Apabila bercakap mengenai sumber tenaga baharu, kuasa angin, kuasa hidro, kuasa suria, dan kuasa nuklear semuanya terkenal, dan kebanyakannya adalah peminat pasaran modal. Walau bagaimanapun, hidrogen, sebagai pesaing yang sama pentingnya, masih agak tidak diketahui dan tidak mempunyai keterlihatan yang kuat. Namun begitu, zaman berubah. Ekspo Import Shanghai November 2021 memecahkan corak yang wujud ini. Toyota Jepun mempamerkan kereta penumpang sel bahan api hidrogen Mirai generasi kedua buat kali pertama di China. Ia mempunyai julat maksimum 850 kilometer, mengatasi majoriti kenderaan tenaga baharu berkuasa litium dalam satu lejang.
Pada masa kini, apa yang dipanggil "kenderaan berkuasa hidrogen" merujuk secara khusus kepada kereta sel bahan api hidrogen. Walau bagaimanapun, tidak seperti bateri litium-ion, sel bahan api hidrogen pada asasnya adalah peranti yang menjana tenaga elektrik melalui tindak balas kimia antara hidrogen dan oksigen. Hasil sampingan muktamad tindak balas kimia ini adalah air semata-mata, tidak seperti bahan api konvensional kenderaan yang mengeluarkan bahan seperti karbon oksida, nitrogen oksida dan sulfur oksida.Oleh itu, hidrogen dianggap sebagai sumber tenaga yang mampu mencapai "sifar pelepasan."
Dalam sel bahan api hidrogen, titanium memainkan peranan penting.Plat bipolar buatan titanium dalam sel bahan api hidrogen mempunyai ketebalan nipis, kekonduksian yang sangat baik, sifat terma yang baik, kekuatan mekanikal yang tinggi, dan pengasingan gas yang cekap. Ciri-ciri ini membantu dalam meningkatkan ketumpatan kuasa sel. Kenderaan sel bahan api Toyota MIRAI Jepun menggunakan plat bipolar buatan titanium. Selain itu, lapisan resapan gas (GDL atau PTL), yang membentuk 17% daripada kos elektrolisis, menggunakan titanium gred industri berprestasi tinggi sebagai bahan asas anod, membolehkan pencapaian aktiviti maksimum.
Prinsip kerja asas sel bahan api hidrogen melibatkan hidrogen yang melalui pemangkin (platinum) pada elektrod positif sel, di mana ia terurai menjadi elektron dan ion hidrogen. Ion hidrogen kemudian bergerak melalui membran pertukaran proton untuk mencapai elektrod negatif, di mana ia bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk air dan haba. Pada masa yang sama, elektron mengalir dari elektrod positif melalui litar luaran ke elektrod negatif, menghasilkan tenaga elektrik.
Secara ringkas, hidrogen dan oksigen bergabung dalam sel bahan api, menghasilkan elektrik dan air. Elektrik memberi kuasa kepada kenderaan, manakala air adalah satu-satunya hasil sampingan yang dikeluarkan dari kenderaan.
Daripada prinsip operasi ini, kelebihan ketara sel bahan api hidrogen adalah tiga kali ganda:
Pertama, kebersihan: Satu-satunya hasil sampingan ialah air, mengelakkan pelepasan karbon dioksida.
Kedua, keselamatan:Proses elektrokimia memacu sel bahan api hidrogen mengurangkan risiko pembakaran atau letupan spontan, tidak seperti sistem berasaskan pembakaran.
Ketiga, kemudahan: Hgas idrogen boleh dimampatkan, memudahkan pengangkutan dan penyimpanannya.
Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa sel bahan api dalam kenderaan berkuasa hidrogen berbeza daripada bateri kimia konvensional. Sel bahan api memudahkan tindak balas elektrokimia antara hidrogen dan oksigen tanpa pembakaran, menghasilkan air sebagai hasil sampingan dan membebaskan tenaga elektrik.
Tenaga elektrik dalam kenderaan sel bahan api hidrogen dijana serta-merta melalui tindak balas antara hidrogen yang disimpan dan oksigen atmosfera dalam timbunan sel bahan api, tidak seperti kenderaan elektrik yang menyimpan tenaga daripada grid luaran sebelum menggunakannya. Oleh itu, walaupun nama "sel bahan api" dalam kenderaan hidrogen, proses pelepasan tenaga mereka lebih mirip dengan enjin pembakaran dalaman (bertindak balas petrol dengan oksigen luaran) daripada proses penyimpanan tenaga dalam kenderaan elektrik.
Sama seperti kenderaan enjin pembakaran dalaman, komponen paling mahal dalam kenderaan sel bahan api hidrogen ialah peranti penjanaan tenaga dan bukannya peranti storan tenaga (contohnya, dalam kenderaan elektrik, komponen paling mahal ialah bateri, dan dalam bateri, ia adalah anod, katod, dan elektrolit). Khususnya, ia adalah timbunan sel bahan api dan bukannya tangki simpanan hidrogen.
Disebabkan kos sistem sel bahan api hidrogen yang agak tinggi, terutamanya susunan sel bahan api, peringkat semasa menyaksikan kos pengeluaran kenderaan hidrogen lebih tinggi daripada kenderaan elektrik tulen dan kenderaan enjin pembakaran tradisional. Faktor kos ini kekal sebagai kekangan yang ketara dalam pembangunan industri kenderaan sel bahan api hidrogen.
