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

Kia Niro: pokušitel elektrického věku

Kia Niro: pokušitel elektrického...

Možná (ne)znáte ten pocit, když natankujete plnou nádrž, a...
Muskova Tesla v Německu uspěla. Podle nepotvrzené informace překonala Porsche o 20 sekund

Muskova Tesla v Německu uspěla....

V německém Nürburgringu dosud držel traťový rekord Taycan...
Cestování bezpečněji: KIA zavádí lehké centrální airbagy

Cestování bezpečněji: KIA zavádí...

Automobilka KIA v rámci své skupiny vyvinula nový centrální airbag s...
Muskova Tesla Model S uspěla v Kalifornii. Teď se pokusí o traťový rekord v Nürburgringu

Muskova Tesla Model S uspěla v...

Na Muskově Twitteru se před několika dny objevila informace, že Tesla S...
Musk zkritizoval Porsche za název jejich elektromobilu

Musk zkritizoval Porsche za...

Šéf Tesly a SpaceX Elon Musk se na svém twitterovém účtu opřel do...
O čerstvý vzduch se v novém elektromobilu postará mech

O čerstvý vzduch se v novém...

Německý startup Sono Motors nedávno ukázal světu svůj nový elektromobil Sion, který...
Nejhezčí kombi roku 2019?

Nejhezčí kombi roku 2019?

Měl by patřit k tradičnímu manažerskému dress codu asi jako světle...
Elektromobily už jen s výstražnými zvuky

Elektromobily už jen...

Od 1. července 2019 musí být elektromobily podle nového nařízení EU...
Nový systém na detekci vozidel v protisměru

Nový systém na detekci vozidel v...

Student Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií Vysokého...
Česká města stále dusí automobilová doprava

Česká města stále dusí...

Že automobilová doprava založená na spalovacích motorech je jedním z největších...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Poznejte historii a kulturu kazašské stepi

Poznejte historii a kulturu...

Zajímáte se o kazašskou historii a kulturu a rádi byste se o ní dozvěděli...
Modelína: Z čistidla tapet hračkou století?

Modelína: Z čistidla tapet...

Má zářivé barvy, umělou vůni a tisíce měnících se podob. A...
Vraždy za doživotí: Co v Čechách způsobil Kevin Dahlgren?

Vraždy za doživotí: Co v Čechách...

Kevin Dahlgren byl občan USA, který měl v Čechách příbuzné....
Chřipka ani pneumokokové infekce prý nejsou nachlazení

Chřipka ani pneumokokové infekce...

Proměnlivé počasí podzimních a zimních měsíců přispívá ke zvýšenému výskytu...
Co by se stalo, kdybychom celý život strávili ve tmě?

Co by se stalo, kdybychom celý...

Možná jste si už pomysleli, jak deprimující by to bylo. V Indonésii lidé...
Cesta k ekonomickému krachu impéria: Řím doplácel na nenasytnou armádu

Cesta k ekonomickému krachu impéria:...

Historikové dnes uvádějí řadu příčin zániku starověkého římského impéria. Vpád...
Se smrtelnou nemocí bojují tisíce lidí

Se smrtelnou nemocí bojují tisíce...

Jako chůze po zmrzlém sněhu nebo rozepínání suchého zipu – tak zní při...
Děti, které přežily nemožné

Děti, které přežily nemožné

Děti na rozdíl od dospělých mají úžasně odolné tělo. Jen si vzpomeňte, co...
Emancipace ve Starém Egyptě: Něžné pohlaví postaví do latě houf mužských úředníků

Emancipace ve Starém Egyptě: Něžné...

„Kdosi se nicméně pokusil mne o tuto půdu připravit, a já jej budu za...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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