Wie Toyota der Erste mit einem Brennstoffzellenauto sein wird

Toyota sagt, dass es mehrere Fortschritte bei Wasserstoff-Brennstoffzellen gemacht hat, die sie erheblich billiger machen und es dem Unternehmen ermöglichen, 2015 ein Auto mit der schadstoffarmen Technologie zu verkaufen – Jahre vor seinen Konkurrenten.

Wasserstoffkonzept : Toyota plant, dieses neue Konzeptfahrzeug mit Wasserstoff-Brennstoffzellen auf der Tokyo Motor Show zu präsentieren.

Das Auto wird teuer: zwischen 50.000 und 100.000 Dollar. Aber das ist eine große Verbesserung gegenüber den Millionenkosten für experimentelle Brennstoffzellenfahrzeuge in den vergangenen Jahren.

Toyota wird diesen Monat eine Konzeptversion des Autos mit einer Brennstoffzelle anstelle eines Motors zeigen Tokio Motor Show . Auch wenn das Konzeptfahrzeug äußerlich nicht dem endgültigen Auto ähnelt, ist das Brennstoffzellensystem im Inneren einen Blick wert, da es wahrscheinlich dem in der Serienversion ähneln wird. Laut Toyota ist das Brennstoffzellensystem kleiner und verbraucht viel weniger teure Zutat – Platin – als frühere Versionen.

Eine Brennstoffzelle erzeugt wie eine Batterie Strom. Aber im Gegensatz zu einer Batterie wird sie von einem Wasserstofftank gespeist. Im Inneren der Brennstoffzelle dient Platin als Katalysator, der Reaktionen zwischen Wasserstoff und Sauerstoff ermöglicht und Strom erzeugt, der das Auto antreibt, und Wasserdampf, der aus dem Auspuffrohr austritt. Und während das Aufladen von Batterien in Elektrofahrzeugen Stunden dauern kann, kann ein Wasserstofftank in etwa so lange befüllt werden, wie ein herkömmlicher Benzintank benötigt wird.

Dieser Vorteil ist jedoch vorerst begrenzt, da es nicht viele Orte gibt, um ein Wasserstofffahrzeug zu betanken. Andere Autohersteller, darunter General Motors, planen, ab etwa 2020 Brennstoffzellen-Fahrzeuge zu verkaufen, wenn die Kosten wahrscheinlich noch weiter gesunken sind und es mehr Tankstellen geben könnte. Mehrere Regierungen finanzieren Wasserstofftankstellen.

Obwohl es immer noch Herausforderungen bei der Herstellung von Brennstoffzellen für Fahrzeuge für den Massenmarkt gibt, könnten die Autohersteller letztendlich einen großen Beitrag dazu leisten, die immer strengeren Vorschriften für Kraftstoffverbrauch und Treibhausgase weltweit sowie Anforderungen zu erfüllen, die ein wachsender Teil der Autos sie verkaufen an Orten wie Kalifornien, emittieren keine Schadstoffe aus ihren Auspuffrohren. Brennstoffzellenfahrzeuge könnten attraktiver sein als batteriebetriebene Fahrzeuge, da sie neben schnelleren Betankungszeiten in der Regel eine größere Reichweite haben (siehe Why Toyota and GM Are Pushing Fuel Cell Cars to Market und Ford, Daimler und Nissan Bekenntnis zu Brennstoffzellen).

Mit Brennstoffzellenfahrzeugen könnten Verbraucher beispielsweise in den Vereinigten Staaten von billigem Erdgas profitieren, da Erdgas die kostengünstigste Quelle für Wasserstoff ist. Bei der Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas wird zwar Kohlendioxid freigesetzt, die Emissionen wären aber immer noch etwa halb so hoch wie heute bei benzinbetriebenen Autos.

Toyota hat die Menge an Platin, die in Brennstoffzellen benötigt wird, deutlich reduziert und könnte die Menge letztendlich auf ein Niveau senken, das mit dem vergleichbar ist, was Autos bereits in ihren Katalysatoren haben, sagt Justin Ward , General Manager of Powertrain System Control im Toyota Technical Center in Gardena, Kalifornien. Brennstoffzellenfahrzeuge brauchen keine Katalysatoren, weil sie keine Schadstoffe emittieren.

Toyota reduzierte die Platinmenge, indem der Katalysator modifiziert wurde, um ihn effektiver zu machen (das Unternehmen sagt nicht genau wie) und durch die Entwicklung einer präzisen Ausrüstung zum Auftragen des Katalysators, um sicherzustellen, dass nichts verschwendet wird. Vor Jahren haben wir buchstäblich Spachtel genommen und Platin aufgetragen, sagt Ward.

Ein weiterer Grund, warum das System billiger ist, besteht darin, dass weniger Brennstoffzellen gestapelt werden müssen, als dies bei früheren Konzeptfahrzeugen der Fall war. Toyota erreichte dies teilweise durch die Verbesserung des Zelldesigns. Die stromerzeugenden Reaktionen innerhalb der Zelle finden an zwei Elektroden statt, die durch eine Membran getrennt sind, die Wasserstoffionen von einer Seite der Zelle zur anderen passieren lässt. Toyota-Ingenieure haben die Membran modifiziert, damit Protonen freier passieren können, was die Energiemenge erhöht, die jede Brennstoffzelle erzeugen kann.

Toyota erweitert die Reichweite der Autos zwischen den Tankvorgängen, indem er Technologie von seinen Hybridfahrzeugen ausleiht. Brennstoffzellen sind wie konventionelle Motoren am effizientesten, wenn sie mit konstanter Geschwindigkeit laufen, anstatt die Leistung beim Beschleunigen und Bremsen schnell zu erhöhen oder zu verringern. Daher fügt Toyota dem Wasserstoffauto eine Batterie hinzu, um die Leistung beim Beschleunigen zu erhöhen und die Belastung der Brennstoffzelle zu reduzieren.

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