Када су у питању нови извори енергије, енергија ветра, хидроенергија, соларна енергија и нуклеарна енергија су добро познате, а већина њих су миљеници тржишта капитала. Међутим, водоник, као једнако значајан кандидат, остао је релативно непознат и недостаје му јака видљивост. Ипак, времена се мењају. Сајам увоза у Шангају у новембру 2021. разбио је овај инхерентан образац. Јапанска Тоиота је први пут у Кини представила путнички аутомобил Мираи друге генерације са водоничним горивним ћелијама. Може да се похвали максималним дометом од 850 километара, надмашујући већину нових енергетских возила са литијумским погоном у једном потезу.
У данашње време тзв.возило на водоник" се посебно односи на аутомобиле са водоничним горивним ћелијама. Међутим, за разлику од литијум-јонских батерија, водоничне горивне ћелије су у суштини уређаји који генеришу електричну енергију кроз хемијску реакцију између водоника и кисеоника. Крајњи нуспродукт ове хемијске реакције је искључиво вода, за разлику од конвенционалног горива возила која емитују супстанце као што су угљенични оксиди, оксиди азота и оксиди сумпора. Стога се водоник сматра извором енергије који може да постигне „нулту емисију“.
У водоничним горивним ћелијама, титанијум игра кључну улогу.Биполарне плоче направљене од титанијума у водоничним горивним ћелијама поседују танку дебљину, одличну проводљивост, добра термичка својства, високу механичку чврстоћу и ефикасну гасну изолацију. Ове карактеристике помажу у повећању густине снаге ћелије. Јапанско возило са горивним ћелијама Тоиота МИРАИ користи биполарне плоче од титанијума. Поред тога, слој за дифузију гаса (ГДЛ или ПТЛ), који чини 17% цене електролизера, користи индустријски титанијум високих перформанси као основни материјал аноде, омогућавајући постизање максималне активности.
Основни принцип рада водоничних горивних ћелија укључује водоник који пролази кроз катализатор (платину) на позитивној електроди ћелије, где се разлаже на електроне и водоникове јоне. Јони водоника се затим крећу кроз мембрану за размену протона да би дошли до негативне електроде, где реагују са кисеоником да би формирали воду и топлоту. Истовремено, електрони теку од позитивне електроде кроз спољашње коло до негативне електроде, стварајући електричну енергију.
Једноставно речено, водоник и кисеоник се комбинују унутар горивне ћелије, производећи електричну енергију и воду. Струја покреће возило, док је вода једини нуспроизвод који се избацује из возила.
Из овог принципа рада, значајне предности водоничних горивних ћелија су троструке:
Прво, чистоћа: Једини нуспроизвод је вода, избегавајући емисију угљен-диоксида.
Друго, сигурност:Електрохемијски процес који покреће водоничне горивне ћелије ублажава ризике од спонтаног сагоревања или експлозије, за разлику од система заснованих на сагоревању.
Треће, погодност: ХГас водоника се може компримовати, што олакшава његов транспорт и складиштење.
Важно је напоменути да се горивне ћелије у возилима на водоник разликују од конвенционалних хемијских батерија. Горивна ћелија олакшава електрохемијску реакцију између водоника и кисеоника без сагоревања, производећи воду као нуспроизвод и ослобађајући електричну енергију.
Електрична енергија у возилима са водоничним горивним ћелијама се генерише тренутно кроз реакцију између ускладиштеног водоника и атмосферског кисеоника унутар горивих ћелија, за разлику од електричних возила која складиште енергију из спољне мреже пре него што је искористе. Стога, упркос називу „горива ћелија“ у возилима на водоник, њихов процес ослобађања енергије је више сличан моторима са унутрашњим сагоревањем (реагујући бензин са спољним кисеоником) него процесу складиштења енергије у електричним возилима.
Слично возилима са мотором са унутрашњим сагоревањем, најскупља компонента у возилу са водоничним горивним ћелијама је уређај за производњу енергије, а не уређај за складиштење енергије (на пример, у електричним возилима, најскупља компонента је батерија, а унутар батерије је анода, катода и електролит). Конкретно, ради се о снопу горивих ћелија, а не о резервоару за складиштење водоника.
Због релативно високих трошкова система водоничних горивих ћелија, посебно система горивних ћелија, у садашњој фази трошкови производње возила на водоник су већи од оних за чисто електрична возила и возила са традиционалним моторима са унутрашњим сагоревањем. Овај фактор трошкова остаје значајно ограничење у развоју индустрије возила са водоничним горивним ћелијама.
