Автомобиль топливных элементов

Транспортное средство топливного элемента (FCV) или электромобиль топливного элемента (FCEV) представляет собой тип электрического транспортного средства, в котором вместо батареи или в сочетании с батареей или суперконденсатором вместо топливного элемента используется топливный элемент для питания его бортового электродвигателя. Топливные элементы в транспортных средствах генерируют электричество для питания двигателя, как правило, используя кислород из воздуха и сжатого водорода. Большинство транспортных средств на топливных элементах классифицируются как автомобили с нулевым уровнем выбросов, которые выделяют только воду и тепло. По сравнению с автомобилями внутреннего сгорания водородные транспортные средства централизуют загрязняющие вещества в месте производства водорода, где водород обычно получают из реформированного природного газа. Транспортировка и хранение водорода также могут создавать загрязнители.

Топливные элементы использовались в различных видах транспортных средств, включая погрузчики, особенно в помещениях, где их чистые выбросы важны для качества воздуха и в космических применениях. Первый коммерчески произведенный автомобиль с водородным топливным элементом, Toyota Mirai был представлен в 2015 году, после чего Hyundai и Honda вышли на рынок. Топливные элементы также разрабатываются и тестируются в грузовых автомобилях, автобусах, лодках, мотоциклах и велосипедах, среди других видов транспортных средств.

По состоянию на 2017 год существовала ограниченная водородная инфраструктура с 36 водородными заправочными станциями для автомобилей, общедоступными в США, однако планируется строительство большего количества станций водородной электростанции, особенно в Калифорнии. Существуют некоторые общественные водородные заправочные станции, а новые станции планируются в Японии, Европе и других странах. Критики сомневаются в том, что водород будет эффективен или экономичен для автомобилей по сравнению с другими технологиями нулевого выброса.

Описание и назначение топливных элементов в транспортных средствах
Все топливные элементы состоят из трех частей: электролита, анода и катода. В принципе, водородный топливный элемент функционирует подобно батарее, вырабатывая электричество, которое может работать на электродвигателе. Однако вместо необходимости подзарядки топливный элемент можно заправлять водородом. Различные типы топливных элементов включают в себя полимерные электролитные мембраны (PEM), топливные элементы с прямым метанолом, топливные элементы из фосфорной кислоты, топливные элементы с расплавленным карбонатом, твердооксидные топливные элементы, реформированный метанольный топливный элемент и регенеративные топливные элементы.

история
Концепция топливного элемента была впервые продемонстрирована Хамфри Дэви в 1801 году, но изобретение первого рабочего топливного элемента было приписано Уильяму Гроуву, химику, юристу и физику. Эксперименты Грове с тем, что он назвал «газовой батареей», доказали в 1842 году, что электрический ток может быть вызван электрохимической реакцией между водородом и кислородом над платиновым катализатором. Первым современным автомобилем с топливным элементом был модифицированный сельскохозяйственный трактор Аллис-Чалмерс, оснащенный топливным элементом мощностью 15 киловатт, около 1959 года. Космическая раса «холодной войны» способствовала дальнейшему развитию технологии топливных элементов. Проект Gemini протестировал топливные элементы, чтобы обеспечить электроэнергию во время пилотируемых космических полетов. Развитие топливных элементов продолжалось в рамках программы «Аполлон». Электрические системы в капсулах Apollo и лунных модулях использовали щелочные топливные элементы. В 1966 году General Motors разработала первый автомобильный автомобиль для топливных элементов — Chevrolet Electrovan. Он имел топливный элемент PEM, диапазон 120 миль и максимальную скорость 70 миль в час. Было всего два места, так как стопка топливных элементов и большие цистерны с водородом и кислородом заняли заднюю часть фургона. Только один был построен, так как проект был сочтен залогом.

General Electric и другие продолжали работать на топливных элементах PEM в 1970-х годах. Контейнеры топливных элементов по-прежнему ограничивались главным образом космическими применениями в 1980-х годах, в том числе космическим челноком. Однако закрытие программы «Аполлон» направило многих отраслевых экспертов в частные компании. К 1990-м годам производители автомобилей интересовались применением топливных элементов, а демонстрационные автомобили готовились. В 2001 году были продемонстрированы первые водородные цистерны емкостью 700 бар (10000 фунтов на квадратный дюйм), что уменьшило размеры топливных баков, которые можно было использовать в транспортных средствах и расширить диапазон.

Приложения
Существуют транспортные средства на топливных элементах для всех видов транспорта. Наиболее распространенными транспортными средствами на топливных элементах являются автомобили, автобусы, вилочные погрузчики и погрузочно-разгрузочные машины.

Автомобили
Концепт-кар Honda FCX Clarity был представлен в 2008 году для лизинга клиентами в Японии и Южной Калифорнии и прекращен к 2015 году. С 2008 по 2014 год Honda арендовала в общей сложности 45 единиц FCX в США. В течение этого периода были выпущены более 20 других прототипов FCEV и демонстрационных автомобилей, включая GM HydroGen4 и Mercedes-Benz F-Cell.

Автомобиль Hyundai ix35 FCEV Fuel Cell был доступен в аренду с 2014 года, когда было сдано в аренду 54 единицы.

Продажи Toyota Mirai государственным и корпоративным клиентам начались в Японии в декабре 2014 года. Цены начали с ¥ 6,700,000 (~ US $ 57,400) до налогов и правительственного стимула в размере 2 000 000 иен (~ 19 600 долларов США). Бывший президент Европейского парламента Пат Кокс предположил, что Toyota изначально потеряет около 100 000 долларов на каждый проданный Mirai. По состоянию на декабрь 2017 года мировые продажи составили 5300 миров. Самые продаваемые рынки были США с 2,900 единиц, Япония с 2100 и Европа с 200.

Розничные поставки топливной ячейки Honda Clarity 2017 года начались в Калифорнии в декабре 2016 года. Топливная ячейка Clarity с дальностью 366 миль (589 км) имеет самый высокий рейтинг дальности полета EPA любого автомобиля с нулевым уровнем выбросов в США, включая топливо электромобилей на ячейках и аккумуляторах. Яркость 2017 года также имеет самые высокие комбинированные и городские рейтинги экономии топлива среди всех автомобилей с водородным топливным элементом, оцененных EPA, с комбинированным рейтингом города / шоссе, эквивалентным бензиновому эквиваленту 67 миль на галлон (MPGe), и 68 MPGe в городском движении.

В 2017 году Daimler отказался от разработки FCEV, сославшись на снижение расходов на батареи и увеличение диапазона EV, и большинство автомобильных компаний, разрабатывающих водородные автомобили, переключили свое внимание на электромобили с аккумулятором.

Экономия топлива
Следующая таблица сравнивает экономию топлива EPA, выраженную в эквиваленте бензина на килограмм на галлон (MPGe) для автомобилей с водородным топливным элементом, оцененных EPA по состоянию на декабрь 2016 года и доступных только в Калифорнии.

Топливные элементы, питаемые реформатором этанола
В июне 2016 года Nissan объявил о планах по разработке автомобилей на топливных элементах, работающих на этаноле, а не на водороде. Nissan утверждает, что этот технический подход был бы более дешевым, и было бы легче развернуть заправочную инфраструктуру, чем водородную инфраструктуру. Транспортное средство будет включать резервуар, вмещающий смесь воды и этанола, который подается в бортовой риформер, который разделяет его на водород и двуокись углерода. Затем водород подают в твердооксидный топливный элемент. Согласно Nissan, жидкое топливо может быть смесью этанол-вода в соотношении 55:45. Nissan планирует коммерциализировать свои технологии к 2020 году.

Автобусы
Существуют также демонстрационные модели автобусов, а в 2011 году было развернуто более 100 автобусов с топливными ячейками по всему миру. Большинство этих автобусов были изготовлены UTC Power, Toyota, Ballard, Hydrogenics и Proton Motor. Автобусы UTC накопили более 970 000 км (600 000 миль) вождения. Автобусы топливных элементов имеют экономию топлива на 30-141%, чем дизельные автобусы и автобусы с природным газом. Автобусы топливных элементов были развернуты в Уистлер-Канаде, Сан-Франциско, США, Гамбурге, Шанхае, Лондоне, Англии, Сан-Паулу и других городах. Проект Whistler был прекращен в 2015 году. Автобусный клуб топливной ячейки является глобальным совместным усилием в пробных автобусах топливных элементов. Известные проекты включают:

12 Автобусы топливных элементов были развернуты в районе Окленда и Сан-Франциско в Калифорнии.
Daimler AG с тридцатью шестью экспериментальными автобусами, базирующимися на топливных элементах Ballard Power Systems, завершила успешное трехлетнее испытание в одиннадцати городах в 2007 году.
Флот автобусов Thor с топливными элементами UTC Power был развернут в Калифорнии, эксплуатируемой SunLine Transit Agency.
Первый прототип шины для водородного топливного элемента в Бразилии был развернут в Сан-Паулу. Автобус был изготовлен в Кашиас-ду-Суле, а водородное топливо должно было производиться в Сан-Бернардо-ду-Кампо из воды через электролиз. Программа, называемая «Ônibus Brasileiro a Hidrogênio» (бразильский водородный автобус), включала в себя три автобуса.

Вилочный
Топливный элементный вилочный погрузчик (также называемый погрузчиком топливного элемента или вилочным погрузчиком на топливных элементах) — промышленный вилочный погрузчик с топливным элементом, используемый для подъема и транспортировки материалов. Большинство топливных элементов, используемых в вилочных погрузчиках, питаются топливными элементами PEM.

В 2013 году в США было задействовано более 4000 топливных элеваторов, используемых в обработке материалов, из которых только 500 получили финансирование от DOE (2012). Флоты топливных элементов эксплуатируются большим количеством компаний, включая Sysco Foods, FedEx Freight, GENCO (у Wegmans, Coca-Cola, Kimberly Clark и Whole Foods) и HEB Grocers. Европа продемонстрировала 30 вилочных погрузчиков на топливных элементах с Hylift и расширила ее с помощью HyLIFT-EUROPE до 200 единиц, а другие проекты — во Франции и Австрии. Pike Research заявила в 2011 году, что вилочные погрузчики на топливных элементах будут крупнейшим драйвером спроса на водородное топливо к 2020 году.

Погружные вилочные погрузчики на топливных элементах PEM обеспечивают значительные преимущества по сравнению с бензиновыми вилочными погрузчиками, поскольку они не производят местных выбросов. Автопогрузчики на топливных элементах могут работать в течение полной 8-часовой смены на одном резервуаре с водородом, могут заправляться топливом за 3 минуты и иметь срок службы 8-10 лет. Моторные погрузчики на топливных элементах часто используются в холодильных складах, поскольку их производительность не ухудшается при более низких температурах. В конструкции блоки FC часто изготавливаются как замена для замены.

Мотоциклы и велосипеды
В 2005 году британская фирма Intelligent Energy выпустила первый в мире работающий водородный мотоцикл под названием ENV (нейтральное транспортное средство с выбросами). Мотоцикл содержит достаточное количество топлива для работы в течение четырех часов и для передвижения 160 км (100 миль) в городской местности с максимальной скоростью 80 км / ч (50 миль в час). В 2004 году Honda разработала мотоцикл на топливных элементах, в котором использовался Honda FC Stack. Существуют и другие примеры велосипедов и велосипедов с двигателем с водородным топливным элементом. Suzuki Burgman получил одобрение «всего транспортного средства» в ЕС. Тайваньская компания APFCT проводит тест на живую улицу с использованием 80 моторизованных топливных элементов для Тайваньского бюро энергетики, используя систему заправки из итальянской Acta SpA.

самолеты
Исследователи Boeing и отраслевые партнеры по всей Европе провели экспериментальные летные испытания в феврале 2008 года пилотируемого самолета, работающего только на топливных элементах и ​​легких батареях. Самолет-демонстратор топливных элементов, как его называли, использовал гибридную систему топливного элемента / ионно-литиевой батареи протоновской замены (PEM) для питания электродвигателя, который был соединен с обычным пропеллером. В 2003 году был взят первый в мире пропеллерный самолет, который полностью включался топливным элементом. Топливный элемент был уникальной конструкцией стека FlatStack, которая позволяла интегрировать топливный элемент с аэродинамическими поверхностями плоскости.

Было несколько беспилотных летательных аппаратов на базе топливных элементов (БПЛА). В 2007 году БПЛА горизонтального топливного элемента Horizon установили рекордный расход для небольшого БПЛА. Военнослужащие особенно заинтересованы в этом применении из-за низкого уровня шума, низкой тепловой сигнатуры и способности достигать большой высоты. В 2009 году Ион-Тигр Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL) использовал топливный элемент с водородным топливом и летал в течение 23 часов и 17 минут. «Боинг» завершает испытания на Phantom Eye, высотную и длительную выносливость (HALE), которые будут использоваться для проведения исследований и наблюдения, пролетающих на высоте 20 000 м (65 000 футов) в течение четырех дней за один раз. Топливные элементы также используются для обеспечения дополнительной мощности для воздушных судов, замены генераторов ископаемого топлива, которые ранее использовались для запуска двигателей и электропитания на борту. Топливные элементы могут помочь самолетам сократить выбросы CO2 и других загрязняющих веществ и шум.

лодки
Первая в мире топливная ячейка HYDRA использовала систему AFC с чистой мощностью 6,5 кВт. За каждый литр потребляемого топлива средний моторный мотор производит в 140 раз меньше углеводородов, производимых средним современным автомобилем. Двигатели топливных элементов имеют более высокую энергетическую эффективность, чем двигатели внутреннего сгорания, и, следовательно, предлагают лучший диапазон и значительно сокращают выбросы. Исландия взяла на себя обязательство превратить свой огромный рыболовный флот в использование топливных элементов для обеспечения вспомогательной мощности к 2015 году и, в конечном счете, обеспечить основную мощность на своих лодках. Недавно Амстердам представил свою первую моторную лодку на базе топливных элементов, которая переправляет людей вокруг знаменитых и красивых каналов города.

Субмарины
Первым погружным применением топливных элементов является немецкая подводная лодка типа 212. Каждый тип 212 содержит девять топливных элементов PEM, распределенных по всему судну, обеспечивая от 30 кВт до 50 кВт электроэнергии. Это позволяет типу 212 оставаться погруженным дольше и затрудняет их обнаружение. Подводные лодки с топливным элементом также легче разрабатывать, изготавливать и поддерживать, чем атомные подводные лодки.

Поезда
В марте 2015 года China South Rail Corporation (CSR) продемонстрировала первый в мире водородный топливный элементный трамвай на сборочном объекте в Циндао. Главный инженер дочерней компании КСО Sifang Co Ltd. Лян Цзянинь сказал, что компания изучает, как снизить текущие расходы на трамвай. Всего в семи китайских городах было построено 83 мили дорожек для нового транспортного средства. В течение следующих пяти лет Китай планирует потратить 200 млрд. Юаней (32 млрд. Долл. США) на увеличение трамвайных путей до более чем 1200 миль.

В 2016 году Alstom дебютировал в Coradia iLint, региональном поезде с водородными топливными элементами, который станет первым в мире производством по производству водорослей. Coradia iLint сможет достичь 140 километров в час (87 миль / ч) и проехать 600-800 километров (370-500 миль) на полный бак водорода. Ожидается, что первый Coradia iLint поступит в эксплуатацию в декабре 2017 года на линии Buxtehude-Bremervörde-Bremerhaven-Cuxhaven в Нижней Саксонии, Германия.

Водородная инфраструктура
Eberle и Rittmar von Helmolt заявили в 2010 году, что проблемы остаются перед тем, как автомобили на топливных элементах могут стать конкурентоспособными с другими технологиями и привести к отсутствию широкой водородной инфраструктуры в США: по состоянию на июль 2017 года в США было 36 общедоступных водородных заправочных станций в США , 32 из которых были расположены в Калифорнии. В 2013 году губернатор Джерри Браун подписал AB 8, законопроект о финансировании 20 миллионов долларов в год на 10 лет для создания до 100 станций. В 2014 году Калифорнийская энергетическая комиссия выделила 46,6 млн долларов на строительство 28 станций.

В 2014 году Япония получила свою первую коммерческую водородную заправочную станцию. К марту 2016 года в Японии было 80 заправочных станций для водорода, и правительство Японии намерено удвоить это число до 160 к 2020 году. В мае 2017 года в Японии было 91 водородный заправочный пункт. В июле 2015 года в Германии было 18 общественных водородных заправочных станций. Правительство Германии надеялось увеличить это число до 50 к концу 2016 года, но только 30 были открыты в июне 2017 года.

Коды и стандарты
Автомобиль топливных элементов — это классификация в кодах и стандартах водородного водорода, а также кодов и стандартов топливных элементов, другими основными стандартами являются применение стационарных топливных элементов и переносные приложения на топливных элементах.

Американские программы
В 2003 году президент США Джордж Буш предложил Инициативу по водородному топливу (HFI). HFI направлена ​​на дальнейшее развитие водородных топливных элементов и инфраструктурные технологии для ускорения коммерческого внедрения транспортных средств на топливных элементах. К 2008 году США внесли 1 миллиард долларов в этот проект. В 2009 году Стивен Чу, тогдашний министр энергетики США, утверждал, что водородные транспортные средства «не будут практичными в течение следующих 10-20 лет». В 2012 году, однако, Чу заявил, что видел автомобили на топливных элементах как более экономически осуществимые, так как цены на природный газ упали, а технологии преобразования водорода улучшились. В июне 2013 года Калифорнийская энергетическая комиссия предоставила 18,7 млн. Долл. США за водородные заправочные станции. В 2013 году губернатор Браун подписал AB 8, законопроект о финансировании 20 миллионов долларов в год на 10 лет на 100 станций. В 2013 году Министерство энергетики США объявило о достижении 4 млн. Долл. США, запланированных на «дальнейшее развитие передовых систем хранения водорода». 13 мая 2013 года министерство энергетики запустило H2USA, которое сосредоточено на продвижении водородной инфраструктуры в США.

Стоимость
К 2010 году прогресс в технологии топливных элементов снизил размеры, вес и стоимость электромобилей на топливных элементах. В 2010 году Министерство энергетики США (DOE) подсчитало, что стоимость автомобильных топливных элементов упала с 80% на 80% с 2002 года и что такие топливные элементы могут быть изготовлены по цене 51 долл. США / кВт, предполагая экономию больших затрат на производство. Электромобили топливных элементов были изготовлены с «дальностью полета более 250 миль между дозаправкой». Их можно заправлять топливом менее чем за 5 минут. Развернутые автобусы топливных элементов имеют экономию топлива на 40% по сравнению с дизельными автобусами. В Программе по топливным элементам EERE заявлено, что с 2011 года топливные элементы достигли эффективности электромобиля на топливных элементах от 42 до 53% при полной мощности и долговечности более 75 000 миль с деградацией напряжения менее 10%, что вдвое больше, чем в 2006 году. В 2012 году Lux Research, Inc. выпустила отчет, в котором сделан вывод о том, что к 2030 году стоимость капитала … ограничит принятие всего лишь 5,9 ГВт, что обеспечит «почти непреодолимый барьер для принятия, за исключением приложений в нише». Анализ Lux показал, что к 2030 году заявки на стационарные топливные элементы PEM достигнут 1 миллиарда долларов, в то время как рынок автомобилей, включая вилочные погрузчики на топливных элементах, достигнет в общей сложности 2 миллиардов долларов.

Воздействие на окружающую среду
Воздействие транспортных средств на топливных элементах на окружающую среду зависит от первичной энергии, с которой образуется водород. Транспортные средства на топливных элементах являются экологически безопасными только при производстве водорода с использованием возобновляемой энергии. Если это так, автомобили на топливных элементах чище и эффективнее, чем автомобили с ископаемым топливом. Однако они не так эффективны, как батареи электрических транспортных средств, которые потребляют гораздо меньше энергии. Обычно автомобиль на топливных элементах потребляет в 2,4 раза больше энергии, чем аккумуляторный электромобиль, поскольку электролиз и хранение водорода намного менее эффективны, чем использование электричества для непосредственной загрузки батареи.

По состоянию на 2009 год на автомобилях использовалась большая часть нефти, потребляемой в США, и производила более 60% выбросов окиси углерода и около 20% выбросов парниковых газов в Соединенных Штатах, однако производство водорода для гидрокреста, используемого в производстве бензина среди его промышленных применений отвечало около 10% выбросов парниковых газов в парковой зоне. Напротив, транспортное средство, использующее чистый водород, выделяет несколько загрязняющих веществ, производящих главным образом воду и тепло, хотя производство водорода создаст загрязняющие вещества, если только водород, используемый в топливном элементе, не будет произведен с использованием только возобновляемой энергии.

В анализе скважин на колесах 2005 года DOE подсчитало, что электромобили топливных элементов, использующие водород, произведенный из природного газа, приведут к выбросам примерно 55% CO2 на милю двигателей внутреннего сгорания и имеют примерно на 25% меньше выбросов, чем гибридные транспортные средства. В 2006 году Ульф Боссел заявил, что большое количество энергии, необходимой для выделения водорода из природных соединений (вода, природный газ, биомасса), упаковывает легкий газ путем сжатия или сжижения, передает энергоноситель пользователю, а также теряется энергия, когда Ричард Гилберт, соавтор «Транспортные революции: движущиеся люди и грузовые перевозки без нефти» (2010), также напоминает, что добыча газообразного водорода заканчивается использованием некоторых от энергии, которую он создает. Затем энергия поглощается переводом водорода обратно в электричество в топливных элементах ».« Это означает, что только четверть изначально доступной энергии достигает электромотора »… Такие потери при конверсии не позволяют, например, подзарядка электромобиля (EV), такого как Nissan Leaf или Chevy Volt, из настенной розетки ». В 2010 году анализ автомобилей с водородными топливными элементами в 2010 году от Argonne National Laborato ry заявляет, что возобновляемые каналы H2 предлагают гораздо больший эффект использования зеленого дома. Этот результат был недавно подтвержден. В 2010 году публикация US DOE Well-to-Wheels предполагала, что эффективность единственного шага сжатия водорода до 4250 фунтов на квадратный дюйм (43,1 МПа) на заправочной станции составляет 94%. Исследование в 2016 году в ноябрьском номере журнала Energy учеными из Стэнфордского университета и Технического университета в Мюнхене показало, что даже при условии местного производства водорода «инвестирование в автомобили с полностью электрическими батареями является более экономичным выбором для сокращения выбросов двуокиси углерода, прежде всего из-за их более низкой стоимости и значительно более высокой эффективности использования энергии ».

критика
В 2008 году профессор Джереми П. Майерс в журнале «Электрохимический журнал» написал: «Хотя топливные элементы эффективны по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, они не так эффективны, как батареи, в первую очередь из-за неэффективности реакции восстановления кислорода … эй лучше всего подходит для работы, отключенной от сетки, или когда топливо может быть обеспечено непрерывно. Для приложений, требующих частых и относительно быстрых запусков … где требуются нулевые выбросы, как в закрытых помещениях, таких как склады и где водород считается приемлемым реагентом, [топливный элемент PEM] становится все более привлекательным выбором [при обмене батареями неудобно] ». Практическая стоимость топливных элементов для автомобилей будет оставаться высокой, однако до тех пор, пока объемы производства не будут учитываться в масштабах и хорошо развитой цепочке поставок. До тех пор затраты примерно на порядок превышают целевые показатели DOE.

Также в 2008 году Wired News сообщила, что «эксперты говорят, что это будет 40 лет или больше, прежде чем водород окажет какое-либо значимое влияние на потребление бензина или глобальное потепление, и мы не можем позволить себе так долго ждать. В то же время топливные элементы отвлекаются ресурсов от более непосредственных решений ». Журнал Economist, в 2008 году, цитирует Роберта Зубрина, автора Energy Victory, в котором говорится: «Водород — это всего лишь самое худшее транспортное средство». Журнал отметил, что большая часть водорода образуется путем реформации пара, что создает по меньшей мере столько же выбросов углекислого газа на милю, что и некоторые из современных бензиновых автомобилей. С другой стороны, если бы водород мог производиться с использованием возобновляемой энергии, «было бы проще просто использовать эту энергию для зарядки аккумуляторов всех электрических или подключаемых гибридных автомобилей». Los Angeles Times написал в 2009 году: «Как бы вы ни смотрели на это, водород — это отвратительный способ передвижения автомобилей». «Вашингтон пост» спросил в ноябре 2009 года: «Если бы вы захотели хранить энергию в виде водорода, а затем использовать этот водород для производства электроэнергии для двигателя, когда электрическая энергия уже ждет, чтобы ее высасывали из розетки по всей Америке и хранили в автоматических батареях …? »

«Пестрый дурак» заявил в 2013 году, что «по-прежнему существуют запрещающие цену препятствия [для водородных автомобилей], касающиеся транспортировки, хранения и, самое главное, производства». Volkswagen Rudolf Krebs заявил в 2013 году, что «независимо от того, насколько превосходны вы сами делаете автомобили, законы физики мешают их общей эффективности. Самый эффективный способ преобразования энергии в мобильность — это электричество». Он уточнил: «Водородная мобильность имеет смысл только в том случае, если вы используете зеленую энергию», но … вам нужно сначала преобразовать ее в водород «с низкой эффективностью», где «вы теряете около 40 процентов начальной энергии». Затем вы должны сжать водород и хранить его под высоким давлением в баках, которые потребляют больше энергии. «И тогда вам нужно преобразовать водород обратно в электричество в топливном элементе с другой потерей эффективности». Кребс продолжил: «В конце концов, из ваших первоначальных 100 процентов электрической энергии, вы получаете 30-40 процентов».

В 2014 году электрический автомобильный и энергетический футурист Джулиан Кокс опубликовал анализ, в котором использовались данные правительства США NREL и EPA, которые опровергают широко распространенные политические предположения относительно заявленных преимуществ выбросов от использования водорода при транспортировке. Кокс вычислил выбросы, произведенные на одну парную орбиту с комбинированным циклом EPA, а также на колесо, на транспортных средствах на водородном топливном элементе реального времени и цифры, объединенные с испытуемыми, включенными в долгосрочное исследование NREL FCV Министерства энергетики США. В докладе представлены официальные данные, которые категорически опровергают заявления маркетолога о любых присущих преимуществах водородных топливных элементов над приводными поездами эквивалентных обычных гибридов бензина и даже обычных маломоторных автомобилей с эквивалентными характеристиками приводных поездов из-за интенсивности выбросов водорода из природного газа , В докладе далее была продемонстрирована экономическая неизбежность продолжения использования метана в производстве водорода из-за эффекта отключения затрат на водородные топливные элементы на возобновляемый пробег из-за потерь при переработке электроэнергии на водород и из водорода по сравнению с прямым использованием электричества в обычном электрический автомобиль. Анализ противоречит маркетинговым требованиям производителей транспортных средств, участвующих в продвижении водородных топливных элементов, и требования которых часто отражаются в заявлениях о государственной политике. Анализ показал, что государственная политика в отношении водородных топливных элементов была введена в заблуждение ложной эквивалентностью очень крупным, очень старым или очень мощным бензиновым транспортным средствам, которые не точно отражают выбор технологий сокращения выбросов, которые легко доступны среди более низких затрат и ранее существовавших выбор новых автомобилей для потребителей, а также налогоплательщику, который финансировал избыточную водородную инфраструктуру, исходя из предположения, что по научным основаниям фактически ложно. Вместо этого маркетинг и, следовательно, заявления государственной политики в отношении водорода могут быть подтверждены официальными цифрами DOE США, что они очень вводят в заблуждение. Кокс писал в 2014 году, что добыча водорода из метана «значительно обогащается углеродом на единицу энергии, чем уголь». Ошибочный ископаемый водород из гидравлического разрыва пластов для экологически устойчивого энергетического пути угрожает поощрять энергетическую политику, которая будет разбавлять и потенциально разрушать глобальные усилия чтобы предотвратить изменение климата из-за риска отвлечения инвестиций и сосредоточиться на технологиях транспортных средств, которые экономически совместимы с возобновляемыми источниками энергии ». Бизнес-инсайдер прокомментировал в 2013 году:

Чистый водород может быть промышленно получен, но он потребляет энергию. Если эта энергия исходит не из возобновляемых источников, то автомобили на топливных элементах не так чисты, как кажется. … Еще одна проблема заключается в отсутствии инфраструктуры. Заправочные станции должны инвестировать в способность заправлять водородные цистерны до того, как FCEV станут практичными, и маловероятно, что многие это сделают, пока на дороге так мало клиентов. … Усугубление недостатка инфраструктуры — это высокая стоимость технологии. Топливные элементы «все еще очень, очень дорогие».

В 2014 году климат-блоггер и бывший сотрудник Министерства энергетики Джозеф Ромм посвятили три статьи критике водородных транспортных средств. Он заявил, что FCV по-прежнему не преодолели следующие проблемы: высокая стоимость транспортных средств, высокая стоимость заправки топлива и отсутствие инфраструктуры доставки топлива. «Для преодоления всех этих проблем одновременно в ближайшие десятилетия потребуется несколько чудес». Более того, он сказал: «FCVs не являются зелеными» из-за выхода метана во время добычи природного газа, и когда водород образуется, как 95% из него, используя процесс реформинга пара. Он пришел к выводу, что возобновляемые источники энергии не могут экономически использоваться для производства водорода для флота FCV «сейчас или в будущем». Аналитик GreenTech Media сделал аналогичные выводы в 2014 году. В 2015 году Clean Technica перечислила некоторые из недостатков транспортных средств на водородном топливном элементе, как и Car Throttle. Другой автор Clean Technica заключил: «В то время как водород может играть определенную роль в мире хранения энергии (особенно в сезонных хранилищах), он выглядит как тупик, когда речь заходит о транспортных средствах общего пользования».

Анализ 2017 года, опубликованный в Green Car Reports, показал, что лучшие водородные топливные элементы потребляют «более чем в три раза больше электроэнергии за милю, чем электромобиль … генерируют больше выбросов парниковых газов, чем другие технологии трансмиссии … [и имеют] очень высокие затраты на топливо … Учитывая все препятствия и требования к новой инфраструктуре (стоимость которых оценивается в 400 миллиардов долларов), транспортные средства на топливных элементах, по-видимому, в лучшем случае являются нишевой технологией, что мало влияет на потребление нефти в США. В 2017 году Майкл Барнард, пишущий в Forbes, указал на сохраняющиеся недостатки автомобилей с водородным топливным элементом и пришел к выводу, что «к 2008 году было совершенно ясно, что водород был и будет уступать технологии батарей в качестве хранилища энергии для транспортных средств. y 2025 последние удержания должны, вероятно, уйти в отставку с мечтами топливных элементов.