбина, работающая от природного газа, обходится в 400 долларов и менее за киловатт. Автомобильные двигатели обходятся еще дешевле: от 25 до 30 долларов за киловатт. Таким образом операционные расходы аккумуляторов нужно существенно снизить, чтобы их можно было использовать для повседневных нужд.
Цена - лишь первая проблема. Сейчас аккумуляторы зависят от ископаемого топлива, из которого получают водород. Если появится другой источник водорода, аккумуляторы станут действительно экологически чистым источником энергии.
Кроме того, мы мало знаем о том, насколько надежным будет оборудование при длительной эксплуатации, особенно в широком диапазоне температурных условий, с которыми приходится сталкиваться транспорту. Размер и вес всей системы - еще одна проблема для использования на транспорте. Помимо аккумуляторного стека, низкотемпературным системам нужен еще процессор, бак для топлива, компрессоры и экспандеры воздуха, а также датчики. Современные двигатели внутреннего сгорания более компактны.
Тепло, образуемое даже низкотемпературными элементами, необходимо использовать или охлаждать и выпускать. Наконец, пока не существует систем водородной заправки.
Все эти проблемы будут постепенно решены, но пока аккумуляторы могут использоваться лишь ограниченно.