Alla ricerca dell'alternativa perfetta per i veicoli a gas, ci sono stati molti contendenti nel corso degli anni. Quando si tratta di percezione pubblica, i veicoli elettrici a batteria (BEV) sono tra i più conosciuti. Ma tra gli esperti del settore, c'è un'altra alternativa che mostra una promessa ancora più grande per l'elettrificazione futura dei veicoli:le celle a combustibile. In particolare, celle a combustibile con membrana a scambio protonico (PEMFC). Però, nonostante decenni di sviluppo, Le PEMFC mancano ancora di un'ampia accettazione da parte del mercato nei veicoli.

Per capire cosa sta influenzando questa accettazione, e dove si prevede che il mercato andrà in futuro, i ricercatori della Carnegie Mellon University hanno condotto una valutazione di elicitazione esperta dei costi e delle prestazioni attuali e previsti futuri delle PEMFC per autoveicoli. I risultati sono stati pubblicati in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Michael Whiston, un associato di ricerca post-dottorato in ingegneria e politiche pubbliche, e i professori del College of Engineering Ines Azevedo, Shawn Litter, Kate Whitefoot, Costantino Samaras, e Jay Whitacre hanno parlato con 39 esperti nel campo delle celle a combustibile per comprendere le loro valutazioni dei costi PEMFC, durata dello stack, e densità di potenza dello stack in un ipotetico, scenario di produzione su larga scala.

"L'elicitazione esperta si basa sulla conoscenza e sull'esperienza di individui che hanno lavorato a lungo con la tecnologia, "dice Whiston, "e quindi può informare lo stato della tecnologia e la traiettoria futura. In assenza di dati pubblicati o prove conclusive, le valutazioni ottenute dalla richiesta di esperti potrebbero essere utilizzate per sviluppare roadmap tecnologiche, informare la politica, guidare le decisioni aziendali, e sviluppare modelli analitici."

Nello studio, i ricercatori hanno chiesto agli esperti di valutare i costi del sistema, durata dello stack, e densità di potenza dello stack di PEMFC, quindi valutare quantitativamente ciò che servirà per raggiungere gli obiettivi di costi e prestazioni. La maggior parte degli intervistati prevede che l'obiettivo di costo del Dipartimento dell'Energia sarà raggiunto entro il 2050. Questo obiettivo di $ 30/kW aumenterebbe notevolmente la probabilità di un'adozione diffusa da parte del pubblico in generale.

Inoltre, oltre il 45% degli intervistati prevede che gli obiettivi del DOE per la durata dello stack saranno raggiunti entro il 2050, e molti prevedono che l'obiettivo di densità di potenza mediana dello stack potrebbe essere raggiunto entro il 2035. Una volta raggiunti questi obiettivi, e le PEMFC raggiungono un'adozione più diffusa, questo potrebbe significare grandi cose per l'industria automobilistica, più grandi dei BEV, e anche altri tipi di celle a combustibile.

"I vantaggi delle PEMFC rispetto alle batterie includono tempi di rifornimento più rapidi e autonomia più lunga, " Whiston dice. "I veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEV) si riforniscono entro cinque minuti e funzionano a distanze superiori a 300 miglia. I BEV tendono ad essere più limitati nel raggio d'azione, a seconda delle dimensioni e del costo della batteria, e possono volerci ore per ricaricarsi."

Poiché i FCEV funzionano in modo efficiente con idrogeno privo di carbonio, potrebbero ridurre significativamente il consumo di combustibili fossili e le emissioni di carbonio allo scarico nei veicoli. Il combustibile a idrogeno può essere prodotto da una serie di fonti di elettricità a basse emissioni di carbonio, compreso il gas naturale, quindi i FCEV potrebbero ridurre sostanzialmente la quantità netta di emissioni di gas serra delle autovetture. Inoltre, queste celle a combustibile non emettono nessuno degli inquinanti nocivi dei criteri di scarico, come gli ossidi di azoto, particolato, e monossido di carbonio, rendendoli molto più sicuri per la salute umana.