Alstom het onlangs sy Regiolis H2-waterstoftrein vir sertifisering gestuur. As die derde waterstofaangedrewe model in sy produklyn, word verwag dat die trein teen die einde van die jaar in Frankryk in werking gestel sal word. Met 'n bereik van 600 km, is die nuwe Regiolis H2 effens korter as die Coradia Stream H (660 km) en aansienlik korter as die Coradia iLint (800 km). Dit bied egter 'n addisionele voordeel met sy hibriedstelsel: dit kan werk deur katenêre krag te gebruik wanneer dit beskikbaar is. Die projek word dus geposisioneer as 'n veelseijdige oplossing vir hibriedinfrastruktuur roetes.
Nogtans het Alstom se waterstof-trein-eksperiment weer probleme ondervind. Bedryfsaangers in Duitsland het die gebruik van diesel-treine hervat as gevolg van die onvermoë om vervangende brandstofselte te verkry. Van die 14 Coradia iLint-treine wat deur Nedersaksen gekoop is, is slegs 4 in bedryf. Terwyl dit soos 'n eenvoudige voorsieningskettingkwessie mag voorkom, lê die worteloorSAak dieper—dit ontbloot nie slegs die tekortkominge van waterstofenergie in vervoer nie, maar onthul ook strukturele materiaalbeperkings, wat die haalbaarheid daarvan toenemend onseker maak.
Die Coradia iLint, eens 'n vlaggeskipprojek vir waterstofmobiliteit, gebruik brandstofsel wat deur Cummins verskaf word, en maak gebruik van die maatskappy se Hydrogenics-tegnologie in Kanada en Europa. Elke trein is toegerus met twee module van ongeveer 200 kW elk. Vir brandstofsel van so 'n skaal, word 0,4 tot 0,6 gram platinum per kilowatt benodig om aan die duursaamheidsvereistes van spoorwegoperasies te voldoen, wat beteken dat elke trein ongeveer 0,2 kg platinum benodig. Teen huidige pryse, beloop dit ongeveer $8 700 en maak dit 5% van die brandstofselprys uit. Alhoewel die persentasie klein lyk, word die probleem prominent wanneer daar gekyk word na die globale produksie van platinum.
Platinum is onvervangbaar in protonuitwisselingsmembraan (PEM) brandstofsel. Die kern van 'n PEM-brandstofsel is 'n platinum-gekoopte membraan. Platinum werk as 'n katalisator: dit verdeel waterstofmolekules in protone en elektrone, laat protone deur die membraan beweeg terwyl dit elektrone dwing om langs 'n eksterne stroombaan te vloei om elektrisiteit te genereer, en versnel dan die stadige reaksie waarin suurstof, protone en elektrone gekombineer word om water aan die ander kant van die membraan te vorm. Hierdie twee reaksies is fundamenteel vir die werking van brandstofselle, en platinum se unieke oppervlakchemie maak dit moontlik dat hulle teen 'n praktiese tempo met die nodige duursaamheid kan verloop. Sonder platinum, werk brandstofselle óf nie doeltreffend nie óf hulle degradeer vinnig, wat waterstofbrandstofselle diep afhanklik maak van hierdie skaars en prysvolatiele metaal.
Wêreldwye jaarlikse platinaproduksie is ongeveer 250-280 ton. Ongeveer 'n derde word in outomobielkatalisators gebruik (hoofsaaklik vir dieselvoertuie), 'n kwart in juwele, byna 'n vyfde in industriële katalisators vir raffinaderye en chemiese nywerhede, en klein hoeveelhede in die glas- en elektronika-sektore. Teenstelling daarmee, verbruik brandstofsel- en elektroliseerders slegs 1-2 ton per jaar, wat minder as 1% van die totale vraag verteenwoordig.
Platinumvoorraad bly skaars. Suid-Afrika dra ongeveer 70% van die wêreld se mynplatinum by, maar plaaslike mynbou is gekenmerk deur kragtekorte, vloede, stakings en politieke struikelblokke. Herwinning van platinum is minimaal—die laagste in meer as 'n dekade—wat lei tot 'n jaarlikse voorrads tekort van ongeveer 31 ton. Platinumpryse het gestyg na 'n 11-jaar hoogtepunt, en huurkoerse het gestyg. Herwinning verlig die druk slegs gering: meeste herwinde platinum kom van katalitiese omsetters in ou motorvoertuie, terwyl platinum in toepassings soos brandstofelelemente laer herwinningskoerse het as gevolg van sy fyn verspreiding, besoedeling of onekonomiese ontginning.
In die kompetisie vir platinium, is waterstofbrandstofselle die grootste nadeel. Motorvervaardigers spaar geen koste om platinium te koop om aan emissieregulasies te voldoen nie; raffinadrye kan nie sonder platiniumkatalisators funksioneer nie en staar 'n baie hoë afsluitkoste in die gesig; vervaardigers van spesiaalglas en elektronika het geen alternatiewe materiale vir hoë-temperatuur platinumgereedskap nie. Slegs juweelverbruik kan met stygende pryse afneem en 'n klein hoeveelheid voorsiening vrygestel. Teenstelling daarmee het waterstofbrandstofselle beperkte vraag en kliënte wat baie oplettend is oor koste.
Waterstofenergie ly alreeds aan lae energie-effektiwiteit, hoë bedryfs- en infrastruktuurkoste, en swak markaantrekkingskrag in vervoer in vergelyking met batterye. Die platinumversorgingsbeperking het bygevoeg tot sy probleme. Elke addisionele megawat brandstofselkapasiteit verbruik meer skaarse platinum, en ander nywe beurse die waterstofsektor gereeld vir hierdie hulpbron. Die grootskaalse ontwikkeling van waterstofmobiliteit sal slegs die afhanklikheid van hierdie onvervangbare, voorsieningbeperkte en langtermyn skaarse grondstof verdiep, met 'n somber uitsig voorlê.
EN
