ถ้าใครเรียนวิชาเคมีมาจะรู้ว่า การที่ H2 + O2 = H2O + O + พลังงาน นั่นคือ การแปลงจากสมการด้านซ้าย ไปเป็นสมการด้านขวา มันจะปลดปล่อยพลังงานออกมา
นี่คือความฝันของมนุษยชาติเลยทีเดียว เพราะตัวมันเองแทบไปไม่มีการปล่อยแก๊สที่เป็นมลพิษออกมาเลย แต่ความเป็นจริงแล้ว ม้นกลับกลายเป็นเทคโนโลยีเก่าที่มีการคิดค้นมาตั้งแต่ช่วงวิกฤติน้ำมันในปี 1974 แล้ว แต่ 40 ปีผ่านไป ทำไมมันกลับฮิตในท้องถนน โดยเฉพาะประเทศญี่ปุ่นอยากที่จะขุดเทคโนโลยีนี้ขึ้นมา เรามาดูปัญหาของของมันกัน
รถยนต์ "จุดระเบิด" ด้วย Hydrogen
รถยนต์จากพลังงานจากไฮโดรเจนนั้น เริ่มต้นจาก เทคโนโลยีการส่งกระสวยจรวดไปในอวกาศ นั่นคือ มันยังเป็นกระบวนการแปลงพลังงานเคมี ไปเป็นพลังงานกล แบบทางตรง ผ่านการเผาไหม้ โดยระบบการเก็บพลังงานนั้นจะแยกเป็น 2 ถัง คือ ถังเก็บไฮโดรเจน และถังเก็บอ๊อกซิเจน (เหมือนสมการด้านซ้ายข้างต้น)
ข้อดีของ รถยนต์ขับเคลื่อนด้วยระบบไฮโดรเจน แบบเลียนแบบจรวด มาคือ รถต้นแบบที่ใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนนี้ สามารถทำความเร็วได้ถึง 333 กิโลเมตรต่อชั่วโมง โดยเฉพาะ รถยนต์ต้นแบบ Ford Fusion Hydrogen 999 ในปี 2007
ย้อนกลับไปในปี 2003 Mazda ออกรถยนต์ Mazda RX8 Hydrogen RE ซึ่งใช้ระบบการจุดระเบิดแบบ Wangel Rotary ที่สามารถใช้ได้ทั้งน้ำมัน และไฮโดรเจน แต่ความแตกต่างคือ ไฮโดรเจนผลิตแรงม้าได้แค่ 107 แรงม้า ขณะที่เครื่องยนต์น้ำมันเบนซิล กลับสามารถผลิตได้ถึง 206 แรงม้า โดยตอนนั้น Mazda วางขายแค่ 2 จังหวัดในญี่ปุ่นเท่านั้น
ถัดจาก Mazda มาไม่กี่ปี BMW ก็ประกาศตัวว่า "BMW Hydrogen 7 เป็นรถยนต์พลังงานไฮโดรเจนที่ผลิตเพื่อขายรุ่นแรกของโลก (แต่ความจริงมันจำกัดการขายเพียงแค่ 100 คัน) โดยนำรถยนต์ Series 7 E65 มาดัดแปลง โดยเปลี่ยนเครื่องยนต์จาก V12 6 ลิตร ให้สามารถใช้พลังงาน ไฮโดรเจนแทนได้ รถยนต์รุ่นนี้สามารถเติมได้ทั้ง น้ำมันเบนซิล และไฮโดรเจน
แต่ปัญหาคือ หากเป็นรถยนต์รุ่นเดียวกัน เครื่องตัวเดียวกัน กินน้ำมัน 13.9 ลิตรต่อ 100 กิโลเมตร แต่สำหรับรถยนต์สันดาปด้วยไฮโดรเจน มันกลับกินถึง 50 ลิตร ต่อ 100 กิโลเมตรเลยทีเดียว โดย BMW Hydrogen 7 นั้นถ้าเติมไฮโดรเจนเต็มถัง จะหนักถึง 8 กิโลกรัม แต่เดินทางได้แค่ 201 กิโลเมตร เทียบกับน้ำมัน ที่เติมเต็มถัง 55 กิโลกรัม แต่เดินทางได้ถึง 408 กิโลเมตร
สิ่งนี้เองทำให้ รถยนต์ชับเคลื่อนด้วยระบบจุดระเบิดภายในด้วยไฮโดรเจนถึงกาลอวสาน
การผลิตไฮโดรเจน
ทุกวันนี้การผลิตไฮโดรเจน ผลิตจาก การแปรรูปมีเทนด้วยระบบการกลั่น (steam methane reforming) คือการนำสารเคมีไฮโดรคาร์บอน (โดยทั่วไปคือ แก๊ซหุงต้ม) มาทำปฎิกริยากับน้ำ ก็จะได้ ไฮโดรเจน และก๊าซคาร์บอนมอนอ๊อกไซด์ออกมา
CH4 + H2O ⇌ CO + 3 H2
อย่างที่บอก มันเป็นการลดมลพิษแบบฉ้อฉล นั่นคือ มันยังปล่อย ก๊าซคาร์บอนมอนออกไซด์ ออกมา และยังใช้ เชื้อเพลงแบบฟอสซิลในการผลิตมันขึ้นมาอยู่ดี
รถยนต์ Hydrogen Fuel Cell
รถยนต์ Hydrogen Fuel Cell นั้น แตกต่างจากรถยนต์ขับเคลื่อนด้วย การจุดระเบิดภายในด้วย Hydrogen เพราะมันเป็นการเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า เพื่อไปขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้า แทนที่จะจุดระเบิดภายในแบบเดิม
แนวคิดคือ เราจะอัดไฮโดรเจน และอ๊อกซิเจน ผ่านแผ่นเพลทเหล็ก (โดยอ๊อกซิเจน จะออกแบบให้ดูดเข้ามาจากอากาศภายนอก ไม่เก็บไว้ในแท๊งค์ เพื่อประหยัดพื้นที่และน้ำหนัก) เมื่อสารเคมีทั้งสองเจอกัน มันจะคายประจุบวกออกมา เราจะใช้ แผ่นเพลทดักจับ ประจุเหล่านี้เพื่อนำไปใช้สร้างกระแสไฟฟ้า แต่อุณหภูมิของน้ำที่ออกมานั้น มันสูงถึง 85 องศาเซลเซียสเลยทีเดียว
สรุป ก็คือ Hydrogen Fuel Cell นี้ก็ยังต้องใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการขับเคลื่อนไม่ต่างกับรถยนต์ไฟฟ้าที่เราพูดไปก่อนหน้านี้ เพียงแต่มันเปลี่ยนจาก แบตเตอรี่ ล้วนๆ ไปใช้ ไฮโดรเจน เป็นแหล่งพลังงานแทน
ย้อนกลับไปปี 1999 Benz ออกรถต้นแบบ รถยนต์ Benz A140 เพื่อทดลองใช้ Hydrogen Fuel Cell มันได้ผลค่อนข้างน่าพอใจ ทั้งแรงม้า (มาจากมอเตอร์ไฟฟ้า) และพื้นที่ห้องโดยสารที่ยังคงไม่ถูกลดทอนลง
ปี 2015 โตโยต้า Mirai (ภาษาญี่ปุ่น แปลว่า อนาคต) ถือเป็นรถยนต์ Hydrogen Fuel Cell รายแรกของโลกที่ผลิตเพื่อออกขายจริงในตลาด (Production Car) โตโยต้านั้นพยายามลดต้นทุนลงอย่างมากและทุ่มเทกับเทคโนโลยีนี้อย่างหนัก
สิ่งแรกคือ โตโยต้า พยายามขายเทคโนโลยีนี้ ออกไปให้กับบริษัทอื่น เพื่อลดต้นทุนการวิจัย โดยเฉพาะการขายให้กับ BMW ส่วนที่สอง คือ การพยายามลดต้นทุนด้วยการแชร์ชิ้นส่วนรถยนต์ โดยเฉพาะ รถยนต์ไฮบริดของตนเอง ให้ได้มากที่สุด เพราะส่วนใหญ่ มันคือ รถยนต์ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้านั่นเอง
นอกจากนี้ ยังพยายามแบ่งห้องเครื่องระบบไฮโดรเจนมาไว้ที่ ใต้ที่นั่งคนขับด้านหน้า และถังไฮโดรเจนยังอยู่ที่เบาะหลัง และ ส่วนที่เก็บสัมภาระด้านหลัง โดยในถังเก็บไฮโดรเจน นั้น พวกเขาก็ทำผลิตถึง 3 ชั้น โดยเฉพาะด้านนอกสุด ห่อหุ้มด้วยพลาสติกที่หนามาก ชั้นถัดมา ห่อหุ้มด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ ชั้นถัดไปจะเป็นพลาสติกที่หุ้มด้วยไฟเบอร์กลาสอีกชั้น เพื่อหุ้มไฮโดรเจนที่มีความดันสูงถึง 700 บาร์ โดยมันสามารถวิ่งได้ไกลถึง 300 กิโลเมตร บางแห่งวัดได้ถึง 500 กิโลเมตร นี่คือจุดได้เปรียบของ รถยนต์มลพิษต่ำ ที่เมื่อไปเทียบกับคู่แข่งอย่างรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ล้วนๆ (ณ วันนี้ยังได้เปรียบรึเปล่า ไม่ใช่แล้ว)
แต่เมื่อเทียบประสิทธิภาพแล้ว มันยังสูญเสียพลังงานบางส่วนไปสร้างความร้อนมากกว่ารถไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่ล้วนๆ
ข้อโต้แย้ง
Elon Mask เจ้าของบริษัท Tesla นั้นออกมาตอบโต้ รถยนต์ไฟฟ้าพลังงานไฮโดรเจนว่า นี่คือเทคโนเลยีที่บ้าบอคอแตก เขาแนะนำว่า ให้ใช้โซลาร์เซลล์ ชาร์จเข้าแบตเตอรี่ แล้วให้มอเตอร์ไฟฟ้าเอาไปวิ่ง ก็จบแล้ว แต่เทียบกับพลังงานไฟฟ้าจากไฮโดรเจนที่จะต้องมีต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนที่สูงมาก (ความจริงราคาขายไฮโดรเจนเต็มถังมันเท่ากับน้ำมันในปัจจุบัน เมื่อเทียบระยะทางที่เท่ากัน) แล้วยังต้องไปแปลงเป็น ไฟฟ้า แล้วค่อยให้มอเตอร์ไฟฟ้ามาปั่นเช่นกัน ทำไมโตโยต้าต้องทำให้ซับซ้อนด้วย
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น