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

Plně autonomní automobily dostanou v USA zelenou

Plně autonomní automobily...

Přestože se to zdá nemožné, Spojené státy uvažují, resp. Národní správa...
Nové menší a výkonnější nabíječky pro elektromobily byly představeny

Nové menší a výkonnější nabíječky...

Vědcům z North Carolina State University se podařilo vyvinout zcela nový,...
Majitelé hybridů a elektromobilů čeká několik výhod

Majitelé hybridů a elektromobilů...

Mohou si totiž zažádat o speciální registrační značky, které budou začínat...
V Norsku převládá prodej elektromobilů

V Norsku převládá prodej...

Je to až s podivem, ale v Norsku se prodává více vozů do zásuvky, než...
Solárních panelů na silnici se nedočkáme

Solárních panelů na silnici se...

Jako nápad to nevypadalo špatně. Místo asfaltu solární panely. Realita byla...
Představení konceptu Vision iNext od BMW se uskutečnilo netradičně na palubě letadla

Představení konceptu Vision iNext od...

O autonomních automobilech píšeme pravidelně. Ve světě motorismu je...
Robotický kamion od Volva

Robotický kamion od Volva

S projekty autonomních automobilů a tahačů se doslova v poslední době...
Budoucnost dopravy v městech podle automobilky Mercedes-Benz

Budoucnost dopravy v městech...

Jedna z nejznámějších německých automobilek Mercedes-Benz představila v Kodani...
Volvo představilo unikátní projekt autonomního auta

Volvo představilo unikátní...

Samořiditelné automobily začínají hýbat světem. Jednotlivé automobilky se...
Formule E a revoluční technologie se objevily v Praze

Formule E a revoluční...

Od čtvrtka do dnešního dne probíhá již druhý ročník Future Port Prague...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Aktuálně: Na planetku Ryugu dosedli dva hopsající roboti

Aktuálně: Na planetku Ryugu...

Japonská sonda Hajabusa 2, která dorazila k planetce Ryugu,...
Scházeli se pravěcí obyvatelé Čech ke kanibalským hostinám?

Scházeli se pravěcí obyvatelé Čech...

Kolem ohně sedí skupinka pralidí. Nad plameny se opéká maso a jeho vůně...
VIDEO: Co kdybychom se dožili 1000 let?

VIDEO: Co kdybychom se dožili...

Dejme tomu, že bychom se v průměru nedožívali...
Unikátní polární šelmy: Jak přežívají v děsivých mrazech?

Unikátní polární šelmy: Jak...

Žijí daleko na severu za polárním kruhem na území ponořeném pět měsíců v roce...
Princ se zlatou hvězdou na klopě: Zachraňoval král Kristián X. židy?

Princ se zlatou hvězdou na klopě:...

Každé ráno se starý král projíždí Kodaní. Bez doprovodu, beze strachu, bez ohledu na...
Jaké jsou největší přešlapy iPhonu?

Jaké jsou největší přešlapy iPhonu?

Apple je pravděpodobně jednou z nejznámějších značek na...
Stella Walshová: Jen kulka byla rychlejší!

Stella Walshová: Jen kulka byla...

Jedno z nejvíce kontroverzních sportovních témat se týká intersexuálních sportovců,...
VIDEO: Implantát, který vrací vozíčkářům možnost chůze

VIDEO: Implantát, který vrací...

Vědcům v USA se podařil zásadní úspěch. Pomocí speciálního implantátu...
Průlet Scholzovy hvězdy sluneční soustavou potvrzen!

Průlet Scholzovy hvězdy sluneční...

Čas od času se v éteru objeví hypotéza, že Slunce má své dvojče. Má jím...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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