Hur Toyota blir först med en bränslecellsbil

Toyota säger att de har gjort flera framsteg när det gäller vätebränsleceller som kommer att göra dem betydligt billigare och kommer att göra det möjligt för företaget att sälja en bil med lågföroreningstekniken 2015 – år före sina konkurrenter.

Väte koncept : Toyota planerar att visa denna nya konceptbil med vätgasbränslecell på Tokyo Motor Show.

Bilen blir dyr: mellan 50 000 och 100 000 dollar. Men det är en stor förbättring jämfört med miljonkostnaden för experimentella bränslecellsfordon under tidigare år.

Toyota kommer att visa en konceptversion av bilen – med en bränslecell istället för en motor – den här månaden Tokyo Motor Show . Även om konceptbilen till det yttre kanske inte liknar den slutliga bilen, kommer bränslecellsystemet inuti att vara värt att titta på eftersom det sannolikt kommer att likna det i produktionsversionen. Toyota säger att bränslecellsystemet är mindre och använder mycket mindre av en dyr ingrediens - platina - än tidigare versioner.

Liksom ett batteri producerar en bränslecell elektricitet. Men till skillnad från ett batteri matas det av en tank med väte. Inuti bränslecellen fungerar platina som en katalysator som underlättar reaktioner mellan väte och syre, och producerar elektricitet som driver bilen och vattenånga som kommer ut ur avgasröret. Och medan batterier i elfordon kan ta timmar att ladda, kan en vätgastank fyllas på ungefär den tid det tar att fylla en konventionell bensintank.

Men den fördelen är begränsad för nu eftersom det inte finns många ställen att tanka ett vätgasfordon. Andra biltillverkare, inklusive General Motors, planerar att sälja bränslecellsfordon med start omkring 2020, då kostnaderna sannolikt kommer att ha sjunkit ännu mer och när det kan finnas fler ställen att tanka. Flera regeringar finansierar bensinstationer för vätgas.

Även om det fortfarande finns utmaningar med att tillverka bränsleceller för massmarknadsfordon, säger biltillverkarna att de så småningom kan gå långt mot att möta allt striktare regler för bränsleekonomi och växthusgaser runt om i världen, samt krav på att en växande del av bilarna de säljer på platser som Kalifornien släpper inte ut några föroreningar från sina avgasrör. Bränslecellsfordon kan vara mer attraktiva än batteridrivna fordon eftersom de, förutom snabbare tankningstider, vanligtvis har en längre körräckvidd (se Varför Toyota och GM driver bränslecellsbilar till marknaden och Ford, Daimler och Nissan Förbinder sig till bränsleceller).

Bränslecellsfordon kan också låta konsumenter dra nytta av billig naturgas på platser som USA, eftersom naturgas är den billigaste vätgaskällan. Även om man producerar väte från naturgas frigör koldioxid, skulle utsläppen fortfarande vara ungefär hälften så mycket som de från bensindrivna bilar idag.

Toyota har avsevärt minskat mängden platina som behövs i bränsleceller och kan i slutändan få ner mängden till en nivå som är jämförbar med vad bilar redan har i sina katalysatorer, säger Toyota. Justin Ward , chef för styrning av drivlinasystem vid Toyota Technical Center i Gardena, Kalifornien. Bränslecellsfordon behöver inte katalysatorer eftersom de inte släpper ut föroreningar.

Toyota minskade mängden platina genom att modifiera katalysatorn för att göra den mer effektiv (företaget säger inte exakt hur) och genom att utveckla exakt utrustning för att applicera katalysatorn för att säkerställa att ingen går till spillo. För år sedan tog vi bokstavligen spatlar och applicerade platina, säger Ward.

En annan anledning till att systemet är billigare är att det kräver att färre bränsleceller staplas ihop än vad tidigare konceptbilar gjort. Toyota åstadkom detta delvis genom att förbättra cellens design. De elektricitetsgenererande reaktionerna inuti cellen sker vid två elektroder åtskilda av ett membran som låter vätejoner passera från ena sidan av cellen till den andra. Toyotas ingenjörer modifierade membranet för att låta protoner passera mer fritt, vilket ökar mängden kraft som varje bränslecell kan generera.

Toyota utökar bilarnas räckvidd mellan påfyllning genom att låna teknik från sina hybridfordon. Bränsleceller, precis som konventionella motorer, är som mest effektiva när de går i jämn takt, snarare än att snabbt öka eller minska uteffekten under acceleration och inbromsning. Så Toyota lägger till ett batteri till vätgasbilen för att ge kraftökningar för acceleration, vilket minskar belastningen på bränslecellen.

Dölj