Når det kommer til nye energikilder, er vindkraft, vannkraft, solkraft og kjernekraft alle kjente, og de fleste av dem er kjæresten i kapitalmarkedet. Imidlertid har hydrogen, som en like viktig utfordrer, forblitt relativt ukjent og mangler sterk synlighet. Likevel er tidene i endring. Shanghai Import Expo i november 2021 brøt dette iboende mønsteret. Japanske Toyota viste frem andregenerasjons Mirai hydrogenbrenselcelle personbil for første gang i Kina. Den har en maksimal rekkevidde på 850 kilometer, og overgår flertallet av litiumdrevne nye energikjøretøyer i et enkelt slag.
I dag er den såkalte "hydrogendrevet kjøretøy" refererer spesifikt til hydrogenbrenselcellebiler. Imidlertid, i motsetning til litiumionbatterier, er hydrogenbrenselceller i hovedsak enheter som genererer elektrisk energi gjennom en kjemisk reaksjon mellom hydrogen og oksygen. Det ultimate biproduktet av denne kjemiske reaksjonen er utelukkende vann, i motsetning til konvensjonelt drivstoff kjøretøyer som slipper ut stoffer som karbonoksider, nitrogenoksider og svoveloksider. Derfor regnes hydrogen som en energikilde som er i stand til å oppnå "nullutslipp."
I hydrogenbrenselceller spiller titan en avgjørende rolle.Titanlagede bipolare plater i hydrogenbrenselceller har tynn tykkelse, utmerket ledningsevne, gode termiske egenskaper, høy mekanisk styrke og effektiv gassisolering. Disse egenskapene hjelper til med å øke krafttettheten til cellen. Japans Toyota MIRAI brenselcellebil bruker titan-laget bipolare plater. I tillegg bruker gassdiffusjonslaget (GDL eller PTL), som utgjør 17 % av elektrolysatorens kostnader, høyytelses titan av industrikvalitet som anodegrunnmateriale, noe som muliggjør oppnåelse av maksimal aktivitet.
Det grunnleggende arbeidsprinsippet til hydrogenbrenselceller innebærer at hydrogen passerer gjennom katalysatoren (platina) ved cellens positive elektrode, hvor den brytes ned til elektroner og hydrogenioner. Hydrogenionene beveger seg deretter gjennom en protonutvekslingsmembran for å nå den negative elektroden, hvor de reagerer med oksygen for å danne vann og varme. Samtidig strømmer elektroner fra den positive elektroden gjennom en ekstern krets til den negative elektroden, og genererer elektrisk energi.
Enkelt sagt kombineres hydrogen og oksygen i brenselcellen og produserer elektrisitet og vann. Elektrisiteten driver kjøretøyet, mens vann er det eneste biproduktet som sendes ut av kjøretøyet.
Fra dette driftsprinsippet er de betydelige fordelene med hydrogenbrenselceller tredelt:
For det første, renslighet: Det eneste biproduktet er vann, og unngår utslipp av karbondioksid.
For det andre, sikkerhet:Den elektrokjemiske prosessen som driver hydrogenbrenselceller reduserer risikoen for spontan forbrenning eller eksplosjoner, i motsetning til forbrenningsbaserte systemer.
For det tredje, bekvemmelighet: Hydrogengass kan komprimeres, noe som letter transport og lagring.
Det er viktig å merke seg at brenselcellen i hydrogendrevne kjøretøyer skiller seg fra konvensjonelle kjemiske batterier. En brenselcelle muliggjør en elektrokjemisk reaksjon mellom hydrogen og oksygen uten forbrenning, og produserer vann som et biprodukt og frigjør elektrisk energi.
Den elektriske energien i hydrogenbrenselcellekjøretøyer genereres øyeblikkelig gjennom reaksjonen mellom lagret hydrogen og atmosfærisk oksygen i brenselcellestabelen, i motsetning til elektriske kjøretøyer som lagrer energi fra et eksternt nett før det brukes. Derfor, til tross for navnet "brenselcelle" i hydrogenkjøretøyer, er deres energifrigjøringsprosess mer beslektet med forbrenningsmotorer (som reagerer bensin med eksternt oksygen) enn energilagringsprosessen i elektriske kjøretøy.
I likhet med kjøretøyer med forbrenningsmotorer, er den dyreste komponenten i et hydrogenbrenselcellekjøretøy energigenereringsenheten i stedet for energilagringsenheten (for eksempel i elektriske kjøretøy er den dyreste komponenten batteriet, og i batteriet er det anoden, katoden og elektrolytten). Nærmere bestemt er det brenselcellestabelen i stedet for hydrogenlagringstanken.
På grunn av de relativt høye kostnadene for hydrogenbrenselcellesystemer, spesielt brenselcelle-stabelen, ser det nåværende stadiet produksjonskostnadene for hydrogenbiler høyere enn for rene elektriske kjøretøyer og tradisjonelle forbrenningsmotorkjøretøyer. Denne kostnadsfaktoren er fortsatt en betydelig begrensning i utviklingen av hydrogenbrenselcellebilindustrien.
