Мошинҳои барқии дорои ҳуҷайраи сӯзишвории гидрогенӣ (FCEV) тавассути вокуниши электрохимиявии гидроген бо оксиген дар ҳуҷайраи сӯзишворӣ нерӯи барқ истеҳсол мекунанд ва ин нерӯи барқ муҳаррики барқиро таъмин менамояд. Маҳсули асосие, ки аз ихроҷи мошин мебарояд, об аст. Аммо нишондиҳандаи экологии FCEV танҳо аз ихроҷ муайян намешавад; тамоми занҷири энергетикӣ — чӣ гуна истеҳсол, фишурда ё моеъ, интиқол, нигоҳдорӣ ва дар мошин истифода шудани гидроген — бояд якҷоя арзёбӣ карда шавад.

Ин баррасӣ экосистемаи FCEV-ро на ҳамчун як технологияи ҷудогонаи мошин, балки ҳамчун низоми ҳамгирое баррасӣ мекунад, ки дар он истеҳсоли гидроген, нигоҳдорӣ ва тақсимот, технологияи ҳуҷайраи сӯзишворӣ, низоми қувваи мошин, идоракунии энергия, инфрасохтор, иқтисод ва устувории давраи ҳаёт дар якҷоягӣ қарор доранд. Муаллифон 204 манбаъро баррасӣ карда, адабиётро ба шаш самти асосии мавзӯӣ ҷудо намудаанд.

Хулосаи асосии таҳқиқот ин аст, ки мошинҳои дорои ҳуҷайраи сӯзишвории гидрогенӣ, махсусан дар мошинҳои вазнини тиҷоратӣ, автобусҳо ва баъзе истифодаҳои масофаи дур, ки масофаи тӯлонӣ, пуркунии босуръати сӯзишворӣ ва иқтидори баланди борбардорӣ муҳиманд, имконияти назаррас доранд. Баръакс, дар мошинҳои сабуки мусофирбар арзиш, самаранокии истеҳсоли гидроген ва инфрасохтори пуркунии сӯзишворӣ ҳамоно монеаҳои муҳим мемонанд.

Муҳимтарин паёми экологии баррасӣ чунин аст: Дар ихроҷи FCEV карбон хориҷ нашудан маънои онро надорад, ки тамоми давраи ҳаёт ба таври худкор камкарбон аст. Агар гидроген аз манбаъҳои сӯзишвории истихроҷӣ истеҳсол шавад, бартарии давраи ҳаёт метавонад ба таври ҷиддӣ коҳиш ёбад. Тибқи арзёбии муаллифон, амалӣ шудани иқтидори устувории FCEV то андозаи зиёд ба паҳншавии гидрогени сабз, ки бо нерӯи барқи барқароршаванда истеҳсол мешавад, вобаста аст.

Аз нуқтаи назари Туркия, таҳқиқот инфрасохтори гидроген, нархҳои энергия ё парки нақлиётии Туркияро мустақиман намеомӯзад. Бо вуҷуди ин, он барои ҳамлу нақли вазнини тиҷоратӣ, паркҳои автобус, долонҳои логистикӣ ва ҳамгироии энергияи барқароршаванда–гидроген чаҳорчӯбаи амалии арзёбиро пешниҳод мекунад. Нархҳои гидроген, шумораи стансияҳо ё хароҷоти истифодаи мошин дар таҳқиқотро барои Туркия мустақиман истифода бурдан мумкин нест; онҳо бояд бо таркиби хоси истеҳсоли нерӯи барқи Туркия, арзиши истеҳсоли гидроген, масофаҳои тақсимот ва профилҳои вазифавии парк алоҳида санҷида шаванд.

Мошини барқии дорои ҳуҷайраи сӯзишвории гидрогенӣ чӣ гуна кор мекунад?

Дар мошини барқии дорои ҳуҷайраи сӯзишворӣ гидроген мустақиман ба энергияи механикӣ табдил дода намешавад. Гидрогени дар мошин нигоҳдошташуда ба бастаи ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ фиристода мешавад. Дар он ҷо вокуниши электрохимиявӣ байни гидроген ва оксигени ҳаво нерӯи барқ истеҳсол мекунад. Нерӯи барқи ҳосилшуда муҳаррики барқии мошинро таъмин менамояд.

Дар меъмориҳои муосири FCEV ҳуҷайраи сӯзишворӣ одатан ягона манбаи энергия нест. Батарея метавонад энергияи аз боздории регенеративӣ ҳосилшударо нигоҳ дорад, талаботи ногаҳонии қувваро қонеъ кунад ва тағйироти босуръати сарбориро дар ҳуҷайраи сӯзишворӣ коҳиш диҳад. Аз ин рӯ, бисёр татбиқҳо дар амал шакли низоми гибридии барқии ҳуҷайраи сӯзишворӣ–батарея доранд.

Чаро тарзи истеҳсоли гидроген ин қадар муҳим аст?

Баррасӣ роҳҳои гуногуни истеҳсоли гидроген, аз ҷумла электролиз, реформинги буғии метан (SMR), газификатсияи биомасса ва истеҳсоли дастгиришаванда бо офтобро арзёбӣ мекунад. Ҳарчанд ҳамон молекулаи гидроген дар мошин метавонад ба ҳамон шакл истифода шавад, манбаи энергия дар марҳилаи истеҳсол метавонад партовҳои давраи ҳаётро ба таври назаррас тағйир диҳад.

Электролизе, ки бо нерӯи барқи барқароршаванда анҷом дода мешавад, дар таҳқиқот ҳамчун яке аз роҳҳои асосии ҳаракатнокии гидрогении камкарбон барҷаста мешавад. Бо вуҷуди ин, арзиши электролизёр ва нархи нерӯи барқи барқароршаванда аз омилҳое мебошанд, ки қобилияти иқтисодии гидрогени сабзро маҳдуд мекунанд.

Реформинги буғии метан аз ҷиҳати тиҷоратӣ усули нисбатан устуворшуда аст; аммо агар гирифтани карбон татбиқ нашавад, он партовҳои карбонии аз манбаъҳои истихроҷӣ ҳосилшударо ба вуҷуд меорад. Аз ин рӯ, дар равиши таҳқиқот “мошини гидрогенӣ” ва “нақлиёти камкарбон” як мафҳум нестанд. Бартарии экологӣ ба манбаи гидроген вобаста аст.

Гидроген дар мошин чӣ гуна нигоҳ дошта мешавад?

Дар татбиқҳои автомобилӣ усули асосие, ки баррасӣ таъкид мекунад, нигоҳдории гази баландфишор аст. Гидрогени фишурда одатан дар зарфҳои композитии Type III ё Type IV бо фишори 350 bar ё 700 bar нигоҳ дошта мешавад.

Гидрогени моеъ бошад, ҳарорати тақрибан −253 °C -ро талаб мекунад. Гарчанде ки он метавонад зичии ҳаҷмии бештари энергияро таъмин кунад, зарфи криогенӣ, изолятсияи қавӣ ва идоракунии boil-off-ро талаб менамояд. Дар манбаъ зикр шудааст, ки моеъсозии гидроген метавонад сарфи энергияеро талаб кунад, ки тақрибан ба %30–40-и миқдори энергетикии гидроген баробар шуда метавонад.

Баррасӣ ҳамчунин гидридҳои металлӣ, аз ҷумла MgH₂ ва LaNi₅ -ро баррасӣ мекунад. Барои чунин маводҳо дар манбаъ вобаста ба таркиб ва шароити корӣ тақрибан иқтидори %1–7 гидроген аз рӯйи вазн оварда шудааст. Чаҳорчӯбаҳои металлӣ–органикӣ (MOF) ва дигар маводи нанопорӣ барои ҳадафи нигоҳдории бехатару зич дар фишори пасттар таҳқиқ мешаванд; аммо мушкилоти кинетика, баргаштпазирӣ, назорати ҳарорат ва миқёсбандӣ боқӣ мемонанд.

Кадом навъи ҳуҷайраи сӯзишворӣ барои FCEV мувофиқтар аст?

Таҳқиқот шаш оилаи ҳуҷайраи сӯзишвориро муқоиса мекунад: PEMFC-и ҳарорати паст, PEMFC-и ҳарорати баланд, SOFC, MCFC, AFC ва DMFC. Дар татбиқҳои автомобилӣ махсусан ҳуҷайраҳои сӯзишвории дорои мембранаи мубодилаи протон аз сабаби ҳарорати пасти корӣ, оғози зуд, қувваи хоси баланд ва посухи босуръат ба тағйироти динамикии сарборӣ барҷаста мебошанд.

Барои PEMFC-и ҳарорати паст дар манбаъ зичии қувваи 0,5–0,8 W/cm², зичии хоси қувваи 1,0–2,5 kW/kg ва доираи устувории 5000–7000 соат оварда шудааст. Баръакс, низомҳои SOFC ва MCFC-и ҳарорати баланд дар ҳароратҳои баландтар кор мекунанд ва посухи гузарои сусттар доранд.

Ин арзишҳо маълумоти адабиётие мебошанд, ки баррасӣ ҷамъоварӣ кардааст; ин маънои онро надорад, ки ҳамаи маҳсулоте, ки аз ҳамон технологияи ҳуҷайра истифода мебаранд, ба ин арзишҳо мерасанд.

Чаро миқдори платина муҳим аст?

Дар ҳуҷайраҳои сӯзишвории PEM металлҳои гурӯҳи платина ҳамчун катализатор истифода мешаванд ва аз ҷиҳати арзиш ҷузъи муҳиманд. Дар баррасӣ, дар байни пешрафтҳои давраи 2020–2025, боркунии ултрапасти платинаи камтар аз 0,1 mg/cm², хӯлаҳои Pt–Ni ва Pt–Co ва наносохторҳои ядро–пӯст таъкид мешаванд.

Манбаъ хабар медиҳад, ки дар баъзе равишҳои пешрафтаи катализатор нисбат ба истифодаи анъанавии платина тақрибан коҳиши миқдори катализатор то %80–90 гузориш шудааст. Ҳадаф танҳо кам кардани арзиш нест, балки ҳамзамон беҳтар кардани фаъолияти каталитикӣ ва муқовимат ба таназзул мебошад.

Чӣ мӯҳлати хизмати ҳуҷайраи сӯзишвориро маҳдуд мекунад?

Ба механизмҳои асосии таназзуле, ки баррасӣ номбар мекунад, ҳалшавии катализатор, тунукшавии мембрана ва зангзании такягоҳи карбонӣ дохил мешаванд. Такягоҳҳои такмилёфтаи карбонии графитонидашуда, тақвиятҳои сафолӣ, фурӯнишонандаҳои радикалӣ ва рӯйпӯшҳои ба зангзанӣ тобовари плитаҳои биполярӣ ҳамчун усулҳои муқобили ин мушкилот таҳқиқ мешаванд.

Манбаъ зикр мекунад, ки дар бастаҳои муосири ҳуҷайраи сӯзишвории автомобилӣ мӯҳлати кори тақрибан 5000–8000 соат бо ҳадафҳои мошинҳои мусофирбар алоқаманд дониста мешавад; дар татбиқҳои вазнин бошад, талаботи устувории зиёда аз 20.000 соат аҳаммияти бештар пайдо мекунад.

Чаро якҷо кардани батарея ва ҳуҷайраи сӯзишворӣ метавонад бартарӣ диҳад?

Зери тағйироти доимии баланди қувва қарор додани ҳуҷайраи сӯзишворӣ аз ҷиҳати коршоямӣ ва устуворӣ метавонад номатлуб бошад. Гибридсозӣ бо батарея метавонад талаботи кӯтоҳмуддати қувваи баланд, масалан ҳангоми суръатгирӣ, қонеъ кунад ва энергияи боздории регенеративиро нигоҳ дорад.

Ин меъморӣ метавонад ба нигоҳ доштани ҳуҷайраи сӯзишворӣ дар минтақаи кори ҳамвортар, аз ҷониби батарея қабул шудани сарбориҳои гузаро ва коҳиш ёфтани фишори электрохимиявӣ ба бастаи ҳуҷайраи сӯзишворӣ мусоидат кунад. Дар арзёбии оянданигаронаи баррасӣ ин нақши иловагии батареяҳои литий-ионӣ ва ҳолати сахт дар низомҳои FCEV махсусан таъкид мешавад.

Зеҳни сунъӣ ва дугоникҳои рақамӣ дар FCEV барои чӣ истифода мешаванд?

Таҳқиқот идоракунии энергия дар асоси зеҳни сунъӣ ва технологияҳои дугоники рақамиро ҳамчун яке аз тамоюлҳои давраи 2020–2025 нишон медиҳад. Ин равишҳо барои назорати вақти воқеии ҳарорат, фишор, намӣ ва нишондиҳандаҳои таназзули ҳуҷайраи сӯзишворӣ; муайян кардани нишонаҳои барвақти корношоямӣ ва мутобиқ кардани параметрҳои корӣ арзёбӣ мешаванд.

Дугоники рақамӣ ба ғояи навсозӣ кардани ҳамтои виртуалии низоми физикии ҳуҷайраи сӯзишворӣ бо маълумоти истифодабарӣ асос меёбад. Баррасӣ қайд мекунад, ки ин равиш барои оптимизатсияи коршоямӣ, ташхиси пешгӯишаванда ва кам кардани хароҷоти нигоҳдорӣ ҳарчи бештар таҳқиқ мешавад. Аммо манбаъ барои ин технологияҳо як озмоиши ягонаи стандартикунонидашудаи саҳроии FCEV ё арзиши умумии дақиқиеро, ки ба ҳамаи мошинҳо татбиқ шавад, пешниҳод намекунад.

Маҳдудиятҳои асосии техникии FCEV кадомҳоянд?

Шакли 3 дар саҳифаи 14-и таҳқиқот мушкилотро ҳамчун шабакаи ба ҳам пайваст нишон медиҳад. Онҳоро метавон дар чор самти асосӣ гурӯҳбандӣ кард:

• Истеҳсоли гидроген: арзиш, миқёсбандӣ, самаранокии энергия ва партовҳои вобаста ба истеҳсол.
• Нигоҳдорӣ ва тақсимот: фишор, шароити криогенӣ, арзиши интиқол, мутобиқати мавод ва зичии нигоҳдорӣ.
• Низоми ҳуҷайраи сӯзишворӣ: устуворӣ, оғози сард, идоракунии об ва гармӣ, тозагии гидроген, герметикӣ ва таназзули мавод.
• Иқтисод ва инфрасохтор: сармоягузорӣ ба стансия, арзиши сӯзишворӣ, нигоҳдорӣ, занҷири таъминот, кормандони омӯзонидашуда ва қабули корбарон.

Тибқи равиши манбаъ, ин маҳдудиятҳо маънои ғайриимкон будани технологияро надоранд, балки мушкилоти низомиро нишон медиҳанд, ки ҳангоми гузариш ба татбиқи васеъ бояд ҳамзамон ҳал шаванд.

Фарқи арзиш байни FCEV ва мошини гибридӣ чиро нишон медиҳад?

Ҷадвали 4-и баррасӣ бо истифода аз арзишҳои давраи наздик, ки аз манбаъҳои муайяни ИМА ва Аврупо гирифта шудаанд, низомҳои FCEV ва HEV-и бензиниро муқоиса мекунад. Ин маълумот махсусан нишон медиҳад, ки нархи гидроген то чӣ андоза метавонад ба иқтисодиёти мошин таъсири қавӣ расонад.

Манбаъ дар сенарияе, ки нархи гидроген тақрибан 35 $/kg ва самаранокии FCEV тақрибан 67 mil/kg аст, арзиши истифодабариро тақрибан 0,52 $/mil ҳисоб мекунад. Дар ҳамон ҷадвал барои HEV бо бензини тақрибан 3,13 $/галлон ва шарти 50 mpg тақрибан 0,06 $/mil натиҷа оварда шудааст.

Ин муқоиса маънои онро надорад, ки мошини гидрогенӣ аз рӯйи сохтор ҳамеша ин қадар гарон аст. Натиҷа ба нархи гидроген, самаранокии мошин, сохтори андоз ва хароҷоти минтақавии энергия хеле ҳассос аст. Бахши хулосаи худи таҳқиқот низ кам кардани арзиши истеҳсоли гидрогени сабзро ҳамчун яке аз шартҳои асосии паҳншавии FCEV муайян мекунад.

Бартарии экологии FCEV вобаста ба манбаи гидроген чӣ гуна тағйир меёбад?

Дар муқоисаи овардаи баррасӣ, барои FCEV-и истифодакунандаи гидрогени истихроҷӣ партови давраи ҳаёт тақрибан 175 g CO₂e/km, барои HEV тақрибан 188 g CO₂e/km оварда шудааст. Дар сенарияи гидрогени барқароршаванда арзиши FCEV то тақрибан 50 g CO₂e/km коҳиш меёбад.

Паёми илмии ин муқоиса аз як рақами дақиқи ягонаи партов муҳимтар аст: натиҷаи экологии мошини дорои ҳуҷайраи сӯзишворӣ ба роҳи истеҳсоли гидроген хеле ҳассос аст. Аз ин рӯ, партови ихроҷӣ ва партови давраи ҳаёт набояд бо ҳам омехта карда шаванд.

Оё дар давраи ҳаёт танҳо марҳилаи истифода муҳим аст?

Не. Шакли 4 дар саҳифаи 27-и таҳқиқот арзёбиро ба марҳилаҳои пеш аз истеҳсол, истеҳсол, сохтан, истифода ва анҷоми мӯҳлати истифода ҷудо мекунад. Таъсирҳои баррасишуда истеҳсол ва тақсимоти гидроген, истеҳсоли мошин, энергияи дар истеҳсоли гидроген истифодашаванда, инфрасохтор ва коршоямии марҳилаи истифодаро дар бар мегиранд.

Тибқи равиши асосии баррасӣ, дар арзёбии устувори FCEV тамоми занҷири зерин бояд ба ҳисоб гирифта шавад:

• Манбаи нерӯи барқ ё энергияи истихроҷӣ дар истеҳсоли гидроген,
• Фишурдан, моеъсозӣ ва интиқоли гидроген,
• Истеҳсоли ҳуҷайраи сӯзишворӣ ва ҷузъҳои мошин,
• Истифодаи металлҳои гурӯҳи платина ва маводи батарея,
• Самаранокии воқеии истифодаи мошин,
• Мӯҳлати хизмати бастаи ҳуҷайраи сӯзишворӣ ва батарея,
• Барқарорсозӣ ва коркарди дубора дар охири мӯҳлати истифода.

Иқтисоди даврӣ дар ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ чӣ маъно дорад?

Баррасӣ барқарорсозии металлҳои гурӯҳи платина аз бастаҳои ҳуҷайраи сӯзишвории мӯҳлати истифодаашон анҷомёфта бо усулҳои гидрометаллургӣ ё электрохимиявиро самти муҳими рушд медонад. Дар манбаъ барои баъзе усулҳо аз барқарорсозии зиёда аз %90-и мавод ёд мешавад.

Дар низомҳои гибридии ҳуҷайраи сӯзишворӣ–батарея коркарди дубораи батареяҳо низ қисми нишондиҳандаи давраи ҳаёт аст. Аз ин рӯ, дар оянда арзиш ва нишондиҳандаи экологии FCEV на танҳо ба гидроген ё самаранокии ҳуҷайраи сӯзишворӣ, балки ба он низ вобаста хоҳад буд, ки маводи муҳим то чӣ андоза дар даври пӯшида барқарор карда мешаванд.

FCEV ё BEV?

Манбаъ ба ин савол бо муайян кардани як ғолиб барои ҳамаи мошинҳо ҷавоб намедиҳад. Дар арзёбии ҳамгирои баррасӣ технологияҳои BEV ва FCEV бештар ҳамчун такмилдиҳандаи ҳамдигар ҷойгир карда мешаванд.

BEV-ҳо аз сабаби самаранокии баланди барқ-то-чарх ва рушди инфрасохтори мавҷудаи пуркунии барқ дар татбиқҳои мошинҳои сабук мавқеи қавӣ доранд. FCEV-ҳо бошанд, метавонанд дар мошинҳои вазнини тиҷоратӣ, автобусҳо ва баъзе татбиқҳои масофаи дур, ки масофаи тӯлонӣ, пуркунии зуд ва иқтидори баланди борбардорӣ муҳим аст, бартарӣ диҳанд.

Аз ин рӯ, баррасӣ барои декарбонизатсияи нақлиёт тавсия медиҳад, ки технологияҳои BEV, HEV ва FCEV мувофиқи профили вазифа ва шароити минтақавии энергия якҷоя арзёбӣ шаванд.

Чаро инфрасохтори стансияҳои гидрогенӣ муҳим аст?

Имкони дар чанд дақиқа пур кардани гидроген ба мошин бартарии эҳтимолӣ аст; аммо ин бартарӣ танҳо вақте маъно дорад, ки стансияи қобили истифода мавҷуд бошад. Стансияҳои пуркунии гидроген бинобар зарурати нигоҳдории баландфишор, компрессор, пешсардкунӣ, низомҳои бехатарӣ ва тақсимот сармоягузории назарраси асосиро талаб мекунанд.

Баррасӣ қайд мекунад, ки инфрасохтор дар баъзе минтақаҳо мутамарказ шудааст ва дар миқёси ҷаҳон ба сатҳи паҳншавии васеъ нарасидааст. Дар манбаъ барои охири соли 2024 арзиши глобалии тақрибан 1160 стансияи гидрогенӣ оварда шудааст; ин рақам маълумоти соли 2024 аст ва набояд ҳамчун шумораи ҷории стансияҳо барои солҳои баъдӣ истифода шавад.

Самтҳои тадқиқотии ояндаи FCEV кадомҳоянд?

Шакли 5 дар саҳифаи 30-и манбаъ ҳаракатнокии гидрогении ояндаро ҳамчун низоми даврӣ нишон медиҳад, ки аз самтҳои якдигарро тақвиятдиҳанда, ба мисли энергияи барқароршаванда, электриконии парк, шабакаҳои интеллектуалӣ, стандартикунонии байналмилалӣ, коркарди дубораи батарея ва нигоҳдории гидроген иборат аст.

Самтҳои асосии тадқиқотие, ки баррасӣ муайян кардааст, чунинанд:

• Катализаторҳои арзон ва устувор, ки истифодаи металлҳои қиматбаҳоро кам мекунанд,
• Мӯҳлати дарозтари ҳуҷайраи сӯзишворӣ дар татбиқҳои вазнин,
• Истеҳсоли арзони гидрогени сабз бо нерӯи барқи барқароршаванда,
• Нигоҳдории гидроген бо зичии бештари энергия ва бехатарии баландтар,
• Идоракунии энергия бо дастгирии зеҳни сунъӣ ва нигоҳдории пешгӯишаванда,
• Тавсеаи инфрасохтори пуркунии сӯзишворӣ,
• Барқарорсозии маводи ҳуҷайраи сӯзишворӣ ва батарея,
• Ҳамгироии гидроген бо низомҳои энергияи барқароршаванда ва шабакаҳои интеллектуалӣ.

Паёми асосии таҳқиқот чист?

Баррасӣ FCEV-ҳоро на ҳамчун “мошини оянда” ба таври ҷудогона, балки ҳамчун технологияе арзёбӣ мекунад, ки муваффақияташ аз низомҳои зиёди ба ҳам вобаста вобаста аст. Ҳатто агар нишондиҳандаи ҳуҷайраи сӯзишворӣ беҳтар шавад, агар гидроген гарон, серкарбон ё дастнорас боқӣ монад, пешрафти технологӣ дар сатҳи мошин танҳо кофӣ нест.

Баръакс, агар гидрогени камкарбон, профилҳои мувофиқи вазифа, устувории беҳтари ҳуҷайраи сӯзишворӣ, инфрасохтори кофӣ ва идоракунии самараноки энергия якҷоя таъмин шаванд, FCEV-ҳо метавонанд махсусан дар нақлиёти вазнин ва масофаи дур ҷузъи низомҳои камкарбон бошанд.

Чизҳое, ки таҳқиқот намегӯяд ё исбот намекунад

• Нишон дода нашудааст, ки FCEV-ҳо дар ҳамаи намудҳои нақлиёт аз BEV-ҳо бартарӣ доранд.
• Наметавон гуфт, ки ҳамаи роҳҳои истеҳсоли гидроген камкарбонанд.
• Аз ихроҷ танҳо об баромадан исбот намекунад, ки давраи ҳаёти мошин партови сифрӣ дорад.
• Нархҳо ва шумораи инфрасохтор дар баррасӣ барои тамоми ҷаҳон арзишҳои собит нестанд.
• Наметавон хулоса кард, ки нигоҳдорӣ дар 700 bar барои ҳамаи намудҳои FCEV ҳатмист.
• Нишон дода нашудааст, ки зеҳни сунъӣ ва дугоникҳои рақамӣ дар ҳамаи FCEV-ҳои тиҷоратӣ стандартӣ шудаанд.
• Баррасӣ барои Туркия арзиши гидроген, иқтисодиёти парк ё банақшагирии стансияҳоро ҳисоб накардааст.
• Таҳқиқот дар прототипи нави FCEV озмоиши аслии таҷрибавии коршоямиро анҷом надодааст.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Ин таҳқиқот чӣ гуна тадқиқот аст?

Таҳқиқот озмоиши аслии мошин, санҷиши лаборатории ҳуҷайраи сӯзишворӣ ё намоиши саҳроӣ нест. Ҳадафи муаллифон ҷамъ овардани адабиёти мавҷуда дар сатҳи низом ва арзёбии якҷояи истеҳсол, нигоҳдорӣ, ҳуҷайраи сӯзишворӣ, мошин, инфрасохтор, иқтисод ва таъсирҳои экологии экосистемаи FCEV мебошад.

Манбаъ дар маҷмӯъ 204 истинод дорад. Адабиёти баррасишуда ба шаш категорияи асосии мавзӯӣ ҷудо шудааст:

Манбаъ махсусан пешрафтҳои давраи 2020–2025-ро дар маркази арзёбии сатҳи ҷории технология қарор медиҳад; аммо дар библиография таҳқиқоти кӯҳнатар ва бунёдӣ низ мавҷуданд.

Маҳдудияти методологии баррасӣ чист?

Муаллифон равишро ҳамчун “systematic and integrative review” тавсиф мекунанд. Бо вуҷуди ин, дар матни нашршуда рӯйхати пурраи пойгоҳҳои академии истифодашуда, ҳамаи дархостҳои ҷустуҷӯ, санаҳои ҷустуҷӯ, хориҷ кардани сабтҳои такрорӣ, меъёрҳои возеҳи дохилкунӣ/хориҷкунӣ, диаграммаи ҷараёни PRISMA ё протоколи муфассали арзёбии сифат/хатари таҳқиқот пешниҳод нашудааст.

Аз ин рӯ, гарчанде ки таҳқиқот синтези адабиёти хеле фарогир ва мавзӯӣ сохторёфтаро пешниҳод мекунад, натиҷаҳои миқдорӣ набояд мисли андозаҳои умумии таъсир дар баррасии систематикии классикӣ ё мета-таҳлил тафсир шаванд.

Натиҷаҳои асосии муқоисаи ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ

Манбаъ дар Ҷадвали 1 шаш оилаи ҳуҷайраи сӯзишвориро аз рӯйи ҳарорат, самаранокӣ, зичии қувва, қувваи хос, арзиш, устуворӣ, вақти оғоз, сӯзишворӣ, тозагии гидроген, катализатор, электролит ва соҳаҳои татбиқ муқоиса мекунад.

Аз нуқтаи назари автомобилӣ ҳуҷайраҳои LT-PEM ва HT-PEM бо қувваи хоси баланд ва посухи гузарои тезтар фарқ мекунанд. Аммо махсусан низомҳои PEM ба гидрогени тозагии баланд ва катализаторҳои асоси платина ниёз доранд. SOFC ва MCFC дар ҳароратҳои баландтар кор мекунанд ва метавонанд чандирии бештари сӯзишвориро таъмин намоянд, вале вақти оғоз ва идоракунии ҳароратӣ татбиқи автомобилиро душвор мекунанд.

Нишондиҳандаҳои миқдории нигоҳдории гидроген

Пешрафтҳои барҷастаи давраи 2020–2025

Дар синтези адабиёти давраи охири баррасӣ чор пешрафт махсусан барҷастаанд: катализаторҳои дорои платинаи ултрапаст, маводи пешрафтаи нигоҳдории гидроген, татбиқҳои зеҳни сунъӣ/дугоники рақамӣ ва гибридсозии ҳуҷайраи сӯзишворӣ–батарея.

Манбаъ арзёбӣ мекунад, ки таҳқиқоти ҳуҷайраи сӯзишворӣ тадриҷан аз афзоиши самаранокӣ дар сатҳи ҷузъҳо ба сӯи оптимизатсияи арзиш, устуворӣ, нигоҳдорӣ ва давраи ҳаёт дар сатҳи низом мегузарад.

Натиҷаҳои иқтисодӣ

Дар паҳншавии FCEV се банди хароҷот муҳим ба назар мерасад: истеҳсоли гидрогени сабз, бастаи ҳуҷайраи сӯзишворӣ ва инфрасохтори гидроген. Баррасӣ махсусан қайд мекунад, ки дар мошинҳои сабуки мусофирбар арзиши умумии соҳибӣ имрӯз монеаи муҳим аст.

Баръакс, дар автобусҳо, мошинҳои боркаш ва паркҳои масофаи дур бо сатҳи баланди истифода, тавозуни иқтисодӣ метавонад бинобар пуркунии зуд ва иқтидори баланди интиқоли энергия фарқ кунад. Аммо таҳқиқот нишон намедиҳад, ки FCEV барои ҳамаи вазифаҳои мошинҳои вазнин ба таври худкор варианти камхарҷтарин аст.

Натиҷаҳои экологӣ

Синтези экологии баррасӣ нишон медиҳад, ки роҳи истеҳсоли гидроген тағйирёбандаи марказӣ аст. Ҳангоми истифодаи гидрогени аз манбаъҳои истихроҷӣ ҳосилшуда бартарии давраи ҳаёти FCEV метавонад маҳдуд гардад. Ҳангоми истифодаи гидрогени аз нерӯи барқи барқароршаванда истеҳсолшуда бошад, дар манбаъ сенарияҳои хеле пасттари партови давраи ҳаёт оварда мешаванд.

Ҳамчунин истеҳсоли мошин, зарфи гидроген, бастаи ҳуҷайраи сӯзишворӣ, истифодаи металлҳои муҳим ва равандҳои коркарди дубора дар охири мӯҳлати истифода бояд ба арзёбӣ дохил карда шаванд.

Натиҷаҳои инфрасохтор

Агар истеҳсол, нигоҳдорӣ, тақсимоти гидрогени баландфишор ва стансияҳои пуркунӣ якҷоя баррасӣ нашаванд, танҳо бартарии пуркунии босуръати FCEV дар сатҳи мошин кофӣ нест. Таҳқиқот норасоии инфрасохторро ҳамчун яке аз маҳдудиятҳои асосии паҳншавии FCEV арзёбӣ мекунад.

Натиҷаҳои сиёсат ва ҳамгироии низом

Ҷадвали 6 дар саҳифаҳои 31–32-и манбаъ танзим ва ҳавасмандгардонии ҳукумат, сармоягузории инфрасохторӣ, рушди технологӣ, ҳамкории ҷонибҳои манфиатдор ва огоҳии ҷомеаро ҳамчун мавзӯъҳои такроршавандаи стратегӣ ҷамъбаст мекунад.

Ҳамзамон, истифодаи гидроген на танҳо ҳамчун сӯзишвории нақлиётӣ, балки ҳамчун интиқолдиҳандаи энергия, ки дар он нерӯи барқи барқароршавандаи изофӣ нигоҳ дошта мешавад, метавонад робитаи байни FCEV ва шабакаи барқро тақвият диҳад. Таҳқиқот ин равишро дар доираи “sector coupling” ҳамчун яке аз хусусиятҳои муҳими низомҳои энергетикии оянда арзёбӣ мекунад.

Нуқтаҳое, ки дар манбаъ диққат талаб мекунанд

• Гарчанде ки таҳқиқот ибораи “systematic and integrative review”-ро истифода мебарад, протоколи муфассали интихоб ва арзёбии сифат аз навъи PRISMA пешниҳод намекунад.
• Ҳарчанд пешрафтҳои давраи 2020–2025 махсусан таъкид шудаанд, дар библиография таҳқиқоти бунёдии давраи 2010–2019 низ мавҷуданд.
• Ҷадвали 4 FCEV ва HEV-ро муқоиса мекунад; аммо унвони истиноди [204], ки ҷадвал ба он ишора мекунад, ба муқоисаи FCEV–BEV марбут аст. Аз ин рӯ, набояд фарз кард, ки ҳамаи зерқиматҳои Ҷадвали 4 танҳо аз [204] гирифта шудаанд.
• Нархи гидроген, шумораи стансияҳо, рақамҳои фурӯш ва хароҷоти сӯзишворӣ дар Ҷадвали 4 ба солҳои муайян ва минтақаҳои ҷуғрофӣ вобастаанд.
• Арзёбии “партови қариб сифрии давраи ҳаёт” бояд танҳо дар доираи сенарияи гидрогени тоза/сабз тафсир карда шавад.
• Доираҳои зиёди нишондиҳандаҳо дар таҳқиқот синтези таҳқиқот ва шароити кори гуногунанд; онҳо ченаки як FCEV-и стандартӣ нестанд.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Hydrogen Fuel Cell Electric Vehicles for Sustainable Mobility: A State-of-the-Art Review

Муаллифон: Vinoth Kumar; Shriram Srinivasarangan Rangarajan; Chandan Kumar Shiva; E. Randolph Collins; Tomonobu Senjyu.

Тартиби муаллифон: Тартиби дар манбаъ овардашуда айнан нигоҳ дошта шудааст.

Муаллифи масъул: Shriram Srinivasarangan Rangarajan.

Ҳаммуаллифи аввал/саҳми баробар: Дар манбаъ изҳорот дар бораи ҳаммуаллифии аввал ё саҳми баробар зикр нашудааст.

Муассисаҳо:

1. Kumaraguru College of Engineering, Coimbatore, Tamil Nadu, India.
2. Continuum Associates LLC, Millburn, New Jersey, USA.
3. Clemson University, Clemson, South Carolina, USA.
4. SR University, Warangal, Telangana, India.
5. Western Carolina University, Cullowhee, North Carolina, USA.
6. University of the Ryukyus, Nishihara, Okinawa, Japan.

Маҷалла: Machines.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Ҷилд/шумора/рақами мақола: 14(5), 467.

DOI: 10.3390/machines14050467.

Навъи манбаъ ва ҳолати нашр: Мақолаи баррасии ҳамтоёнбаррасишуда (Review).

Ирсол: 7 марти 2026.

Бознигарӣ: 1 апрели 2026.

Қабул: 9 апрели 2026.

Нашр: 22 апрели 2026.

Муҳаррирони академӣ: Hao Shi, Mohammad Alnajideen, Dongsheng Dong ва Fuxing Wei.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY).

Маблағгузорӣ: Муаллифон хабар додаанд, ки барои ин таҳқиқот маблағгузорӣ гирифта нашудааст.

Дастрасии маълумот: Зикр шудааст, ки маълумоти дар таҳлил истифодашуда дар ихтиёри муаллифи масъул қарор дорад ва бо дархост пешниҳод шуданаш мумкин аст.

Бархӯрди манфиатҳо: Хабар дода шудааст, ки Shriram Srinivasarangan Rangarajan дар Continuum Associates LLC кор мекунад. Муаллифони дигар изҳор доштаанд, ки муносибате надоранд, ки метавонад бархӯрди манфиатҳои тиҷоратӣ ё молиявиро ба вуҷуд орад.

Саҳми муаллифон: V.K. ва S.S.R.: консептуализатсия, куратсияи маълумот, таҳқиқот, усул, идоракунии лоиҳа, визуализатсия, захираҳо, назорат, тарҳи аввал ва бознигарӣ/таҳрир. C.K.S., E.R.C. ва T.S.: усул ва бознигарӣ/таҳрир.

Адабиёти баррасишуда: Таҳқиқоти манбаъ 204 истиноди библиографиро дар бар мегирад ва адабиётро дар самтҳои мавзӯӣ, аз ҷумла истеҳсоли гидроген, нигоҳдорӣ/тақсимот, технологияи ҳуҷайраи сӯзишворӣ, низомҳои мошин, инфрасохтор/сиёсат ва арзёбии техно-иқтисодӣ/экологӣ синтез мекунад.

Сабти расмии нашр: MDPI Machines, Volume 14, Issue 5, Article 467; DOI 10.3390/machines14050467.

Ин муҳтавои Verianla бар асоси матн, ҷадвалҳо, шаклҳо ва натиҷаҳои таҳқиқоти баррасишуда таҳия шудааст. Натиҷаҳои адабиёти дуюмдараҷае, ки баррасӣ овардааст, ҳамчун натиҷаи аслии таҷрибавӣ пешниҳод нашудаанд. Ҳувияти библиографӣ ҳамчунин тавассути сабти расмии ношир тасдиқ шудааст.

Ин таҳқиқот мета-таҳлил нест ва дар матни манбаъ ҷараёни муфассали PRISMA, дархостҳои пурраи пойгоҳи додаҳо, протоколи дохилкунӣ/хориҷкунӣ ё баҳогузории шаклии сифат барои ҳар таҳқиқот нишон дода нашудааст. Аз ин рӯ, арзишҳои нарх, мӯҳлати хизмат, партов, инфрасохтор ва нишондиҳандаҳои баррасӣ бояд ҳамчун синтези адабиёт вобаста ба заминаи таҳқиқоти гуногун арзёбӣ шаванд.

Махсусан нишондиҳандаҳои иқтисодӣ ва бозорӣ ба вақт ҳассосанд. Нархҳои гидроген, фурӯши мошинҳо ва шумораи стансияҳое, ки дар манбаъ барои давраи 2024–2025 оварда шудаанд, барои муқоиса дар вақти нашр пешниҳод шудаанд; онҳо набояд барои давраҳои баъдӣ ҳамчун маълумоти ҷорӣ қабул карда шаванд.