Весовые и объемные параметры батарей топливных элементов быстро улучшаются (табл. 15, составленная по данным Кардеша). В настоящее время удельный вес водородно-кислородных топливных элементов равен 15—20 кг/кВт, а в скором времени можно ожидать, что он будет снижен до нескольких килограммов на 1 кВт (по различным данным до 2—5 кг/кВт). Для сравнения можно сказать, что удельный вес современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания равен 2— 6 кг/кВт.

Коэффициент полезного действия (к. п. д.) топливного элемента определяется отношением вырабатываемой электрической энергии к изменению свободной энергии. В первом приближении к. п. д. измеряется отношением действительного напряжения элемента к теоретическому значению э. д. с. Однако для сравнения с двигателем внутреннего сгорания используется к. п. д., определяемый отношением выработанной электрической энергии к теплотворной способности топлива. Для спиртов и углеводородов разница между к. п. д., основанным на свободной энергии, и к. п. д., основанным на теплотворной способности, невелика (около 5%).

Современные топливные элементы электромобилей и их основные характеристики - Часть 4. Весовые и объемные параметры батарей

Рис. 24. Зависимость мощности батареи топливных элементов от плотности тока.

Современные топливные элементы электромобилей и их основные характеристики - Часть 4. Весовые и объемные параметры батарей

Коэффициент полезного действия топливного элемента меняется от нагрузки. На рис. 25 показана зависимость к. п. д. одного из топливных элементов фирмы Shell от плотности тока. Такой же характер зависимости к. п. д. от нагрузки имеют все топливные элементы. Необходимо отметить, что в отличие от двигателей внутреннего сгорания к. п. д. топливного элемента возрастает с уменьшением нагрузки.

Современные топливные элементы электромобилей и их основные характеристики - Часть 4. Весовые и объемные параметры батарей

Рис. 25. Зависимость к. п. д. батареи топливных элементов от плотности тока.

Современные топливные элементы электромобилей и их основные характеристики - Часть 4. Весовые и объемные параметры батарей

В настоящее время при «номинальной» нагрузке к. п. д. топливных элементов обычно составляет 60— 70%, а при максимальной нагрузке — не более 40%. Для большинства применяемых в настоящее время топлив в топливных элементах э. д. с. равна примерно 1 В (табл. 16). При нагрузке напряжение топливных элементов уменьшается. В этом топливные элементы очень похожи на обычные аккумуляторы.

Современные топливные элементы электромобилей и их основные характеристики - Часть 4. Весовые и объемные параметры батарей

Рис. 26. Вольт-амперные характеристики топливных элементов: 1 — элемент при 60°C (электрод O2—H2), атмосферное давление; 2 — элемент при 25°C (электрод O2—H2), атмосферное давление; 3 — элемент при 25°C (электрод воздух — H2), атмосферное давление; 4 — элемент при 25°C (электрод O2—H2), давление 100 мм рт. ст.

В качестве примера на рис. 26 показаны вольт-амперные характеристики топливных элементов фирмы Union Carbide Co.

Срок службы. По сроку службы топливных элементов в настоящее время имеются лишь отдельные сообщения. Согласно этим сообщениям срок службы опытных образцов водородно-кислородных топливных элементов уже в настоящее время достиг 2—3 тыс. ч, что сопоставимо со сроком службы автомобильных карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Ввиду отсутствия сильно нагруженных движущихся частей, срок службы топливных элементов может быть значительно больше срока службы автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Стоимость на единицу мощности. Достоверных данных о стоимости топливных элементов пока нет. В перспективе согласно литературным данным стоимость топливных элементов, отнесенная на единицу мощности, должна быть на уровне стоимости современных автомобильных дизельных двигателей.