Швейцария

Помимо акций, проводимых Евросоюзом, в Швейцарии исследования направлены на разработку SOFC и поддерживаются Федеральным офисом по энергетике (The Federal Office of Energy). Эту программу возглавляет Sulzer Hexis. Швейцарские специалисты также проводят работы по проектированию PEMFC на базе Института Пола Шеррера (Paul Scherrer Institute − PSI), в котором в течение ряда лет осуществлялись исследования. В 2000 г. исследовательская деятельность была усилена двумя новыми контрактами, по которым The Federal Office of Energy брал на себя часть финансирования. Общая годовая сумма расходов увеличилась с 0,5 млн. до 1 млн. евро в 2000 г. Деятельность по разработке и проектированию PEMFC повысилась в 2001 г. по промышленному изготовлению The PSI-PEM. Ожидается оснащение этими системами автомобилей Volkswagen и катеров.

Голландия

В 1990 г. начатое проектирование, исследование и разработки топливных SOFC и PEMFC элементов финансировались в среднем в размере 5 млн. евро ежегодно. В Голландии разработки Fuel Cells начались в 1986 г. и в основном были направлены на ER- и IR-MCFC элементы. В период с 1992 по 1996 гг. финансирование осуществлялось в размере 40 млн. евро. Группа голландских исследователей (a group of Dutch utilities − EDB) и датских исследователей (Elsam) провела полевые испытания 100 кВт системы тубулярных SOFC в Westervoort (NL) от корпорации Siemens Westinghouse Power Corporation. Общая стоимость проекта - порядка 10 млн. евро при общественной поддержке в 0,7 млн. евро. Специальная общественно правительственная поддержка была прекращена в 1999 г., вследствие этого сейчас не существует подобных национальных программ по топливным элементам. Финансовая поддержка осуществляется от общих программ. Так, деятельность по разработке SOFC и PEMFC продолжается при высоком уровне финансирования, преимущественно исследовательской организации ECN. Были начаты работы по SOFC компонентам InDEC и SPFC блокам и системам (NedStack). Проведены полевые испытания или начаты по некоторым системам SOFC и SPFC.

Дания

Датская национальная программа направлена на получение технологической базы для изготовления planar SOFC блоков для децентрализации систем электричества и отопления. 27 млн. евро было затрачено на выполнение программы за 1990-1999 гг. Новое пятилетнее продолжение включает в себя сочетание и промышленного и общественного финансирования за 2000-2002 г. в объёме 7 млн. евро.

Водород может быть получен прямым электролитическим разложением воды, выделен из природного газа, метанола, нефти, биогаза и бытовых отходов. Некоторые геологи считают, что водород в огромных количествах выделяется из недр земли в рифовых зонах, где кора планеты испытывает растяжение, и этот источник, по сути, неисчерпаем. Идея получения водорода из ископаемых топлив - нефтепродуктов и газа интересна благодаря развитой инфраструктуре их распределения. К минусам можно отнести выбросы СО₂ (на практике, чтобы получить нетоксичный углекислый газ, надо дожечь токсичный угарный).

Энергия, запасенная в водороде, может использоваться для движения автомобилей двумя способами:

1. Топливо двигателей внутреннего сгорания (ДВС) − бензиноводородные смеси и чистый водород. Здесь реальных успехов добилась фирма BMW.

2. Топливная компонента электрохимического генератора (ЭХГ) на базе топливных элементов (ТЭ) (сейчас количество исследовательских коллективов, работающих в этой области, превысило 700). Коэффициент полезного действия таких ЭХГ в 2-3 раза выше (зависит от типа установки) ДВС.

Топливный элемент − электрохимическое устройство для прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую. Процесс преобразования энергии осуществляется на электродах ТЭ объединением водорода с кислородом из воздуха без любой формы горения. Вода и высокая температура − единственные побочные продукты при использовании водорода как топливного источника. ТЭ образуют батареи топливных элементов (БТЭ).

Топливные элементы были изобретены еще в 1839 г. сэром Уильямом Гровом (William Grove). Первое свое применение они нашли в космических технологиях. С 70-х годов XX в. технология ТЭ разрабатывается для наземных систем. В 80-х годах XX в. начинается их практическое апробирование производителями автомобилей («Форд», «Дженерал-Моторс», «Тойота», «Рено», «БМВ», «Даймлер-Крайслер» и другие).

Электрохимический генератор тока − технически сложная установка. К топливному элементу должен быть обеспечен доступ водорода и кислорода, организован отвод воды. Для получения больших токов требуется быстрая реакция распада молекул газов на атомы и ионы. Имеются несколько видов ТЭ, различающихся по типу используемого материала для электролита:

1. Щелочные топливные элементы. Использование их в коммерческих целях ограничено, так как они должны работать с чистыми водородом и кислородом или с воздухом, из которого предварительно удален СО₂. Дело в том, что щелочь, взаимодействуя с углекислым газом, образует нерастворимые в щелочной среде карбонаты. Для работы в космосе, где нет атмосферы, такие генераторы приемлемы. Первый отечественный топливный элемент «Волна», появившийся в 1971 г., был именно таким. Другой недостаток щелочного элемента, свойственный всем элементам на жидких электролитах, − разбавление электролита образовывающейся водой.

2. Топливные элементы на фосфорной кислоте разрабатываются с 70-х годов. Это наиболее развитая технология, использующаяся в Японии, Европе и США для стационарных энергетических установок в зданиях, гостиницах, больницах и т.п. Однако коррозийная агрессивность электролита и высокая рабочая температура (200°С) технически усложняют систему и отрицательно влияют на срок службы установки и ее стоимость. В настоящее время на них работает несколько мегаваттных электростанций.

3. Топливные элементы на расплавленном карбонате работают при очень высоких температурах (650°С), что позволяет им использовать топливо непосредственно без топливного процессора. Жидким электролитом при высокой температуре служит расплав карбонатов лития - натрия с добавками бария и калия. Кроме технических сложностей, связанных с высокой рабочей температурой и применением расплавленного электролита, они требуют длительного промежутка времени для достижения рабочей температуры, и поэтому они больше подходят для стационарных установок. Установки с использованием топливных ячеек, работающих на расплавленном карбонате, были построены в небольших количествах в США и Японии. Опытный образец 1,8 МВт электростанции демонстрировался в США.

4. Топливные элементы на твердых окислах (Solid oxide fuel cells - SOFC) работают при чрезвычайно высоких температурах (700-1000 °С). Для автомобиля такой элемент практически непригоден: требуется слишком долгий разогрев. Они могут использовать относительно нечистые топлива, которые, например, получаются при газификации угля. Относительно простая установка (из-за твердого электролита и топливной универсальности) в сочетании с существенным временем для получения рабочей температуры и задержкой на изменения в потреблении электричества делают их подходящими для больших стационарных энергетических установок. С 1984 г. Ztek Corporation занимается разработкой генераторов, работающих по этой технологии.

5. Топливные элементы на мембране протонного обмена (Proton Exchange Membrane - РЕМ) (рис. 5.1) в качестве электролита используют твердую полимерную мембрану (тонкую пластмассовую пленку). Одновременно она не позволяет смешиваться кислороду и водороду. Электрохимические генераторы РЕМ компактны и имеют (относительно их размера) большую электрическую мощность.

Рис. 5.1.Принцип работы ТЭ на мембране протонного обмена:

анодная реакция: 2Н₂ 4Н + 4е; катодная реакция: О₂ + 4Н + 4е → 2H₂O;

суммарная реакция: 2Н₂ + О₂ 2Н₂О + электричество + тепло

Ядро топливной ячейки Ballard - мембрана электродной сборки (membrane electrode assembly - МЕА), которая вместе с электродами помещена между двумя биполярными пластинами. Пластины обычно делают из графита. Электроды, из которых состоит МЕА − анод и катод, покрыты с одной стороны тонким слоем катализатора и разделены протонной мембраной обмена (РЕМ). Одна такая ячейка дает напряжение 0,6 В. Сама мембрана изготавливается обычно из фторопластов. Проводимость протонов в ней обеспечивают сульфогруппы. Чтобы проводить ионный ток, мембрана должна набухнуть в воде. Вода не должна заливать катализатор, но и не должна давать мембране высохнуть. Если зимой после остановки генератора воду не удалить полностью, то его можно разморозить.

Поток водорода идет через каналы в пластинах электродов к аноду, где платиновый катализатор способствует его разделению на протоны и электроны. Воздушные потоки идут через каналы в пластинах электродов к катоду. Протоны водорода, которые проходят через мембрану обмена, соединяются с кислородом воздуха и электронами, возвращающимися из внешней электрической цепи, формируя чистую воду и тепло. Воздушный поток также удаляет воду, созданную как побочный продукт электрохимического процесса.

Для получения нужного количества электрической энергии отдельные ТЭ объединяют, формируя блок топливных ячеек. Увеличение количества элементов в блоке увеличивает напряжение, а увеличение площади поверхности элемента увеличивает ток. Для получения БТЭ с приемлемыми массогабаритами элементы стараются сделать как можно тоньше.

Система ТЭ с протонной мембраной обмена (РЕМ) представляет альтернативный источник энергии по отношению к традиционным технологиям с использованием аккумуляторных батарей. БТЭ являются электрохимическими устройствами, работающими без горения и без побочных продуктов загрязнения, к тому же они бесшумны. Пока есть топливо, ТЭ могут непрерывно вырабатывать электроэнергию, а резервуар может быстро повторно наполняться без процесса перезарядки (как в обычных аккумуляторных системах). Ballard Power Systems признан мировым лидером в разработке и производстве ТЭ с мембраной протонного обмена для транспорта и портативных источников энергии. Компания Ballard поставляет модули ТЭ фирмам, которые проектируют, строят и испытывают опытные образцы автомобилей с ТЭ. Она является партнером ведущих мировых автомобильных компаний, включая Daimler, Chrysler, Ford. Ballard также поставляет ТЭ фирмам Honda, Nissan, Volkswagen, Yamaha, Cinergy, Coleman Powermate и Matsushita Electric Works и некоторым другим. Из 176 пассажирских транспортных средств с ТЭ фирмой Ballard оснащены 150. Кроме того, сверхтяжелые ТЭ имеют 33 автобуса в Европе и Северной Америке, 30 совместно с European Fuel Cell Bus Project и З с корпорацией Gillig для компании Santa Clara Valley Transit Authority в Калифорнии.

Технология ТЭ развивается эволюционным путем, а опытные образцы транспортных средств обеспечивают проверку ТЭ во всем многообразии эксплуатационных режимов. Это важные шаги по пути коммерциализации ТЭ, поскольку они демонстрируют свою конкурентоспособность автомобилям с ДВС по надежности и долговечности.

В октябре 2001 г. Ballard Power Systems объявила, что успешно закончила свою программу демонстрации автобуса с ТЭ ZEbus (Zero Emission Bus - автобус нулевой токсичности) совместно SunLine Transit Agence в Thousand Palms, Калифорния, и получила хорошие результаты. В течение тринадцатимесячной эксплуатации автобус нулевой эмиссии проехал больше 24000 км с рабочим временем 865 ч. Питаемый водородом ZEbus использовал батареи топливных элементов Ballard Mark 700 Series и был одобрен California Fuel Cell Partnership. Это компания эксплуатировала в 2003 г. до 20 автобусов и 60 автомобилей на дорогах Калифорнии. В течение реализации программы были осуществлены различные модернизации, улучшающие характеристики ЭХГ на ТЭ мощностью 205 кВт Стадии 4. Эти технологические изменения были включены в проект Стадии 5, который установлен на 30 автобусах, поставляемых, начиная с 2002 г., европейским клиентам. Начав в конце 2002 г. поставку ЭХГ на ТЭ для 30 автобусов Mercedes Citaro, Ballard стала участником European Fuel Cell Bus Project.

Европейский Союз идет по пути принятия технологий ТЭ нулевой эмиссии, и эти автобусы будут поставлены в 10 европейских городов. В проекте участвуют города: Амстердам, Барселона, Мадрид, Гамбург, Штутгарт, Лондон, Люксембург, Порто, Стокгольм, Рейкьявик.

Daimler Chrysler − ведущий разработчик пассажирских транспортных средств на ТЭ (fuel cell vehicle - FCV), для этого он и его филиалы − DASA, MTU и Domier сделали существенные инвестиции в научные исследования в этой области. На примере разработок этой фирмы прослеживается эволюция автомобиля на ТЭ. В апреле 1994 г. компания запустила опытный образец, разработанный совместно с Ballard. Necar I (50 кВт) был лабораторией на колесах (рис. 5.2). Установка ТЭ занимала весь грузовой отсек. В свое время было сказано, что в течение пяти лет после запуска опытного образца FCV он будет «жизнеспособен» для коммерческого использования.

Рис 5.2. Necar 1 − лаборатория на колёсах

Во всяком случае в мае 1996 г. DaimlerChrysler и Ballard объявили о стратегическом союзе с целью объединения научных исследований и рынка ЭХГ на ТЭ для внедрения на автомобилях. Предложенный проект стоит больше 320 млн. долл. США. Daimler получил 25% акций Ballard Power Systems. Necar 3, базировавшейся на малолитражном автомобиле A-Class Daimler Chrysler, имел ТЭ Ballard и был представлен во Фракфурте на Автошоу в 1997 г. Это было первый легковой автомобиль с ТЭ, который в качестве топлива использовал водород. Было произведено существенное сокращение размеров системы ТЭ и снижение их стоимости. Necar 4 был показан Daimler Chrysler в 1999 г. Он также базировался на малолитражном автомобиле A-Class Daimler Chrysler, имел ТЭ Ballard, но мощность была увеличена до 70 кВт. Автомобиль использовал жидкий водород. Этот экологически чистый автомобиль вместо отработавших газов выпускал только водяной пар. Necar 4 Advanced, представленный в 2000 г., имел мощность 75 кВт ТЭ Ballard и использовал газообразный водород. Daimler Chrysler показал Necar 5 (рис. 5.3) в Берлине в ноябре 2000 г. Necar 5 имел мощность также 75 кВт, ТЭ фирмы Ballard, использовал метанол в качестве топлива.

Рис. 5.3. Necar 5, использовавший метанол в качестве топлива

В октябре 2000 г. Daimler Chrysler представил Jeep Commander 2 −

роскошный универсальный спортивный автомобиль (SUV) с топливными элементами. Транспортное средство имело ЭХГ Ballard с использованием на борту метанола. Никель-металлгидриднад аккумуляторная батарея использовалась как буферная и заряжалась в процессе торможения автомобиля. В августе 2001 г. Daimler Chrysler представила Mercedes-Benz Sprinter, имеющий ЭХГ на ТЭ Ballard. Компания - поставщик Hermes Versand Service проводила его эксплуатационные испытания в течение двух лет в Гамбурге, Германия.

Одной из последних разработок ученых, инженеров, конструкторов и технологов в области водородной энергетики является автомобиль на топливных элементах Honda PCX V3. Основная система энергоснабжения − ЭХГ на ТЭ фирмы Ballard. Автомобиль оснащен специальным конденсатором (емкостным накопителем энергии − Honda Ultra Capacitor), предназначенным для накопления энергии. Он подключен параллельно ЭХГ − это обеспечивает более быстрый отклик и получение большего количества энергии в сравнении с аккумуляторной батареей, используемой в более ранних моделях. Конденсатор как буферный источник заряжается при торможении автомобиля. Автомобиль Honda новой концепции будет потреблять меньше топлива, чем чисто электрический или гибридный автомобиль. Honda PCX V3 − мощность до 80 л.с. (60 кВт) и крутящий момент 272 Н∙м, заверенный ЕРА пробег 275 км без дозаправки, максимальная скорость 150 км/ч, а максимальный пробег 355 км.

В дополнение к ультраконденсатору Honda представляет в PCX V3 ряд других прогрессивных по отношению с ранними автомобилями с ТЭ решений. Они включают: меньший вес и больший (на 50%) водородный топливный бак; более легкий, компактный и мощный тяговый электродвигатель; четырехместный салон; время запуска 10 с против 10 мин; время заправки 5мин против 20 мин.

Большая полная масса − всё ещё проблема для электрических транспортных средств, и PCX V3 не является исключением. Honda заявляет, что PCX V3 имеет массу 1684 кг против 1100 кг подобного автомобиля с ДВС. При движении PCX V3 подобен небольшому, дешевому седану с передним приводом, хотя шумы привода различимы. Автомобиль демонстрирует неплохое ускорение − приблизительно 10 с при разгоне до 100км/ч, тем не менее, из-за большого веса он недостаточно быстро реагирует на задаваемую динамику.

Единственное реальное препятствие для применения водородной энергетики на транспорте − инфраструктура. Как водород будет поставляться заправочным станциям? Как он будет запасен в больших количествах? Возможно, потребуется от 10 до 20 лет, чтобы окончательно ответить на эти вопросы.

В России, тогда СССР, первое транспортное средство с использованием водорода было испытано в 1982-83 гг. Это был «РАФ» (НПП «Квант»). В.Е. Фатеев, который возглавляет работы по созданию твердополимерных ТЭ в Институте водородной энергетики РНЦ «Курчатовский институт», считает, что разрабатываемый отечественный ТЭ будет существенно дешевле зарубежных аналогов. Ученые нашли оригинальные решения и по составу мембран, и по технологии изготовления катализатора. До 40 млн. долл. США ежегодно планируется выделять на исследования по водородной энергетике. Пока единственным отечественным производителем, занимающимся разработкой автомобилей с ТЭ, является АвтоВАЗ. Его последняя разработка − «Лада Антэл-2» (рис. 5.4).

На нём установлены ЭХГ на ТЭ со щелочным электролитом. Запас водорода, хранящегося под давлением 400 атм., обеспечивает пробег на одной заправке до 350 км. Кислород поступает из воздуха, предварительно очищенного от углекислого газа, под давлением 3,3 атм. Автомобиль приводится в движение электродвигателем переменного тока мощностью 90 кВт и массой 32 кг. На его борту находится никельметаллгридная аккумуляторная батарея. В этом году АвтоВАЗ планирует изготовить «Антэл-3». Он будет оснащен ЭХГ на ТЭ с получением водорода из бензина на борту автомобиля. Для работы над этим автомобилем АвтоВАЗ привлек к сотрудничеству ряд предприятий.

Рис. 5.4. «Лада Антэл-2»

В начале 2001 г. швейцарская фирма MAN Vehicules Industriels S.A. (филиал немецкого концерна MAN Nutzfahrzeuge AG) впервые представила низкорамный городской автобус NL 263 (рис. 5.5), получивший международную номинацию «Лучший городской автобус 1999 г». Его техническая характеристика приведена ниже.

Рис. 5.5. Городской автобус NL 263 на водородном топливе

В новом автобусе дизель заменен электрическим приводом, а электроэнергия вырабатывается топливными элементами, совместно разработанными фирмами Siemens и Lmde. В топливном элементе происходит электролитический процесс − водород из баллонов и кислород воздуха преобразуется в воду и электрический ток.

Из различных вариантов топливных элементов для транспортных средств наиболее подходят разработанные фирмой Siemens элементы с протонообменной мембраной благодаря возможности их работы при низкой температуре (порядка 60-80 °С) и высокому к.п.д.

Основой силовой установки мощностью 120 кВт нового автобуса является система (четыре блока) из 640 топливных элементов с протонообменной мембраной, вырабатывающих постоянный электрический ток. Преобразователь переменного тока одновременно регулирует мощность. Два асинхронных электродвигателя, соединенных друг с другом с помощью редуктора, приводят в движение задние колеса.

Девять баллонов, выполненных из алюминия с углеродной оболочкой из ком­позиционного материала CFK и вмещающих 1548 л водорода при максимальном давлении 250 бар, размещены на крыше автобуса, а топливные элементы с аппаратом для сушки воздуха и резервуаром для воды − в заднем отсеке под полом салона (рис. 5.6). Компоненты системы охлаждения топливных элементов и электронные преобразователи мощности расположены под крышей автобуса. Первый автобус с топливными элементами был представлен в мае 2000 г. В настоящее время в эксплуатации находятся два автобуса: один − в Нюрнберге (с октября 2000 г.), другой − в Эрлангене (с января 2001 г.). В сравнении с природным газом водород является более перспективным альтернативным видом топлива. Благодаря простому процессу получения электричества методом электролиза водород, по крайней мере теоретически, является неисчерпаемым источником энергии.

Рис. 5.6. Схема энергетической установки:

1 - питание водородом от девяти баллонов, 2 - воздушный фильтр системы подачи воздуха, 3 - первичная цепь; 4 - радиатор системы охлаждения; 5 - вторичная цепь; 6 - теплообменник; 7 - блок топливных элементов, 8 - электронный силовой блок, 9 - тормозные резисторы; 10 - редуктор, 11 - задний мост, 12 - отвод воды

При этом из всех известных альтернативных источников энергии на транспорте он является самым экологически чистым. Единственными выбросами в атмосферу топливными элементами являются продукты горения смазочных масел. К.п.д. топливного элемента на основе водорода составляет 60%, что в сравнении с 40 %-ной эффективностью дизеля считается высоким показателем. К главным преимуществам водородного двигателя относятся доступность топлива, экологическая безопасность и бесшумность его работы.

Однако требуют решения такие важнейшие проблемы, как создание разветвленной сети заправочных станций, что технически сложно и дорого, увеличение запаса хода, повышение безопасности и снижение собственной массы автобуса. Поскольку испытуемые автобусы заправляются топливом в одном и том же месте, все испытания проводятся только на городских автобусах. В Мюнхене, например, была специально построена заправочная станция автобусов водородным топливом.

MAN планирует начать серийное, производство автобусов на водородном топливе не раньше 2005-2010 гг. Тем не менее, применение водорода в качестве автомобильного топлива, по-видимому, будет расширяться быстрее газового топлива, например сжиженного природного газа. Компания многие годы работает также над проектом двигателя внутреннего сгорания на водородном топливе. Проектные работы ведутся на базе серийного газового двигателя. Опытная эксплуатация трёх автобусов (двух компании MAN, одного − Neoplan) с двигателями, работающими на водородном топливе, началась в 1997 г. в аэропорту Мюнхена, а с 1999 г. после адаптации эти автобусы начали работать на регулярных рейсах. Их общий пробег к настоящему времени достиг 100 тыс. км.

Ниже представлены некоторые образцы транспортных средств ведущих мировых автомобильных фирм, на которых основной энергетической установкой являются топливные элементы.

На автосалоне в Женеве фирма «Adam Opel AG» представила компактвэн Opel Zafira Fuel Cell на топливных элементах нового поколения. На «Opel Zafira» уже применялись топливные элементы в 1998 г. На борту из метанола вырабатывался обогащенный водородом газ, который использовался для получения электрического тока. На этот раз на автомобиль установили топливные элементы седьмого поколения, которые «питаются» чистым водородом. Жидкий водород хранится при температуре -253°С в 75-литровом стальном баке диаметром 40 см и длиной около 1 м (75 л жидкого водорода весят всего 5 кг).

Бак выдерживает перегрузки до 30g и, по расчетам, не должен повреждаться даже при серьёзных авариях (в противном случае возможен сильный взрыв). Для размещения топливного бака и других систем пришлось не только пожертвовать третьим рядом сидений семиместной машины, но и приподнять на 30 мм сиденья среднего ряда, а пол багажника − на 100мм.

Рис. 5.7. Opel Zafira Fuel Cell

Электричество вырабатывается в батарее из 195 топливных элементов (ее размер − 590x270x500 мм). Батарея расположена под капотом рядом с 55-киловаттным трехфазным электромотором, который приводит передние колеса. Максимальная скорость машины 140 км/ч, разгон до 100км/ч занимает 16с, запас хода около 400 км. К.п.д. новых топливных элементов выше прежних на 15%. Конструкторам удалось добиться того, чтобы машина надежно работала даже при 40-градусных морозах (прежде при температуре воздуха -20°С топливные элементы выходили на рабочий режим в течение
6 мин).

Отделение THINK Group концерна представило прототип семейного седана с электроприводом на топливных элементах на основе метанола. Созданный на базе модели Ford Focus 2000 г. опытный образец FC5 (Fuel Cell 5^th generation − топливные элементы пятого поколения) (рисс 5.8) предназначен для демонстрации необычно высокой топливной экономичности и сверхнизкого выброса вредных веществ при пробеге, максимальной скорости и эксплуатационных качествах, присущих современным автомобилям с бензиновыми двигателями.

Располагая топливные элементы в основном под днищем автомобиля, специалисты Ford предоставили конструкторам возможность увеличить вместимость салона.

Рис. 5.8. Автомобиль FC 5 на топливных элементах и компоновка его салона

Водород, используемый в топливных элементах FC5, получают из метанола, который обладает следующими преимуществами: он широко распространён, легче поддается переработке, меньше загрязняет окружающую среду и его проще хранить. Он также является весьма эффективным источником получения водорода. Кроме того, метанол в обычных условиях хранится в жидком состоянии, таким образом, заправка автомобилей метанолом аналогична заправке бензином. Установка дополнительных ёмкостей для метанола на существующих топливозаправочных станциях очень несложная, поэтому необходимая инфраструктура для них может быть развита быстро и с минимальными затратами. Хотя метанол просто получить из природного газа, его можно извлекать из таких растительных источников, как морские водоросли, древесина, а также из органических отходов путем ферментации биомассы.

На FC5 метанол пропускается через реформер, где извлекается чистый водород, необходимый для реакции с кислородом. Газообразное водородное топливо и кислород подаются в емкость со сжатым воздухом, а затем непосредственно в компактный блок из топливных элементов фирмы Ballard Power System. В этом блоке, состоящем из нескольких сотен отдельных топливных элементов, водород и кислород вступают в реакцию, в результате чего образуются вода, электричество и выделяется тепло. Каждый элемент генерирует ток напряжением около 1 В. Постоянный ток топливных элементов преобразуется в переменный для привода электродвигателя автомобиля.

По словам одного из руководителей отделения THINK, существующие топливные системы очень тяжелые, громоздкие и дорогие, хотя и были предприняты серьёзные меры для уменьшения их размеров. Автомобиль FC5 представляет собой ещё один шаг в этом направлении. Стоимость является также проблемой, но так как экономия, обусловленная ростом масштаба производства, имеет большое значение, цена системы будет снижена до приемлемого уровня. В дополнение к FC5 отделение THINK встроило водородные топливные элементы в автомобиль Р2000, выполненный на основе Mondeo. Модель Р2000 HFC представляет собой работающий на водородном топливе электромобиль, который разработан на базе современной облегчённой опытной платформы. Этот пятиместный Р2000 HFC по габаритам немного больше, чем Ford Contour/Mondeo, однако его масса не превышает 1520 кг.

Энергетическая установка мощностью 100 кВт обеспечивает автомобилю разгон с места до 100 км/ч почти за 14 с. На автомобиле установлены три блока топливных элементов третьего поколения фирмы Ballard и та же электрическая система привода Ecostar, что и на DaimlerChrysler NECAR 4. Эти блоки массой 170 кг состоят из 400 топливных элементов каждый. Максимальная рабочая температура равна 85°С и давление 210 кПа. В качестве топлива для Р2000 HFC используется сжатый водород, но скоро для увеличения пробега будет применяться жидкий водород. Топливная экономичность, эквивалентная бензиновому двигателю, в городе составляет 3,9 л/100 км, на автостраде порядка 2,9 л/100 км, а средняя − 3,6 л/100 км. Пробег автомобиля на одной заправке достигает 160км.

Ford является лидером первой долгосрочной мировой программы испытаний легковых автомобилей на топливных элементах в Калифорнии. Калифорнийское объединение по созданию автомобилей на топливных элементах (California Fuel Cell Partnership) намерено испытать технологию и готовность рынка для таких автомобилей и одновременно исследовать проблемы инфраструктуры, выпустив порядка 45 электромобилей и автобусов на дороги Калифорнии в последующие несколько лет.

Поиск по сайту: