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 osvědčujeObjev 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 účinnostPro 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 osvědčujePalivový 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 praxiOsobní 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. Dojezdna 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 motoryVyužití 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!

Autor: Milan Koukal
Rubriky:  Auto-moto
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce
reklama

Související články

Svět vědy tleská: Laureátem Národní...

Česká hlava je nejprestižnější české ocenění, jakého může vědec v tuzemsku...

Tablety zažívají renesanci

Zatímco ještě před dvěma lety se mohlo zdát, že si čím dál více...

Ženy a dívky jsou žádané pro...

Automobilka Toyota spustila program, jehož cílem je zvýšit podíl...

Space architekt Tomáš Rousek...

V rámci letošního ročníku Czech Space Week 2021 pořádaného...

Česko-norský pilotní projekt ukládání...

Jedním ze stěžejních nástrojů v boji proti klimatické změně by se mohlo...

Jak je to se škodlivostí 5G sítí

Termín „5G sítě” je v posledních měsících skloňován ve všech pádech, a to nejen v...

Filmový unikát z ISS je dotočen: Ruský...

Ruský snímek Výzva režiséra Klima Šipenka je konečně dotočen. Unikátní projekt, jehož...

Zbořme mýtus MP3, můžete mít víc

Máme pocit, že mezi většinovým vzorkem populace se stále udržuje mýtus,...

Využití virtuální reality pro...

Unikátní systém, kombinující využití virtuální reality a výcvikové haly o...

První vodíkový vrtulník dostává...

Za duchovního otce letectví je považován Leonardo da Vinci, autor mnoha...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Nenávist v krasobruslení: Útok s ledovým klidem

Nenávist v krasobruslení: Útok s...

Možná bychom mezi sportovci marně hledali elegantnější krásky než...
Nárazová konzumace alkoholu o svátcích může vážně poškodit zdraví

Nárazová konzumace alkoholu o svátcích...

Česká republika patří dlouhodobě k první pětici zemí s nejvyšší spotřebou alkoholu...
O otužování s nadšenci z Rakouska: Jak začít? A kde jsou nejlepší místa pro koupání?

O otužování s nadšenci z Rakouska: Jak...

Skočit v zimě do zamrzlého jezera může mnohým znít šíleně. Pro...
Revoluce v plavání: Dívky, do jednodílných plavek! Annette Kellermanová způsobí poprask novými plavkami i nahotou

Revoluce v plavání: Dívky, do...

Ženy přicházejí na pláž. Je teplý slunný den, vlny si razí cestu jedna za...
Poslal faraon Chufu dceru do nevěstince?

Poslal faraon Chufu dceru do...

„Jsem bůh,“ prohlašuje pyšně faraon Chufu a jako neomezený vládce se také chová. S...
Vrah Manuel Delgado Villegas: Může za šílenství genetika?

Vrah Manuel Delgado Villegas: Může...

S podobným případem nemají španělské úřady zkušenosti… Schizofrenik, psychopat...
Thutmose II. nechal zloděje napichovat na kůl

Thutmose II. nechal zloděje...

Faraon Thutmose II. usedá na trůn. Egyptské říši bude vládnout pouhých 13 let. Jde...
Nostradamus: Geniální prorok, nebo šarlatán?

Nostradamus: Geniální prorok, nebo...

Je jedním z nejslavnějších a nejdiskutovanějších věštců dějin. Skeptici nad...
Bestiální Peter Kürten: Policii přivede k pachateli náhodný objev dopisu

Bestiální Peter Kürten: Policii...

Netvor s vybraným chováním! Peter Kürten (1883–1931), přezdívaný také jako...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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