Comparație între sistemele de alimentare cu pile de combustie cu hidrogen și motoarele cu ardere internă cu hidrogen

Principiul de bază al pile de combustie cu hidrogen este de a converti energia chimică găsită în combustibil în energie electrică prin reacții electrochimice. Principiul de funcționare al unei pile de combustie cu hidrogen implică descompunerea hidrogenului în electroni și ioni de hidrogen (protoni) de către un catalizator (platină) din anodul pilei de combustie. Protonii trec prin membrana de schimb de protoni către catod, unde reacționează cu oxigenul pentru a forma apă și căldură. Electronii corespunzători curg de la anod la catod printr-un circuit extern, generând energie electrică. Structura stivelor de pile de combustie cu hidrogen constă în principal din plăci bipolare, electrozi cu membrană (membrană de schimb de protoni acoperită cu un strat de catalizator), straturi de difuzie a gazelor, plăci izolatoare etc. Apoi, pe baza stivei, sisteme suplimentare, cum ar fi sistemul de aer, sistemul de hidrogen, sistemul electronic și electric și sistemul de management termic-apă, sunt integrate pentru a forma un sistem de alimentare cu pilă de combustie cu hidrogen, care este în esență un motor cu pilă de combustie cu hidrogen.

Motoarele cu ardere internă pe bază de hidrogen obțin energie prin arderea hidrogenului, iar acest tip de motor, la fel ca motoarele convenționale pe combustibil, funcționează în patru timpi: admisie, compresie, putere și evacuare, hidrogenul înlocuind combustibilii convenționali. Luând motorul Cummins ca exemplu, structura motorului cu ardere internă pe bază de hidrogen este în esență similară cu cea a unui motor pe gaz natural, care include componente precum blocul cilindrilor, arborele cotit, chiulasa, sistemul de aprindere și piesele de montare; părțile motoarelor cu ardere internă pe bază de hidrogen și ale motoarelor diesel sunt, de asemenea, parțial interschimbabile, cum ar fi blocurile cilindrilor, arborii cotiți, suporturile, carcasele volantei și alte componente de montare. Gradul ridicat de similaritate și interschimbabilitate a acestor componente poate utiliza avantajele economice ale motoarelor cu ardere internă pe bază de hidrogen Cummins, poate spori fiabilitatea echipamentelor și poate oferi un sprijin crucial în tranziția industriei către practici cu emisii reduse de carbon.

Asemănările dintre cele două necesită hidrogen și oxigen pentru a participa la reacție; Toate unitățile de stocare a combustibilului și rezervoarele de stocare a hidrogenului sunt necesare; pot alimenta vehiculul. Diferența constă în faptul că cele două generează energie în moduri diferite, ceea ce duce, de asemenea, la o diferență semnificativă în ceea ce privește eficiența, astfel încât vehiculele cu pile de combustie vor avea un kilometraj mai mare cu același consum de hidrogen; Modul în care sunt construite motoarele este, de asemenea, complet diferit; Pilele de combustie sunt mai ecologice decât motoarele cu ardere pe bază de hidrogen. În plus, nu există nicio diferență în ceea ce privește viteza de eliberare a energiei, iar atât motoarele cu ardere internă, cât și pilele de combustie pot atinge o putere mare pe termen scurt.
Comparativ cu cele două rute, avantajele pile de combustie cu hidrogen Având în vedere eficiența ridicată a conversiei, emisiile reduse de poluare și gradul ridicat de aplicare comercială, în special în ceea ce privește eficiența conversiei, eficiența termică a motoarelor pe bază de hidrogen este dificil de depășit 45%, în timp ce eficiența conversiei pilelor de combustie cu hidrogen poate ajunge la peste 60%.
Avantajele motoarelor pe bază de hidrogen sunt costul redus (aproximativ 10% din pilele de combustie), cerințele reduse privind puritatea hidrogenului și posibilitatea de a fi adaptate la motoarele pe bază de hidrogen existente. În plus, motoarele cu ardere internă pe bază de hidrogen sunt mai potrivite pentru utilizarea în vehicule comerciale, cum ar fi camioanele medii și grele, datorită eficienței lor mai mari în condiții de sarcină mare.