Är en vätebränslecellbil i din framtid?

Det finns en ny tävlande i elbilarenan, en där några stora spelare, inklusive Toyota och Honda, satsar stort. Det är bränslecellens elektriska fordon, eller FCEV.

FCEV använder sig av väte, syre och en katalysator för att göra el ombord, vilket eliminerar de tunga, skrymmande och dyra batterierna där batterielektriska bilar är beroende av.

En bränslecellsbils tank kan fyllas med komprimerad vätgas om några minuter, ungefär som att gasa upp en vanlig bil. Det är mycket snabbare än de timmar som ett batteri-elektriskt kan spendera till en elektrisk laddningssladd, och med FCEVs som kan resa 250 eller mer miles mellan fyllningar, kan de sidostepa den ångest som har dämpat konsumentens entusiasm för el.

Men hittills finns det bara två modeller på detaljhandelsmarknaden, med en tredjedel som slats för lansering i slutet av 2016. Och försäljningen är begränsad till de större Los Angeles- och San Francisco / Silicon Valley-områdena i Kalifornien, hem till nästan alla nationen är knappt handfull av vätskefyllningsstationer.

Bränslecellbilar är inte billiga. Prototypmodeller rapporterades att kosta tillverkarna en cool $ 1 miljon. Kostnaderna har minskat betydligt sedan dess, men för närvarande är FCEVs begränsade till övre inkomstkunder.

Ändå utvecklar nästan alla större automaker bränslecellsteknologi, med nästan ett dussinmodell som förväntas lanseras globalt 2020.

Det kan finnas en i din framtid, så låt oss ta en titt på vad som finns där ute och på plus och minus av en bränslecellbil.

Fordonen

Hyundai Tucson FCEV-leasingavtalet var först på marknaden, med 125 på vägen i USA sedan lanseringen i mitten av 2014. Den kompakta SUV-hyran uthyrs till 499 USD per månad i tre år, vilket inkluderar gratis bränsle, gratis underhåll och försäkring. Hyundai Tucson FCEV-kunder kan också kvalificera sig för $ 5000 från California Clean Vehicle Rebate Project.

Toyota's Mirai FCEV små sedan lanserades tidigare i år. Toyota hyr Mirai för 499 dollar i månaden i tre år, med fri bränsle och underhåll.

Medan 80% av de 270 Mirais som skickats till återförsäljare hittills har blivit uthyrda, kan du också köpa en. Toyota priser det på $ 57 500 före $ 20 500 i potentiella incitament.

Toyota-tjänstemän har sagt att eftersom bränslecellsystem är lättare skalbara än batteri-elektriska system, förväntar de sig att använda tekniken i andra modeller i framtiden, däribland större fordon än vad som för närvarande är konstruerad med batteriteknik.

Strax

Den nästa bränslecellens elektriska bil som slår på marknaden kommer att vara Hondas Clarity Fuel Cell, en midsize sedan slated för sent 2016. Företaget har sagt att det kommer att rikta sig till en månatlig leasingkostnad på knappt $ 500, baserat på ett prognostiserat klistermärke pris på cirka $ 60,000 före incitament. Honda har inte sagt om det kommer att sälja bilarna också (batteri-elektriska och plug-in hybrid versioner av Clarity kommer senare).

Ford, Nissan och Daimler - som gör Mercedes-Benz bilar - är co-utvecklande bränslecell fordonsteknik. BMW arbetar med Toyota på egen FCEV, och General Motors har samarbetat med Honda. Volkswagen, Audi och ett antal kinesiska biltillverkare menas också att utveckla bränslecell elbilar. Fordon från dessa automakers förväntas år 2020.

Bränslestationer

Från mitten av 2016 fanns det bara 23 offentliga vägtankningsstationer i USA, 20 av dem i Kalifornien. Det är därför Hyundai, Toyota och Honda begränsar försäljningen till det staten just nu. Ett dussin vägtankstationer är slated för nordöstra, från Boston till New York, med de första fyra som ska öppnas 2017.

Kaliforniens vägtrafikplan kräver att minst 60 vätgasstationer öppnas i staten år 2020, varav 50 planeras i slutet av 2017. En nyligen öppnad vätestation mellan Los Angeles och San Francisco tillåter nu bränslecellfordon att resa mellan de två områdena.

Teknologi

Bränslecellfordon kan låta futuristiska, men deras underliggande teknik är mer än 175 år gammal. NASA har använt bränsleceller för att göra el på rymdfarkoster i nästan ett halvt sekel nu, och det första moderna bränslecellfordonet - en jordbrukstraktor - introducerades 1959.

Bränslecellen från vilken de får sitt namn är en termokemisk generator som passerar trycksatt väte genom en katalysator som platina och extraherar väteelektronerna för att ge ström till bilens elmotor. Systemet kombinerar sedan vätemolekylerna med syre från luften för att kyla ner dem och släpper ut "avgaser" som en ström av vattenånga.

Väte

Vätet som gör det möjligt är inte tekniskt bränslet. Den bär bara de elektroner som är råmaterialet för den el som driver fordonet. För bilindustrin komprimeras den till 10 000 pund per kvadrattum och mäts i vikt. Ett kilo (2,2 pund) av detta komprimerade väte bär ungefär samma mängd energi som en gallon bensin.

Eftersom bränslecellens energisystem är relativt energieffektiva kan en Toyota Mirai resa mer än 300 miles mellan påfyllning av sitt 5 kg bränslesystem. Den tyngre Hyundai Tucson levererar 265 miles på 5,5 kg väte, och sortimentet av den kommande Honda Clarity har fått "mer än 300 miles" med en bränsletank som är ungefär lika stor som toyota.

Eftersom användningen av väte som bilbränsle är så ny är det svårt att jämföra det med bensinkostnaden. Toyota visar sin nuvarande kostnad på $ 14 per kilo. Mirai kan resa mer än 300 miles på sin 5 kg. Ökad användning av väte i bilar skulle sänka priset, som med något bränsle.

Medan väte är mycket brandfarligt, har test från olika vattentanktillverkare och forskare vid University of Miami (Florida) visat att olyckor som bryter mot vätsketankarna, släpper gasen uppåt, vilket innebär att alla flammor skulle riktas upp och bort från fordonet. Bensin rök, å andra sidan, är tyngre än luft och kommer att bada runt bilen i koncentrationer som kan vara explosiva. Eftersom väte är 14 gånger ljusare än luft sprider det snabbt om det inte befinner sig i ett begränsat område, till exempel ett garage.

Miljöpåverkan

Vissa bränslecellsbilragare hävdar att medan fordonen inte har några utsläpp av avgasrör, finns det ingen miljövinst för FCEVs på grund av växthusgaserna som skapas av väteproduktion, vilket är enormt energiintensivt.

De flesta offentliga studier visar emellertid att bränslecellens elektriska fordon globalt är mer effektiva och mindre miljöskadliga än bensin- och dieseldrivna fordon i en komplett jämförelse mellan bränsleproduktion och användning, jämfört med varandra.

Om inte deras väte produceras med förnybara energikällor är bränslecellbilar mindre energieffektiva än batterielektriska fordon. Föredragandena hävdar emellertid att deras större sortiment gör dem mer konsumentvänliga.

Toyota Mirai vid vägtankningsstation: foto via Toyota.

John O'Dell är en långvarig bilförfattare som har täckt alternativa bränslebilar till Los Angeles Times och Edmunds.com. Han kör nu webbplatsen The Green Car Guy. E-post: [email protected].