Kar zadeva nove vire energije, so vetrna energija, hidroenergija, sončna energija in jedrska energija vse dobro znane in večina med njimi ljubljenke kapitalskega trga. Vendar je vodik, kot enako pomemben tekmec, ostal razmeroma neznan in premalo prepoznaven. Kljub temu se časi spreminjajo. Shanghai Import Expo novembra 2021 je razbil ta inherentni vzorec. Japonska Toyota je na Kitajskem prvič predstavila drugo generacijo osebnega avtomobila na vodikove gorivne celice Mirai. Ponaša se z največjim dosegom 850 kilometrov, s čimer z enim samim zamahom preseže večino vozil z novo energijo, ki jih poganja litij.
Dandanes se uporablja t.i.vozilo na vodikov pogon" se nanaša posebej na avtomobile na vodikove gorivne celice. Vendar pa so za razliko od litij-ionskih baterij vodikove gorivne celice v bistvu naprave, ki ustvarjajo električno energijo s kemično reakcijo med vodikom in kisikom. Končni stranski produkt te kemične reakcije je za razliko od običajnega goriva samo voda vozila, ki oddajajo snovi, kot so ogljikovi oksidi, dušikovi oksidi in žveplovi oksidi, zato vodik velja za vir energije, ki lahko doseže »ničelne emisije«.
V vodikovih gorivnih celicah ima titan ključno vlogo.Bipolarne plošče iz titana v vodikovih gorivnih celicah imajo tanko debelino, odlično prevodnost, dobre toplotne lastnosti, visoko mehansko trdnost in učinkovito izolacijo plina. Te lastnosti pomagajo pri povečanju gostote moči celice. Japonsko vozilo na gorivne celice Toyota MIRAI uporablja bipolarne plošče iz titana. Poleg tega plinsko difuzijska plast (GDL ali PTL), ki predstavlja 17 % stroškov elektrolizatorja, uporablja visoko zmogljiv industrijski titan kot osnovni material anode, kar omogoča doseganje največje aktivnosti.
Osnovni princip delovanja vodikovih gorivnih celic je, da vodik prehaja skozi katalizator (platino) na pozitivni elektrodi celice, kjer se razgradi na elektrone in vodikove ione. Vodikovi ioni se nato premikajo skozi membrano za izmenjavo protonov, da dosežejo negativno elektrodo, kjer reagirajo s kisikom, da tvorijo vodo in toploto. Hkrati elektroni tečejo od pozitivne elektrode skozi zunanji tokokrog do negativne elektrode, pri čemer se proizvaja električna energija.
Preprosto povedano, vodik in kisik se združita v gorivni celici in proizvajata elektriko in vodo. Vozilo poganja elektrika, medtem ko je voda edini stranski produkt, ki se izloča iz vozila.
Iz tega načela delovanja so pomembne prednosti vodikovih gorivnih celic tri:
Prvič, čistoča: Edini stranski produkt je voda, ki preprečuje emisije ogljikovega dioksida.
Drugič, varnost:Elektrokemični proces, ki poganja vodikove gorivne celice, zmanjšuje tveganja spontanega vžiga ali eksplozij, za razliko od sistemov, ki temeljijo na izgorevanju.
Tretjič, udobje: Hvodikov plin je mogoče stisniti, kar olajša njegov transport in skladiščenje.
Pomembno je omeniti, da se gorivne celice v vozilih s pogonom na vodik razlikujejo od običajnih kemičnih baterij. Gorivna celica omogoča elektrokemično reakcijo med vodikom in kisikom brez zgorevanja, pri čemer nastaja voda kot stranski produkt in sprošča električna energija.
Električna energija v vozilih na vodikove gorivne celice se ustvari v trenutku z reakcijo med shranjenim vodikom in atmosferskim kisikom v sklopu gorivnih celic, za razliko od električnih vozil, ki energijo shranijo iz zunanjega omrežja, preden jo uporabijo. Zato je kljub imenu "gorivne celice" v vozilih na vodik njihov proces sproščanja energije bolj podoben motorjem z notranjim zgorevanjem (reakcija bencina z zunanjim kisikom) kot procesu shranjevanja energije v električnih vozilih.
Podobno kot pri vozilih z motorjem z notranjim zgorevanjem je najdražja komponenta v vozilu na vodikove gorivne celice naprava za ustvarjanje energije in ne naprava za shranjevanje energije (pri električnih vozilih je na primer najdražja komponenta baterija, znotraj baterije pa je anoda, katoda in elektrolit). Natančneje, to je sklad gorivnih celic in ne rezervoar za shranjevanje vodika.
Zaradi sorazmerno visokih stroškov sistemov vodikovih gorivnih celic, zlasti sklopa gorivnih celic, sedanja faza kaže, da so stroški proizvodnje vozil na vodik višji kot pri čisto električnih vozilih in tradicionalnih vozilih z motorjem z notranjim zgorevanjem. Ta stroškovni dejavnik ostaja pomembna omejitev pri razvoju industrije vozil na vodikove gorivne celice.
