מערכת מימן (FCEV)

🎯 עקרון הפעולה

רכב מימן (FCEV — Fuel Cell Electric Vehicle) הוא רכב חשמלי שמייצר חשמל תוך כדי נסיעה באמצעות תא דלק. המימן מגיב עם חמצן מהאוויר — מייצר חשמל, מים, וחום.

• מימן (H₂) + חמצן (O₂) → חשמל + מים (H₂O) + חום
• אפס פליטות — רק מים יוצאים מהאגזוז!
• תדלוק — 3–5 דקות (כמו בנזין)
• טווח — 500–650 ק"מ

🔧 רכיבים עיקריים

• תא דלק (Fuel Cell Stack) — לב המערכת. מייצר חשמל.
• מיכלי מימן — 2–3 מיכלים. 700 bar (10,000 PSI)!
• סוללת HV קטנה — 1–2kWh. לגיבוי ורגנרציה.
• מנוע חשמלי — כמו ברכב חשמלי רגיל.
• ממיר DC-DC — מייצב מתח מתא הדלק.
• מדחס אוויר — דוחס אוויר לתא הדלק.
• מערכת ניהול תרמי — קירור תא הדלק.

📐 דגמים בייצור

• Toyota Mirai — טויוטה. דור 1 (2014), דור 2 (2020).
• Hyundai Nexo — יונדאי. 2018–היום.
• Honda Clarity Fuel Cell — הונדה. 2016–2021.
• Hyundai Xcient Fuel Cell — משאית מימן.
• BMW iX5 Hydrogen — ב.מ.וו. 2024.

⚛️ מבנה תא דלק

תא דלק מורכב מ-מאות תאים בודדים המוערמים יחד (Stack). כל תא מכיל:

• אנודה (Anode) — מימן מוזרם לצד זה. מתפרק לפרוטונים ואלקטרונים.
• קתודה (Cathode) — חמצן מהאוויר. מגיב עם הפרוטונים.
• ממברנה (PEM) — Proton Exchange Membrane. מעבירה רק פרוטונים.
• זרז פלטינה — מזרז את התגובה הכימית.

⚡ התהליך הכימי

• באנודה — H₂ → 2H⁺ + 2e⁻. מימן מתפרק לפרוטונים ואלקטרונים.
• הממברנה — מעבירה פרוטונים לקתודה. אלקטרונים עוברים דרך מעגל חיצוני ← חשמל!
• בקתודה — 2H⁺ + ½O₂ + 2e⁻ → H₂O. מים נוצרים.
• מתח לתא — 0.6–0.7V. בתנאי עומס. ללא עומס: 1.0V.

📊 נתונים טכניים

• מספר תאים ב-Stack — 300–400
• מתח Stack — 200–300V
• הספק — 100–130kW
• טמפ' עבודה — 60–80°C
• יעילות — 50–60% (פי 2 ממנוע בנזין!)

🔬 איך מאחסנים מימן?

מימן מאוחסן במיכלים מחוזקים בסיבי פחמן בלחץ עצום של 700 bar (10,000 PSI) — פי 350 מלחץ אוויר בצמיג!

• שכבות המיכל — ציפוי פנימי (פולימר), שכבת סיבי פחמן, שכבת הגנה חיצונית
• משקל — 80–120 ק"ג למיכל (ריק). 5–6 ק"ג מימן.
• נפח — 120–150 ליטר למיכל

⚠️ בטיחות

• חיישני מימן — מזהים דליפה. מימן קל מאוויר — מתפזר מהר.
• שסתום בטיחות — TPRD. משחרר מימן במקרה של שריפה.
• בדיקות תקופתיות — כל 3–5 שנים. בדיקת לחץ.
• מימן אינו רעיל — אבל דליק מאוד!

⛽ תדלוק מימן

• זמן — 3–5 דקות למילוי מלא
• לחץ תדלוק — 700 bar (H70) או 350 bar (H35)
• מחיר — כ-₪70–90 לק"ג. 5–6 ק"ג = 500–650 ק"מ.
• תשתית בישראל — מוגבלת מאוד. 2–3 תחנות.