I jakten på det perfekta alternativet för gasdrivna fordon, det har funnits många utmanare genom åren. När det gäller allmänhetens uppfattning, batteridrivna elfordon (BEV) är några av de mest kända. Men bland experter på området, det finns ett annat alternativ som visar ännu större löfte för framtida fordonselektrifiering:bränsleceller. Särskilt, protonbytesmembranbränsleceller (PEMFC). Dock, trots årtionden av utveckling, PEMFC saknar fortfarande bred marknadsacceptans för fordon.

För att förstå vad som påverkar denna acceptans, och vart marknaden förväntas gå i framtiden, forskare från Carnegie Mellon University genomförde en expertutvärdering av nuvarande och förväntade framtida kostnader och prestanda för fordons-PEMFC. Fynden publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Michael Whiston, en postdoktoral forskarassistent inom teknik och offentlig politik, och College of Engineering professorer Ines Azevedo, Shawn Litster, Kate Whitefoot, Constantine Samaras, och Jay Whitacre talade med 39 experter inom området bränsleceller för att förstå deras bedömningar av PEMFC-kostnader, stapelns hållbarhet, och stack effekttäthet under en hypotetisk, storskaligt produktionsscenario.

"Expertframkallande bygger på kunskapen och erfarenheten från individer som har arbetat mycket med tekniken, säger Whiston, "och därmed kan informera teknikens status och framtida bana. I avsaknad av publicerade data eller avgörande bevis, bedömningar från experter kan användas för att utveckla tekniska färdplaner, informera beslutsfattande, vägleda affärsbeslut, och utveckla analytiska modeller."

I studien, forskarna bad experterna att bedöma systemkostnaderna, stapelns hållbarhet, och stackeffekttäthet för PEMFC, sedan för att kvantitativt bedöma vad som krävs för att uppnå kostnads- och resultatmål. De flesta tillfrågade räknar med att energidepartementets kostnadsmål kommer att nås till 2050. Detta mål på 30 USD/kW skulle avsevärt öka sannolikheten för en utbredd användning av allmänheten.

Dessutom, mer än 45 % av de tillfrågade förväntar sig att DOE:s mål för stackens hållbarhet ska uppfyllas till 2050, och många förutser att målets medianstackeffekttäthet kan uppnås till 2035. När dessa mål väl har nåtts, och PEMFC:er når mer mainstream adoption, detta kan betyda stora saker för bilindustrin – större än BEV-bilar, och även andra typer av bränsleceller.

"Fördelarna med PEMFC framför batterier inkluderar snabbare tankningstider och längre räckvidder, " säger Whiston. "Elfordon för bränsleceller (FCEVs) tankar inom fem minuter och fungerar på avstånd som överstiger 300 miles. BEV:er tenderar att vara mer begränsade i räckvidd, beroende på batteristorlek och kostnad, och det kan ta timmar att ladda om."

Eftersom FCEV fungerar effektivt på kolfritt väte, de kan avsevärt minska förbrukningen av fossila bränslen och koldioxidutsläppen från avgasröret i fordon. Vätgasbränsle kan produceras av en rad koldioxidsnåla elkällor, inklusive naturgas, så FCEV-bilar kan avsevärt minska nettomängden växthusgasutsläpp från personbilar. Dessutom, dessa bränsleceller släpper inte ut några av de skadliga avgaskriterierna föroreningar, som kväveoxider, partiklar, och kolmonoxid, gör dem mycket säkrare för människors hälsa.