Где N — мощность батареи топливных элементов, кВт;
γт.э —удельный вес батареи топливных элементов, кг/кВт;
A — количество энергии, необходимое для движения электромобиля, квт·ч;
γт —удельный расход топлива на единицу вырабатываемой энергии, кг/кВт·ч.
Для сравнения вес аккумуляторной батареи однотипного электромобиля GA.6 будет равен:
Где γа.б — удельный вес аккумуляторной батареи, кг/кВт·ч.
Если сделать допущение, что мощность, потребная для движения электромобиля, равна номинальной мощности батареи топливных элементов, тогда количество энергии, необходимое для движения электромобиля, может быть определено по уравнению:
Где t — время движения электромобиля, ч.
Произведя подстановку в формулы (9) и (10), получим:
Таким образом, отношение веса батареи топливных элементов и аккумуляторной батареи для однотипных электромобилей зависит только от времени движения. Удельных показателей химических источников тока и удельного расхода топлива. При постоянных значениях удельных показателей химических источников тока при определенном значении времени имеет место равенство веса батареи топливных элементов и аккумуляторной батареи. Время движения электромобиля при постоянной скорости движения v прямо пропорционально запасу хода. Поэтому при определенном значении запаса хода оба типа химических источников тока имеют одинаковый вес. При других значениях запаса хода тот или иной источник тока имеет преимущество в отношении веса.
Рис. 2. Зависимость веса на единицу мощности силовой установки различных источников энергии автомобиля от запаса хода: 1 — при удельном весе аккумуляторов 47 кг/кВт·ч; 2 — при удельном весе аккумуляторов 35 кг/кВт·ч; 3 — при удельном весе аккумуляторов 20 кг/кВт ч; 4 — при удельном весе топливных элементов 50 кг/кВт; 5 — при удельном весе топливных элементов 20 кг/кВт; 6 — при удельном весе двигателя внутреннего сгорания 4 кг/кВт.
Для иллюстрации этого положения на рис. 2 представлена зависимость веса на единицу мощности силовой установки различных источников энергии автомобиля от запаса хода. В расчет были заложены следующие исходные данные:
На графике откладывался не абсолютный вес источника энергии автомобиля, а вес, приходящийся на единицу мощности кг/кВт силовой установки.
Как видно из рис. 2, при больших запасах хода топливные элементы имеют преимущества в смысле веса перед аккумуляторной батареей. Однако батарея топливных элементов в случае ее применения на электромобиле все же значительно тяжелее двигателей внутреннего сгорания.
В табл. 17 по данным исследований (США) приведены некоторые параметры топливных элементов в сравнении с автомобильными поршневыми двигателями внутреннего сгорания.
Из таблицы видно, что даже в самом оптимальном случае вес и стоимость водородно-кислородного топливного элемента значительно больше, чем автомобильных двигателей.
В табл. 18 приведены стоимости разных видов топлив, которые могли бы использоваться в топливных элементах:
Эти данные показывают, что водород является очень дорогим видом топлива. Если также учесть трудности обеспечения надежной герметичности циркуляционных систем газов и электролита, обеспечение взрывобезопасности, большой вес газовых баллонов, применение непосредственно водородно-кислородных топливных элементов для электромобилей в то время не могло рассматриваться как перспективное.