So magisch! Diese Art von Auto nimmt „es“ auf und gibt reines Wasser ab?

Experte dieses Artikels: Qi Liya, PhD von der Peking University, Gastwissenschaftler an der Harvard University

Bei der Eröffnungszeremonie der Olympischen Winterspiele vor kurzem war jeder sicher beeindruckt von der Entzündung der Fackel. Diese fortschrittliche Beleuchtung ist die ultimative Romantik der Chinesen.

Aber wissen Sie es? Es sieht aus wie eine Ansammlung kleiner Fackeln, doch dahinter verbirgt sich jede Menge „schwarze Technik“.

Anders als bei früheren Olympischen Spielen, bei denen große Mengen Flüssigerdgas oder Propangas als Brennmaterial für die Fackeln verwendet wurden, wurde bei diesen Olympischen Winterspielen Wasserstoff als Energiequelle verwendet, wodurch zum ersten Mal in der Geschichte der Olympischen Winterspiele keinerlei Kohlendioxidemissionen verursacht wurden.

Ob es die Fackel ist, die bei der Eröffnungszeremonie das olympische Feuer entzündet, oder die über 1.100 Busse, die auf dem olympischen Wettkampfgelände herumfahren, die „Wasserstoffenergie“ wird mit großer Wirkung eingesetzt.

Was ist Wasserstoffenergie? Warum wird es in Torch verwendet? Warum kann es auch im Auto eingesetzt werden? Lassen Sie uns heute gemeinsam mehr darüber erfahren.

Warum wird für die Fackel der Olympischen Winterspiele Wasserstoffenergie verwendet?

Wasserstoffenergie ist im Wesentlichen eine Energieform, die uns verschiedene Energien für unser Leben liefert. Aus dieser Sicht ist die Rolle der Wasserstoffenergie die gleiche wie die der üblichen traditionellen Energiequellen im Leben, wie Benzin und Erdgas. Aufgrund ihrer Sauberkeit und Effizienz wird sie als „grüne Energie des 21. Jahrhunderts“ bezeichnet.

Die drei Hauptmerkmale der Wasserstoffenergie sind eine hohe Energiedichte, breite Quellen sowie Sauberkeit und geringer Kohlenstoffausstoß.

Unter denselben idealen Bedingungen ist beispielsweise bei Kohle die von 1 kg Wasserstoff freigesetzte Energie etwa fünfmal so hoch wie die von 1 kg Kohle. Gleichzeitig gibt es für die Energiegewinnung durch Wasserstoff eine große Bandbreite an Quellen. Es kann durch Reformierung fossiler Energieträger wie Kohle, Öl und Erdgas oder industrieller Nebenprodukte gewonnen oder direkt durch Wasserelektrolyse hergestellt werden. Wasserstoffenergie ist eine saubere und kohlenstoffarme Energiequelle. Das letzte Verbrennungsprodukt ist Wasser und im Gegensatz zu herkömmlicher Energie entstehen dabei keine großen Mengen an Schadstoffen und Treibhausgasen.

Daher wurde für die Fackel der Olympischen Winterspiele in Peking Wasserstoff als Energieträger gewählt, nicht nur weil Wasserstoff als Brennstoff selbst bei niedrigen Temperaturen weiterbrennen kann, sondern auch, weil Wasserstoff als Energieträger sauber ist und bei der Verbrennung keine Emissionen entstehen.

Was die Farbe der Fackelflamme bei den Olympischen Winterspielen betrifft, so brennt Wasserstoff in der Luft als hellblaue Flamme, die in der natürlichen Umgebung mit bloßem Auge kaum zu erkennen ist. Zu diesem Zweck entwickelten die Forscher Dutzende von Flammenfarben und entschieden sich schließlich für eine gelbliche Farbe.

Neben der Fackel wurde Wasserstoffenergie auch häufig in Bussen der Olympischen Winterspiele eingesetzt. Brennstoffzellenfahrzeuge, ein Vertreter der Fahrzeuge mit neuer Energie, nutzen Wasserstoffenergie als Antrieb.

Welche Vorteile haben Wasserstoffautos gegenüber reinen Elektroautos?

Ein Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug ist ein Fahrzeug, das von Wasserstoff-Brennstoffzellen angetrieben wird. Durch die chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff wird eine große Menge Energie erzeugt und so eine kontinuierliche Antriebsquelle für das Fahrzeug bereitgestellt.

Im Vergleich zu herkömmlichen Autos haben Fahrzeuge mit Wasserstoffbrennstoffzellen eine kurze Betankungszeit, eine hohe Energiedichte und ihre Emissionen bestehen aus Wasser, wodurch tatsächlich eine Null-Schadstoff- und Null-Kohlenstoff-Emission erreicht werden kann.

Screenshots der Neuigkeiten

Ein Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug ist ein Fahrzeug, das mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betrieben wird, und ein reines Elektrofahrzeug ist ein Fahrzeug, das mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben wird. Zwischen beiden bestehen erhebliche Unterschiede hinsichtlich der Bordbatterien, der Kosten, der Leistung usw.

Aus der Perspektive der Batterien sind Wasserstoffbrennstoffzellen im Wesentlichen Geräte zur Stromerzeugung. Wenn dem Auto die Energie ausgeht, kann es durch Zugabe von Wasserstoff Strom erzeugen und so jederzeit neue Energie für das Auto bereitstellen, ähnlich wie beim Nachfüllen von Benzin in ein Auto. Lithiumbatterien sind Energiespeicher. Die Energiemenge im Akkupaket bestimmt direkt, wie weit das Auto fahren kann. Wenn der Akku leer ist, dauert es einige Zeit, bis der Strom wieder im Akku gespeichert ist. Daher können Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge schneller aufgeladen werden und weiter fahren als reine Elektrofahrzeuge.

Aus der Perspektive der Automobilkosten sind Lithiumbatterien relativ einfach, die Technologie ist relativ ausgereift und eine Produktion im großen Maßstab ist zu geringen Kosten möglich. Allerdings sind Brennstoffzellenfahrzeuge technisch anspruchsvoll, wichtige Materialien müssen noch immer importiert werden und die Kosten für Wasserstofftankstellen sind wesentlich höher als die für Ladestationen für Lithiumbatterien. Daher haben reine Elektrofahrzeuge hinsichtlich der Kosten größere Vorteile.

Arbeiter betanken das Fahrzeug mit Wasserstoff. Bildquelle: Website des Organisationskomitees der Olympischen und Paralympischen Winterspiele 2022 in Peking

Im Hinblick auf den Umweltschutz sind sowohl Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge als auch reine Elektrofahrzeuge umweltfreundlich und verursachen geringe CO2-Emissionen. Die Emission von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen ist Wasser. Im Vergleich zu reinen Elektrofahrzeugen, die aufgrund unsachgemäßer Handhabung des Batterieelektrolyts anfällig für Umweltverschmutzung sind, sind Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen umweltfreundlicher.

Darüber hinaus müssen Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen während der Fahrt Hochdruckgasflaschen mitführen, was bei Kollisionen und beim Auftanken leicht zu Wasserstofflecks führen kann und somit größere Sicherheitsrisiken birgt. Bei niedrigen Temperaturen nimmt die Elektrolytleistung reiner Elektrofahrzeugbatterien ab und der Innenwiderstand der Batterie steigt. Bei niedrigen Temperaturen schneiden Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge besser ab als reine Elektrofahrzeuge.

Insgesamt weisen sowohl Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge als auch reine Elektrofahrzeuge jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile auf und zeigen grundsätzlich einen Trend zur Komplementarität und gemeinsamen Entwicklung.

Welche weiteren Anwendungsgebiete hat die Wasserstoffenergie?

Aufgrund der inhärenten Sicherheit und der Schwierigkeiten bei Lagerung und Transport wird Wasserstoffenergie im Alltag nicht häufig eingesetzt.

Neben den uns bekannten wasserstoffbetriebenen Autos wird Wasserstoffenergie im Alltag vor allem in einigen kleinen zivilen und kommerziellen Energieversorgungssystemen eingesetzt, beispielsweise in kleinen zivilen Brennstoffzellenkraftwerken, kleinen kommerziellen Brennstoffzellenkraftwerken, Brennstoffzellendrohnen usw.

Ich bin davon überzeugt, dass die Wasserstoffenergietechnologie mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technologie immer ausgereifter wird und unser Leben immer sauberer gestalten wird!

Die Bilder in diesem Artikel mit dem Wasserzeichen „Science Popularization China“ stammen alle aus der Copyright-Galerie. Der Nachdruck der Bilder ist nicht gestattet.