- 現在、米国の道路には約 15,000 台の水素自動車しかなく、そのすべてがカリフォルニアにあります。 一方、EV は数百万台に上ります。
- 電気自動車が注目を集めている一方で、大手メーカーは 2030 年までに電気自動車を主流にすることに注力していますが、水素自動車は今のところ後れを取っています。
- 水素自動車とは何か、どのように機能するか、水素自動車を運転する可能性について知っておくべきことは次のとおりです。
最近、電気自動車や、自動車からの二酸化炭素排出量を削減するための法律に関するニュースをよく耳にします。 しかし、別の種類のゼロエミッション車があります。それは、道路を走るときに水蒸気だけを排出する車です。 これは水素燃料電池自動車で、EV に関連していますが、水素自動車を他とは一線を画し、より希少なものにする特定の違いがあります。
現在までに、米国では約 250 万台の EV が販売されています。対照的に、2022 年半ばの時点で、米国の道路で見られる水素動力車は 15,000 台以下です。 それらはすべて、車を使用可能にするための小売水素燃料ステーションのネットワークを持つ唯一の州であるカリフォルニアに置かれます。
現在販売中の水素自動車
2015 年以来、ホンダ クラリティ フューエル セル、ヒュンダイ Nexo SUV、トヨタ ミライの 3 つの異なる自動車会社から、3 種類の水素自動車が販売されています。 しかし、ホンダは現在、クラリティの全モデルの生産を終了しており、ヒュンダイはこれまでに 1500 台未満の Nexo SUV を販売していません。
バッテリー電気自動車の代替として水素エネルギーに最も力を入れている会社であるトヨタは、米国で 2 世代にわたって約 10,700 台のミライ セダンを販売しましたが、一部の時期には大幅な値引きを行って移動させました。 （ホンダは、プラグインハイブリッドおよびバッテリー電気クラリティバージョンからのクラリティ燃料電池モデルの販売を分割していません。）
水素自動車とは？
水素燃料電池自動車 (略して HFCV) は、バッテリー電気自動車と同じ種類の電気モーターを使用して車輪を回転させます。 しかし、それは大きくて重いバッテリーではなく、純粋な水素 (H2) が膜を通過して空気中の酸素 (O2) と結合し、車輪と水蒸気を回す電気を生成する燃料電池スタックによって駆動されます。 これが意味するのは、燃料電池車は技術的にはシリーズ ハイブリッドであることです。そのため、燃料電池ハイブリッド電気自動車 (FCHEV) として分類されることがあります。
科学者にとって、水素は実際には燃料ではなく、エネルギー担体です。 ただし、HFCV ドライバーは、以前の信頼できるガソリン スタンドとコンセプトが非常に似ている「水素燃料ステーション」で、車両の炭素繊維高圧タンクに燃料を補給するため、その違いは無視してください。
水素は宇宙で最も一般的な元素であると聞いたことがあるかもしれません。 原子レベルではそうですが、水素が純粋な状態で見つかることは決してありません。 常に他の要素と組み合わされています。 目に見えるものと結合するその強い傾向は、それを優れたエネルギーキャリアにします. 自動車用の純粋な水素を生成するには、大量のエネルギーを使用して、天然ガス (CH4) などの化合物を純粋な H2 に「分解」し、副産物として CO2 を生成する必要があります。 (今日のほとんどの天然ガスは化石燃料に由来します。) 燃料電池を通過すると、水素は酸素と結合するとすぐに電気の形でそのエネルギーを返します。 排気管からは水蒸気 (H2O) だけが出てきます。
ホイールの後ろ
実際には、HFCV のドライバーは、バッテリー式電気自動車を運転するのとほぼ同じ体験を感じるでしょう。 トランスミッションはなく、減速時に無駄になったエネルギーを回収する回生ブレーキが搭載されています。
自動車エンジニアにとっての課題は、水素燃料電池が安定した出力で最も満足できることです。 これが、たとえばバックアップ電源の使用に適している理由です。 しかし、平均的な自動車の電力需要は、平坦な道路で安定した高速道路の速度を維持するための 15 キロワット (20 馬力) から、最大加速 60 までのおそらく 10 倍または 20 倍まで、桁違いに異なります。 mph以上。
米国で最も売れている水素自動車であるトヨタ ミライの燃料電池の定格は 90 kW (120 馬力) です。 しかし、高速道路で加速するにはそれだけでは十分ではないため、トヨタは (他の HFCV メーカーと同様に) ガソリンと電気のハイブリッド車で使用されるものと非常によく似た、高電圧で低容量のバッテリーを追加しています。 短時間の激しい加速時に補助電力を供給するために存在し、車が安定した速度で巡航している場合は過剰な燃料電池の出力から、または車が減速している場合は回生ブレーキによって再充電されます。 近年販売された 3 台の水素自動車はすべて EPA 定格の航続距離が 300 マイル以上ですが、EV と同様に高速では航続距離が大幅に低下します。
水素自動車は安全ですか？
HFCV は、他の自動車と同様に安全であると広く考えられています。 高圧タンクは、最高速度の衝突にも漏れや破損なしに耐えられるように設計されているためです。 水素懐疑論者は日常的に 1937 年のヒンデンブルグ大爆発を引き合いに出しているが、水素タンクとそのハードウェアは、衝突で車の残りの部分が破壊されたとしても生き残る可能性が高い。 これまでに販売された比較的少数の HFCV では、水素コンポーネントに特有の負傷や死亡は記録されていません。
水素燃料電池自動車の長所と短所
HFCV には、バッテリー式電気自動車と同じいくつかの利点があります。滑らかで、静かで、静かに運転できます。また、排気管から二酸化炭素やその他の有害な排気ガスを排出せず、水蒸気だけを排出します。 また、EV が持つ充電時間の問題もありません。 さらに 300 ～ 400 マイルのスティントを行うために燃料を補給するのに、わずか 5 分ほどしかかかりません。
ただし、いくつかの欠点がありますが、最も難しいのは水素燃料の入手可能性です。 10 年前の計画では、カリフォルニア州に現在までに 100 の水素ステーションを設置することが求められていましたが、実際にはその数は約 60 です。
最も問題なのは、すべてのステーションがオンラインになっており、いつでも給油できるわけではないことです。 中の「H70」の緑色の点の総数を数えることができます。 リアルタイムステーションステータスレポート カリフォルニア燃料電池パートナーシップによって維持され、特定の瞬間にどれだけの数が稼働しているかを確認できます。 多くの水素ドライバーは、そのアプリを利用して、冒険に出る前に給油場所をマッピングします。
水素ステーション
水素自動車への給油は時間の経過とともに自然に行われますが、自動車とポンプが電子的に通信できるように重いノズルを調整して適切に密閉するには、ある程度の練習が必要になる場合があります。 今日のステーションでは、再加圧のために最大 30 分間オフラインになる前に、2 台から 5 台の車両しか燃料を供給できないことがよくあります。
2019 年 6 月にサンフランシスコ ベイエリアの HFCV ドライバーが発見したように、小売店に水素を供給するためのインフラストラクチャは非常に貧弱です。 爆発により、この地域の 11 か所の水素ステーションのうち 9 か所への供給が途絶え、南カリフォルニアから何百マイルも離れた場所にある圧縮水素のタンクを一晩かけてディーゼル トラックで輸送する必要が生じました。
水素自動車に頼って通勤していた運転手は、限られた水素燃料の一部を得るのに間に合うように燃料ステーションに到着することを期待して、深夜にアラームを設定しなければなりませんでした。 トヨタは結局、車を確実に使用できなかった州全体の Mirai ドライバーに、数か月分のリース料を払い戻すことになりました。
EV と比較した場合の水素自動車の主な違いと最大の欠点は、自宅で一晩中「燃料を補給」または再充電できないという点で、ガソリン車に似ていることです。 しかし、全国に 100,000 を超える燃料ステーションが整備されているガソリン車とは異なり、水素ドライバーは、ガス自体の信頼できる供給と、利用可能で適切に動作する高圧燃料ステーションの両方に完全に依存しています。
水素燃料のコスト
水素燃料は一般大衆向けの特殊な商品であるため、小売店の小規模なネットワークは当然、高い価格を請求します。 を引用するには カリフォルニア水素ビジネス評議会、「現在、カリフォルニアの水素ステーションでは、1 キログラムの水素のコストが 10 ドルから 17 ドルの間であり、これはガソリン 1 ガロンあたり約 5 ドルから 8.50 ドルに相当します」。 (トヨタ ミライ水素自動車は、約 5 ガロンの水素を保持します。)
この不利な点を相殺するために、ホンダ、ヒュンダイ、およびトヨタはすべて、さまざまな期間、賃借人および購入者に無料の水素燃料を提供しています。 メーカーごとにわずかに異なるオファーがあります。Toyota Mirai には最大 15,000 ドルの無料の水素が含まれていますが、Hyundai Nexo には同じ 15,000 ドルの 3 年間のリースまたは最大 6 年間の所有権が含まれています。
ただし、これらのオファーの有効期限が切れると、ドライバーは独力になります。 また、水素を 1 ガロンあたり 5 ～ 8.50 ドルのガソリンと比較できる場合、EV を一晩充電すると、通常、1 ガロンあたりわずか 1 ～ 2 ドルのガソリンに相当することに注意してください。
水素自動車の整備
電気自動車と同様に、水素自動車には、販売店のサービス センターが特別な予防措置を講じる必要があります。 HFCV には、ハイブリッド、プラグイン ハイブリッド、または電気自動車と同じ高電圧バッテリー パックがありますが、1 平方インチあたり 10,000 ポンド ( psi)、またはメートル法の 700 バー。
水素タンク、燃料電池スタック、またはそれらを接続する配管を含まない水素自動車の通常のサービスは、他の車両と同じです。 しかし、これらのコンポーネントのいずれかを処理する必要がある場合、カリフォルニア州には、逃げる水素が爆発の危険を冒さないようにするための一連の規則があります.
それらには、建物から離れた特定の種類の屋外エリアで燃料の水素タンクを大部分排出することが含まれます。 次に、コンポーネントをさまざまなガスでフラッシュすることにより、システムの残りの部分から残りの水素をすべてパージします。このプロセスには 30 ～ 180 分かかります。
水素自動車の未来
あなたがカリフォルニアにいて、電気モーターで動くゼロ・エミッション車に興味があるなら、水素車は検討する価値があるかもしれません. しかし、現時点では、それはある種のリスクです。 まったく新しい燃料供給ネットワークをゼロから作成することは、自動車メーカーが想定していたよりもはるかに問題があり、費用がかかり、信頼性が低く、ドライバーにとって燃料はガソリンよりも高価です。
10,000 psi で供給される水素燃料がなければ、HFCV は大型で高価なドアストッパーにすぎません。 推測する必要がある場合、乗用車の未来は 電気の可能性が高い.