“Fuel Cell” รถยนต์พลังงาน Hydrogen : เทคโนโลยีในจิตนาการ ที่ใช้ได้จริงแล้วในยุคปัจจุบัน

เริ่มปีแห่งนวัตกรรม “ยนตรกรรมไร้พรมแดน” ด้วยการประกาศจำหน่ายรถยนต์พลังงานไฮโครเจนของค่ายโตโยต้าที่ดัน “Toyota Mirai” รถยนต์นั่งส่วนบุคคลสู่ตลาดญี่ปุ่นเมื่อสิ้นปี 2014 แถมยังเอาจริงด้วยแผนการโจมตีตลาดยุโรปภายใต้ชื่อ “Toyota FCV” โดยคำว่า FCV มาจากคำว่า “Fuel Cell” ที่ฝรั่งมักคุ้นชื่อนี้เป็นอย่างดี

ถ้าฝรั่งรู้จักเทคโนโลยีนี้แล้ว แสดงว่า Fuel Cell หรือพลังงาน Hydrogen ไม่น่าจะใช่เรื่องใหม่!? ถ้าอย่างนั้นแล้วเทคโนโลยีนี้เริ่มเป็นที่รู้จักได้อย่างไร?

พลังงานไฮโดรเจนถูกคิดค้นขึ้นมาใช้กับเครื่องยนต์แบบจุดระเบิดภายในห้องเครื่องครั้งแรกในปี 1804 นู้น! โดยนักวิทยาศาสตร์ที่ชื่อ François Isaac de Rivaz นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส จากจุดเริ่มต้นที่ต้องการหาพลังงานมาทดแทนเครื่องยนต์แบบ “หม้อต้ม” (steam powered carriages) ที่ใช้ในการทหารและการพาณิชย์ในยุคนั้น โดยใช้หลักการอัดอากาศและเชื้อเพลิงโดยลูกสูบและจุดระเบิดด้วยหัวเทียนจากการอัดก๊าซไฮโดรเจนไว้ในบอลลูน ต่อท่อให้ก๊าซเข้าห้องเครื่อง จุดระเบิดหัวเทียนด้วยเซลล์ไฟฟ้าสั่งงานด้วยปุ่มกดจากภายนอกเครื่อง หลังจากการทดลองอย่างยาวนาน จนเมื่อปี 1806 เครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้กับรถยนต์เครื่องแรกของโลกก็ถูกผลิตขึ้นสำเร็จ cr.wikipedia

จากนั้นในปี 1863 กว่าครึ่งทศวรรษให้หลัง Étienne Lenoir ทดสอบรถยนต์เครื่องยนต์ 1 สูบ 2 จังหวะ ให้ชื่อว่า Hippomobile วิ่งจาก Paris จนถึง Joinville-le-Pont ใช้เวลาประมาณ 3 ชั่วโมง ในระยะทางประมาณ 10 กิโลเมตร ผลิตจำหน่ายไปทั้งสิ้น 350-400 คัน

แต่การที่จะพกก๊าซไฮโดรเจนไว้ในรถก็ค่อนข้างมีอุปสรรค์เยอะแยะ ด้วยตัวก๊าซเองมีน้ำหนักเบามาก การรวบรวมให้อัดรวมกันในภาวะที่หนาแน่นก็ต้องใช้ภาชนะที่มีขนาดใหญ่และหนา เพราะเจ้าไฮโดรเจนมีความสามารถในการติดไฟได้ดีเยี่ยม แม้จะอยู่รวมกันอย่างเบาบาง (ในกรณีที่เป็นก๊าซไฮโดรเจนเพียวๆ) การบรรทุกถังก๊าซไฮโดรเจนขนาดยักษ์ ก็เหมือนการพกระเบิดดีๆ ติดตัวไปด้วย ในสมัยต่อมาจึงใช้ระบบไฟฟ้าในการแยกไฮโดรเจนออกมาจากน้ำ (น้ำ หรือ H2O ประกอบด้วย ไฮโดรเจน 2 อะตอม และ อ๊อกซิเจน 1 อะตอม ดังนั้นเมื่อแยกธาตุน้ำนี้ ก็จะได้ ก๊าซอ๊อกซิเจน กับก๊าซไฮโดรเจน นั่นเอง) นั่นจึงเป็นที่มาของ “Fuel Cell ข้อแม้แรกในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้คือ การใช้พลังงานในการแยกไฮโดรเจนออกจากอ๊อกซิเจนหากจะติดตั้งอุปกรณ์แยกก๊าซนี้ไว้บนตัวรถ เพื่อให้รถยนต์สามารถใช้ “น้ำเปล่า” เติมแทนน้ำมัน แต่ไม่คุ้มค่าถ้าจะใช้วิธีนี้ ขณะเดียวกันแนวคิดในการใช้ไฮโดรเจนเพียวเป็นเชื่อเพลิงก็ยังถูกพัฒนาอยู่ จนประเทศในฝั่งยุโรปเริ่มเอาจริงกับการหาแหล่งพลังงานทดแทน ค่ายรถยนต์ใหญ่ๆก็เริ่มผลิตรถยนต์ Fuel Cell ออกมาตั้งแต่ปลายยุค 90 เป็นต้นไป

BMW 750hL (E38)  รถพลังงานไฮโดรเจนตัวแรกของค่ายยักษ์จากเยอร์มันผลิตต้นแบบตัวแรกตั้งแต่ปี 2000 ก่อนผลิตออกจำหน่ายในปี 2006 ซึ่งในขณะนั้นก็มีสถานีบริการก๊าซไฮโดรเจนภายในประเทศเยอรมันเริ่มให้บริการแล้ว

ปี 2003 Mazda ปล่อย Mazda RX-8 Hydrogen RE เครื่องยนต์สองระบบ ทั้งไฮโดรเจนและน้ำมัน เริ่มผลิตจำหน่ายให้กับผู้สนใจในปี 2005 และในปี 2007 Mazda ได้ผลิตรถส่งให้ประเทศนอร์เวย์จำนวน 30 คัน เพื่อร่วมการทดลองในโปรเจคที่มีชื่อว่า “Hynor

ในปี 2006 Ford เปิดตัวรถยนต์ต้นแบบในคอนเซปท์ “tri-flex fueling system” ด้วยเครื่องยนตร์ V10 supercharged ติดตั้งในรถที่มีชื่อว่า “Ford F-250 Super Chief” ภายใต้แนวคิดที่ให้ผู้บริโภคสามารถเลือกใช้พลังงานได้ถึง 3 แนวทาง ทั้งน้ำมัน , แก๊ซโซฮอล E85 และพลังานไฮโดรเจน ซึ่งหลังจากการทดสอบ พลังงานไฮโดรเจนให้กำลังได้สูงสุด และยังลดมลภาวะได้ถึง 99%

อีกค่ายยักษ์ใหญ่ที่ยืนยันได้ถึงความนิยมในการใช้พลังงานไฮโดรเจนในประเทศเยอรมัน Mercedes-Benz F-Cell หรืออีกชื่อที่คุ้นเคยว่า Daimler AG ค่ายนี้ผลิตรถยนต์พลังงานไฮโดรเจนมาตั้งแต่ปี 2002 และเริ่มจำหน่ายภายในประเทศตั้งแต่ปีนั้นเป็นต้นมา จนปัจจุบันก็มีรถบัสพลังงานไฮโดรเจนออกจำหน่ายแล้ว ในชื่อรุ่น Citaro O530BZ

จนถึงยุคปัจจุบัน Toyota Mirai (FCV) ได้นำนวัตกรรมนี้มาตีตลาดญี่ปุ่นแบบบูรณาการ ด้วยการวางรากฐานการให้บริการเชื้อเพลิงร่วมกับรัฐบาลญี่ปุ่น ให้มีสถานีบริการไฮโดรเจนครอบคลุมพื้นที่เศรษฐกิจของประเทศภายใน 5 ปี และปัจจุบันมีบริษัทรับสัมประทานก่อสร้างสถานีบริการแล้วอย่างน้อย 3 เจ้า ซึ่งแน่นอนว่าบริษัทคู่แข่งอันดับ 1 อย่าง Honda ไม่อยู่นิ่งแน่นอน ตั้งเป้าผลิต “Honda FCV” ตีตลาดภายในประเทศวางแผนจำหน่ายให้ทันกลางปี 2015 นี้ที่ญี่ปุ่น

จากเจตนารมณ์เพื่อหาทางเลือกใหม่ทดแทนพลังงานฟอสซิลที่มีแหล่งขุดเจาะน้อยลง และขั้นตอนการกลั่นให้ได้ทั้งก๊าซและน้ำมันที่สิ้นเปลืองพลังงานเป็นอย่างมาก แม้ปัจจุบันการผลิตน้ำมันออกมาจำหน่ายจะล้นตลาดเกินกว่าความต้องการใช้งานจนราคาน้ำมันมีราคาลดลงกว่าครึ่ง แต่ครั้งนี้นับเป็นสัญญาณที่บ่งบอกถึงการก้าวเข้าสู่ยุคใหม่ของวงการการใช้พลังงานเพื่อขับเคลื่อนระบบเศรษฐกิจโลกในอนาคตข้างหน้า ต่อไป

McXO รายงาน