probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2021-23-2-104-115probener-1784Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGЭлектрохимические технологии для автомобилей на водородном топливеElectrochemical technologies for hydrogen powered vehiclesФилимоноваА. А.FilimonovaA. A.

Филимонова Антонина Андреевна, канд. мед. наук, доцент кафедры

Казань

Antonina A. Filimonova

Kazan

ЧичировА. А.ChichirovA. A.

Чичиров Андрей Александрович, д-р хим. наук, профессор, заведующий кафедрой «Химия и водородная энергетика»

Казань

Andrey A. Chichirov

Kazan

ЧичироваН. Д.ChichirovaN. D.

Чичирова Наталия Дмитриевна, д-р химич. наук, профессор, заведующий кафедрой «Тепловые электрические станции»

Казань

Natalya D. Chichirova

Kazan

aachichirova@mail.ruРазаковаР. И.RazakovaR. I.

Разакова Регина Иршатовна, ассистент

Казань

Regina I. Razakova

Kazan

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation202120052021232104115Copyright © Филимонова А.А., Чичиров А.А., Чичирова Н.Д., Разакова Р.И., 20212021Филимонова А.А., Чичиров А.А., Чичирова Н.Д., Разакова Р.И.Filimonova A.A., Chichirov A.A., Chichirova N.D., Razakova R.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1784

ЦЕЛЬ. Рассмотреть используемые электрохимические технологии для производства водорода на автозаправочных станциях и функционирования двигателей гибридных электромобилей на аккумуляторных батареях с топливными элементами. Провести сравнительный анализ производства и использования энергии электрохимическими и традиционными методами на автотранспорте. МЕТОДЫ. Основаны на анализе литературных данных и проведении математических расчетов. РЕЗУЛЬТАТЫ. Для легкового электромобиля было рассчитано количество электричества, которое можно получить в топливном элементе при переработке 1 кг водорода. Показано, что удельный расход топлива для водородного электромобиля составляет в среднем 1 кг водорода на 100 км. Было проведено сравнение топливных затрат для различных типов автомобильных двигателей для текущих рыночных условий в России и странах Евросоюза. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Водород может стать экологически безопасным топливом будущего, снизить глобальную зависимость от ресурсов ископаемого топлива и уменьшить выбросы углекислого газа в транспортной отрасли. В настоящее время экологичные технологии достигли значительного прогресса, разработаны и продаются по всему миру современные автомобили различных классов на водородном топливе, причем их ценовые характеристики уже сопоставимы с имеющимися традиционными технологиями. Преимущества электрохимических технологий получения и использования водорода в автотранспортном секторе достаточные, чтобы сделать водород серьезным кандидатом в энергоносители для современных транспортных систем.

PURPOSE. Consider the electrochemical technologies used for the production of hydrogen at gas stations and the operation of hybrid electric vehicle engines on storage batteries with fuel cells. Comparative analysis of the production and use of energy by electrochemical and traditional methods in vehicles. METHODS. Based on the analysis of literature data and mathematical calculations. RESULTS. For a light electric vehicle, the calculation of the amount of electricity that can be obtained in a fuel cell by processing 1 kg of hydrogen was carried out. It has been shown that a hydrogen electric car can travel about 100 km for 1 kg of hydrogen. A comparison was made of the fuel costs for different types of automotive engines for the current market conditions in Russia and the EU countries. CONCLUSION. Hydrogen can become the environmentally friendly fuel of the future, reduce global dependence on fossil fuel resources and reduce carbon dioxide emissions from the transportation industry. Today, green technologies have made significant progress, modern vehicles of various classes on hydrogen fuel have been developed and sold around the world, and their price characteristics are already comparable to existing traditional technologies. The advantages of electrochemical technologies for the production and use of hydrogen in the road transport sector are sufficient to make hydrogen a serious energy candidate for modern transportation systems.

водородная энергетикатопливные элементыводородные автозаправочные станцииэлектрохимические технологииавтомобили на водородном топливеhydrogen energyfuel cellshydrogen filling stationselectrochemical technologieshydrogen powered vehiclesReferencesAndrews J., Shabani B. The role of hydrogen in a global sustainable energy strategy // Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment. 2014. № 3. pp. 474–489.Andrews J., Shabani B. The role of hydrogen in a global sustainable energy strategy // Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment. 2014. №3. Р. 474–489.Ball M., Weeda M. The hydrogen economy – Vision or reality? // International Journal of Hydrogen Energy. 2015. № 40. pp. 7903–7919.Ball M., Weeda M. The hydrogen economy – Vision or reality? // International Journal of Hydrogen Energy. 2015. №40. Р. 7903–7919.Филимонова А.А., Чичиров А.А., Чичирова Н.Д., Филимонов А.Г., Печенкин А.В. Перспективы развития водородной энергетики в Татарстане / Известия вузов. Проблемы энергетики. №6-2020 С.79-91Filimonova A.A., Chichirov A.A., Chichirova N.D., Filimonov A.G., Pechenkin A.V. Prospects for the development of hydrogen energy in Tatarstan / Energy problems. №6. 2020 P. 79-91.Acar C., Dincer I. The potential role of hydrogen as a sustainable transportation fuel to combat global warming // International Journal of Hydrogen Energy. 2018.Acar C., Dincer I. The potential role of hydrogen as a sustainable transportation fuel to combat global warming // International Journal of Hydrogen Energy. 2018.Köhler J., Wietschel M., Whitmarsh L., Keles D., Schade W. Infrastructure investment for a transition to hydrogen automobiles // Technological Forecasting and Social Change. 2010. № 77. pp.1237–1248.Köhler J., Wietschel M., Whitmarsh L., Keles D., Schade W. Infrastructure investment for a transition to hydrogen automobiles // Technological Forecasting and Social Change. 2010. №77. Р.1237–1248.Филимонова А.А., Чичиров А.А., Чичирова Н.Д., Филимонов А.Г., Куличихин В.В. Современные направления развития водородных энергетических технологий // Надежность и безопасность энергетики. 2019. Т.12. №2. С. 89-96.Filimonova A.A., Chichirov A.A., Chichirova N.D., Filimonov A.G., Kulichikhin V.V. Modern directions of development of hydrogen energy technologies // Reliability and safety of energy. 2019. V.12. №2. Р. 89-96.Campíñez-Romero S., Colmenar-Santos A., Pérez-Molina C., Mur-Pérez F. A hydrogen refuelling stations infrastructure deployment for cities supported on fuel cell taxi roll-out // Energy. 2018. №148. pp. 1018–1031.Campíñez-Romero S., Colmenar-Santos A., Pérez-Molina C., Mur-Pérez F. A hydrogen refuelling stations infrastructure deployment for cities supported on fuel cell taxi roll-out//Energy. 2018. №148. Р. 1018–1031.IRENA. Green Hydrogen Cost Reduction: Scaling up Electrolysers to Meet the 1.5⁰C Climate Goal / International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi. 2020.IRENA. Green Hydrogen Cost Reduction: Scaling up Electrolysers to Meet the 1.5⁰C Climate Goal / International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi. 2020.. Fischer D., Kaufmann F., Selinger-Lutz O., Voglstätter C. Power-to-gas in a smart city context - Influence of network restrictions and possible solutions using on-site storage and model predictive controls // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. №43. pp. 9483–9494.Fischer D., Kaufmann F., Selinger-Lutz O., Voglstätter C. Power-to-gas in a smart city context - Influence of network restrictions and possible solutions using on-site storage and model predictive controls // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. №43. Р. 9483–9494.Holladay J.D., Hu J., King D.L., Wang Y. An overview of hydrogen production technologies // Catalysis Today. 2009. №139. pp. 244–260.Holladay J.D., Hu J., King D.L., Wang Y. An overview of hydrogen production technologies // Catalysis Today. 2009. №139. Р. 244–260.Lee J.H., Skala G.W. Cooling system for a fuel cell stack. U.S. Patent. 2002. № 6.866.955.Lee J.H., Skala G.W. Cooling system for a fuel cell stack. U.S. Patent. 2002. №6.866.955.RU 2455394 Глухих И.Н., Челяев В.Ф., Щербаков А.Н. Электролизная система заправки водородом, работающая при высоком давлении, и способ ее эксплуатацииRU 2455394 Glukhikh I.N., Chelyaev V.F., Shcherbakov A.N. Electrolysis hydrogen refueling system operating at high pressure and method of its operation. 2012.Maus S., Hapke J., Ranong C.N., Wüchner E., Friedlmeier G., Wenger D. Filling procedure for vehicles with compressed hydrogen tanks // International Journal of Hydrogen Energy. 2008. №33. pp. 4612–4621.Maus S., Hapke J., Ranong C.N., Wüchner E., Friedlmeier G., Wenger D. Filling procedure for vehicles with compressed hydrogen tanks // International Journal of Hydrogen Energy. 2008. №33. Р. 4612–4621.Коровин Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. М.: Издательство МЭИ, 2005. 280 с.Korovin N.V. Fuel cells and electrochemical power plants. Moscow: MEI Publishing House, 2005. 280 p.Ehsani M., Gao Y., Longo S., Ebrahimi K. Modern electric, hybrid electric, and fuel cell vehicles. 2018. Third ed. New York, NY: CRC Press.Ehsani M., Gao Y., Longo S., Ebrahimi K. Modern electric, hybrid electric, and fuel cell vehicles. 2018. Third ed. New York, NY: CRC Press.Barbir F. PEM fuel cells: Theory and practice. 2013. San Diego, CA: Academic Press.Barbir F. PEM fuel cells: Theory and practice. 2013. San Diego, CA: Academic Press.Dicks A.L., Rand D.A.J. Fuel cell systems explained. 2018. Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd.Dicks A.L., Rand D.A.J. Fuel cell systems explained. 2018. Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd.Chang W.C., Huang A.Y.J., Huang D.R., Chen T.Y. An economic evaluation on the purification and storage of waste hydrogen for the use of fuel cell scooters // International Journal of Green Energy. 2016. №13. pp. 1608–1614.Chang W.C., Huang A.Y.J., Huang D.R., Chen T.Y. An economic evaluation on the purification and storage of waste hydrogen for the use of fuel cell scooters // International Journal of Green Energy. 2016. №13. Р. 1608–1614.Alavi F., Lee E., van de Wouw N., De Schutter B., Lukszo Z. Fuel cell cars in a microgrid for synergies between hydrogen and electricity networks // Applied nergy. 2017. № 192. pp. 296–304.Alavi F., Lee E., van de Wouw N., De Schutter B., Lukszo Z. Fuel cell cars in a microgrid for synergies between hydrogen and electricity networks // Applied nergy. 2017. №192. Р. 296–304.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.