Når det kommer til nye energikilder, er vindkraft, vandkraft, solenergi og atomkraft alle velkendte, og de fleste af dem er darlings af kapitalmarkedet. Imidlertid er brint, som en lige så vigtig udfordrer, forblevet relativt ukendt og mangler stærk synlighed. Ikke desto mindre ændrer tiderne sig. Shanghai Import Expo i november 2021 brød dette iboende mønster. Japanske Toyota fremviste anden generation Mirai brintbrændselscelle personbil for første gang i Kina. Den kan prale af en maksimal rækkevidde på 850 kilometer og overgår flertallet af lithiumdrevne nye energikøretøjer i et enkelt slag.
I dag er den såkaldte "brintdrevet køretøj" refererer specifikt til brintbrændselscellebiler. Men i modsætning til lithium-ion-batterier er brintbrændselsceller i det væsentlige enheder, der genererer elektrisk energi gennem en kemisk reaktion mellem brint og ilt. Det ultimative biprodukt af denne kemiske reaktion er udelukkende vand, i modsætning til konventionelt brændstof køretøjer, der udsender stoffer som kuloxider, nitrogenoxider og svovloxider. Derfor betragtes brint som en energikilde, der er i stand til at opnå "nul-emissioner."
I brintbrændselsceller spiller titanium en afgørende rolle.Titaniumfremstillede bipolære plader i brintbrændselsceller har tynd tykkelse, fremragende ledningsevne, gode termiske egenskaber, høj mekanisk styrke og effektiv gasisolering. Disse egenskaber hjælper med at øge cellens effekttæthed. Japans Toyota MIRAI brændselscellebil bruger titaniumfremstillede bipolære plader. Derudover anvender gasdiffusionslaget (GDL eller PTL), der udgør 17% af elektrolysatorens omkostninger, højtydende titanium af industriel kvalitet som anodebasismateriale, hvilket muliggør opnåelse af maksimal aktivitet.
Det grundlæggende arbejdsprincip for brintbrændselsceller indebærer, at brint passerer gennem katalysatoren (platin) ved cellens positive elektrode, hvor det nedbrydes til elektroner og brintioner. Hydrogenionerne bevæger sig derefter gennem en protonudvekslingsmembran for at nå den negative elektrode, hvor de reagerer med ilt og danner vand og varme. Samtidig strømmer elektroner fra den positive elektrode gennem et eksternt kredsløb til den negative elektrode og genererer elektrisk energi.
Enkelt sagt kombineres brint og ilt i brændselscellen og producerer elektricitet og vand. Elektriciteten driver køretøjet, mens vand er det eneste biprodukt, der udstødes fra køretøjet.
Ud fra dette operationelle princip er de væsentlige fordele ved brintbrændselsceller tredelt:
For det første, renlighed: Det eneste biprodukt er vand, hvilket undgår kuldioxidemissioner.
For det andet sikkerhed:Den elektrokemiske proces, der driver brintbrændselsceller, mindsker risikoen for spontan forbrænding eller eksplosioner i modsætning til forbrændingsbaserede systemer.
For det tredje, bekvemmelighed: HYdrogengas kan komprimeres, hvilket letter transport og opbevaring.
Det er vigtigt at bemærke, at brændselscellen i brintdrevne køretøjer adskiller sig fra de konventionelle kemiske batterier. En brændselscelle letter en elektrokemisk reaktion mellem brint og ilt uden forbrænding, producerer vand som et biprodukt og frigiver elektrisk energi.
Den elektriske energi i brintbrændselscellekøretøjer genereres øjeblikkeligt gennem reaktionen mellem lagret brint og atmosfærisk oxygen i brændselscellestablen, i modsætning til elektriske køretøjer, der lagrer energi fra et eksternt net, før det bruges. På trods af navnet "brændselscelle" i brintbiler er deres energifrigivelsesproces derfor mere beslægtet med forbrændingsmotorer (der reagerer benzin med ekstern ilt) end energilagringsprocessen i elektriske køretøjer.
I lighed med køretøjer med forbrændingsmotorer er den dyreste komponent i et brintbrændselscellekøretøj energigenereringsanordningen snarere end energilagringsenheden (for eksempel i elektriske køretøjer er den dyreste komponent batteriet, og i batteriet er det anoden, katoden og elektrolytten). Specifikt er det brændselscellestablen i stedet for brintlagertanken.
På grund af de relativt høje omkostninger ved brintbrændselscellesystemer, især brændselscellestablen, ser den nuværende fase produktionsomkostningerne for brintkøretøjer højere end for rene elektriske køretøjer og traditionelle forbrændingsmotorkøretøjer. Denne omkostningsfaktor er fortsat en væsentlig begrænsning i udviklingen af brintbrændselscellebilindustrien.
