Čeští vědci vyvíjejí nové palivové články

Dokážete si představit, že s automobilem přijedete k čerpadlu pohonných hmot a místo benzinu či nafty do nádrže načerpáte vodík? Přitom na tom ještě finančně vyděláte! Něco podobného se už testuje – i u nás. Dokážete si představit, že s automobilem přijedete k čerpadlu pohonných hmot a místo benzinu či nafty do nádrže načerpáte vodík? Přitom na tom ještě finančně vyděláte! Něco podobného se už testuje – i u nás.

Nejvíce o vodíkovém pohonu ví prof. dr. Ing. Karel Bouzek, proděkan Fakulty chemické technologie Vysoké školy chemicko-technologické (VŠCHT) v Praze. O zajímavé zkušenosti se exkluzivně podělil s 21. STOLETÍM.

Spolupráce s AV ČR se osvědčuje

Objev principu palivového článku se datuje již do roku 1839. Jejich intenzivní výzkum se však datuje až od zahájení projektu APOLLO, tj. letů na Měsíc. A jak to bylo v ČR? Prof. Bouzek upřesnil: „První projekt byl udělen našemu pracovišti v roce 1999 – týkal se vývoje polymerních elektrolytů pro palivové články. Stal se skutečností díky naší spolupráci s Ústavem makromolekulární chemie AV ČR. Jeho pracovníci s námi spolupracují i nadále v projektech, zaměřených na vývoj polymerního elektrolytu.“
Časem se zapojili do velkého evropského projektu. Při něm spolupracovali s komerčními a akademickými organizacemi v celé Evropě. „Tak jsem měl možnost seznámit se s technologiemi, vyvíjenými na těchto pracovištích celou řadu let,“ řekl 21. STOLETÍ prof. Bouzek,“ a přidal aktuální informaci: „Od ledna 2010 jsme zahájili nový projekt, který se zaměřuje na studium degradačních mechanismů ve středně teplotním článku s polymerním elektrolytem.“

Má dvakrát lepší účinnost

Pro laiky to zní nejspíše dost učeně. Prof. Bouzek princip vysvětlil: Palivový článek se od stávajících zdrojů energie odlišuje v tom, že nevyužívá mezistupně mechanické práce, tzv. tepelného stroje. U toho se dodá energie – obvykle hořením. To způsobí změnu objemu plynné fáze. Nárůst jejího objemu pohybuje například pístem, nebo roztáčí turbínu. Maximální dosažitelná účinnost tohoto děje se při klasických podmínkách pohybuje kolem 40 procent. Tato hranice se z principu nedá překročit. „Naproti tomu palivový článek toto obchází. Je založen na tom, že chemická energie je přímo převáděna na elektrickou bez stupně mechanické práce, tedy tepelného zdroje.“ Palivový článek tak při spalování vodíku v kyslíku za pokojové teploty dosahuje účinnosti 85 procent!

Chemie se osvědčuje

Palivový článek je elektrochemické zařízení, které přemění energii ukrytou v uhlovodíku nebo vodíku na elektrickou energii. Skládá se ze dvou elektrod, které jsou odděleny elektrolytem. Na anodu se přivádí palivo (např. vodík, methan, methanol). Zde dochází k jeho oxidaci, takže odevzdává elektrony. Ke katodě se přivádí oxidační činidlo (např. kyslík ze vzduchu), které se na ní redukuje. Kyslík může reagovat s protony, ale k uskutečnění této reakce mu chybí elektrony. Na katodě tak vzniká deficit elektronů, na anodě zase přebytek. Tak dochází ke vzniku elektrického napětí mezi dvěma elektrodami. Elektrony jsou přetahovány díky spádu potenciálního napětí z jedné elektrody do druhé. Musí projít vnějším elektrickým obvodem, kde můžou vykonávat elektrickou práci. Jejich následnou reakcí s kyslíkem a protony vzniká voda.
Jednotlivé články se ukládají do tzv. stacků. Celá řada (většinou 50 až 60 článků) je přitištěna k sobě. Elektrický náboj prochází z jednoho do druhého a zůstává stále stejný. Zvyšuje se ale jeho potenciál. Tak na konci, kde jsou tzv. terminální desky, vzniká napětí odpovídající součtu všech jednotlivých článků.

Jaký zdroj zvítězí?
Spotřeba drahého vodíku činí u autobusu, poháněného palivovým článkem, 7,5 kg /100 km (ekvivalent 20 l nafty/100km). V případě osobního automobilu pak dosahuje pouze 1,7 kg /100 km.

A kde (jak?) se bude palivo přepravovat? Pokud nechcete tankovat přímo do nádrže, můžete používat tlakové láhve. Prof. Bouzek upřesnil: „U autobusu je nad kabinou pevná střecha, na ní tlakové láhve, nad nimi jen lehký překryt. Tlakové láhve dnes mají obvykle tlak 350 atmosfér, ale plánují se nádrže na 700 atmosfér. Nikoli ocelové, ale z kompozitních materiálů, aby hmotnost nebyla tak vysoká. Kdyby došlo k explozi, uvolněná síla bude primárně směřovat nahoru – mimo kabinu. Složitější je to u osobních aut, kde se nemůže vozit láhev na střeše. Dá se však umístit dozadu.“
A co nebezpečí výbuchu? Prof. Bouzek to vidí nadějně: „Při dobré konstrukci by nádrž na vodík byla bezpečnější než benzinová.“

V blízké budoucnosti odborníci očekávají neúprosný boj dvou koncepcí pohonu – proti klasickým bateriím (akumulátorům) nastupují palivové články.

Vodík jezdí v praxi
Osobní automobily, poháněné vodíkem, začala sériově vyrábět Honda –pod značkou Honda FCX Clarity. Od loňského září můžete jezdí na silnicích v Neratovicích ve zkušebním provozu „vodíkový“ autobus – TriHyBus. Vozidlo, dlouhé 12 metrů o hmotnosti 14 tun, přivedli na svět odborníci Ústavu jaderného výzkumu v Řeži. Výsledkem práce vědců a techniků je celosvětově unikátní vozidlo s trojitě hybridním pohonným systémem. Autobus nespaluje vodík místo nafty, ale jeho energii mění v palivovém článku přímo na elektrický proud. Proto trakci vozidla zajišťují, podobně jako u trolejbusu, elektromotory. Dojezd

na jedno natankování činí cca 300 km. Pro autobus vznikla v Neratovicích první vodíková čerpací stanice na území ČR. Je součástí německé „vodíkové trasy“.
EU má projekt na využití palivových článků ve všech metropolích. Zatím tam jezdí spíše prototypy.

Nejde jen o motory
Využití vodíkového pohonu se netýká jen různých samohybů. Taková energie by poháněla třeba ponorky, ale mj. laptopy či kamery atd. Nebyly by závislé na zdrojích energie, přístupu na zásuvku. Uživatel by však nosil malou tlakovou láhev s vodíkem či kanystřík s metanolem na dobití baterií. V rozvojových zemích mají problémy s generátory, ze kterých lidé kradou palivo. U vodíku by to nešlo!

Rubriky:  Auto-moto
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Vodíkový tahač od Toyoty nevypouští žádné emise

Vodíkový tahač od Toyoty nevypouští...

Jedním z největších znečišťovatelů životního prostředí je automobilová...
Jak měl člověk najednou o „kolečko víc“

Jak měl člověk najednou o „kolečko...

Kolo je plochá součást kruhového tvaru, která se může otáčet kolem svého...
12. dubna 1961 lidstvo pootevřelo vesmírnou bránu

12. dubna 1961 lidstvo pootevřelo...

12. dubna 1961 vzlétl první člověk do vesmíru. Stal se jím...
S čím se hraje baseball?

S čím se hraje baseball?

Baseball je kolektivní míčová hra, při níž se míč odpaluje za pomoci pálky. Tou se...
Počet řidičů s oční vadou rapidně narůstá. Špatně vidí každý druhý

Počet řidičů s oční vadou rapidně...

Řidičů trpících oční vadou je na českých silnicích dvojnásobně více než...
Humanoidní robot z Koreje

Humanoidní robot z Koreje

Jihokorejští vědci sestavili humanoidního robota, který by měl být schopen lidem...
Proč se věk nobelistů neustále zvyšuje?

Proč se věk nobelistů neustále...

Co mají všichni nositelé Nobelovy ceny za rok 2016 společného? Jsou...
Roboti a splněné sny

Roboti a splněné sny

Nevíte, kde vzít inspiraci pro své nápady? Můžete zajít...
Motor, který nesplnil všechna očekávání

Motor, který nesplnil všechna...

Wankelův motor je typem spalovacího motoru s rotačním pístem. Využívá...
Vybroušená krása

Vybroušená krása

Diamant je nejtvrdší známý přírodní minerál. Jde o krystalickou formu uhlíku....

Nenechte si ujít další zajímavé články

6 lidí s nejvyšším IQ: Znáte je?

6 lidí s nejvyšším IQ: Znáte je?

Chytřejší než oni je snad jen superpočítač....
Úspěch na Islandu: Vrt přímo do srdce sopky!

Úspěch na Islandu: Vrt přímo do...

Na poloostrově Reykjanes se nedávno odehrála velká...
Mohli arabští kupci v 10. století považovat Prahu za kamenné město?

Mohli arabští kupci v 10. století...

Obchodník vede muže se spoutanýma rukama a smyčkou na...
Tajemná glosolálie: Je možné mluvit řečí, kterou jsme se nikdy neučili?

Tajemná glosolálie: Je možné mluvit...

Když nastal den letnic, byli všichni shromážděni...
VIDEO: Ukázková práce estonských policistů

VIDEO: Ukázková práce estonských...

Policisté to mnohdy nemají lehké. Zvláště...
Rok 2050: Vláda žen a konec chození do práce!

Rok 2050: Vláda žen a konec...

Otázka, jak bude vypadat svět budoucnosti,...
Co leží pod Pekingem? Obrovské podzemní město!

Co leží pod Pekingem? Obrovské...

Přezdívá se jim Krysí národ. Žijí v místnostech a...
Skrytá bojiště druhé světové války: Propaganda jako zbraň!

Skrytá bojiště druhé světové...

Druhá světová válka probíhala nejen na bojištích, ale...
7 nejunikátnějších fontán na světě

7 nejunikátnějších fontán na světě

Fontány bývají místy, u nichž básníci píší své...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.