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

Související články

Dezinfekce interiéru: Software policejních Fordů promění auto v saunu

Dezinfekce interiéru: Software...

Po speciálních policejních helmách odhalujících teplotu u člověka...
Bezpečnostní rám z VUT automaticky pozná, zda má pracovník správné ochranné vybavení

Bezpečnostní rám z VUT automaticky...

Přilba, rukavice, bezpečnostní postroj a zaměstnanec po schválení systémem...
Ruské letectvo obdrží modernizované vrtulníky Kamov Ka-52M

Ruské letectvo obdrží...

Ještě v průběhu letošního roku by ruské ministerstvo obrany rádo...
Jaká teplota vzduchu je pro stromy kritická?

Jaká teplota vzduchu je pro...

U stromů v tropických lesích je charakteristické, že při oteplování mohou vázat značné...
Policejní reakce na COVID-19: Helmy mužů zákona odhalí zvýšenou teplotu

Policejní reakce na COVID-19: Helmy...

Policisté v mnoha zemích světa zahájili testování nových služebních helem,...
Rána jako z děla! Odborníci pracují na dělostřelecké munici s ramjetovým pohonem

Rána jako z děla! Odborníci pracují...

Americká armáda si brousí zuby na další zajímavé vylepšení jedné ze...
Útoky na nemocnice neustanou

Útoky na nemocnice neustanou

Opakované útoky hackerů na české nemocnice neustanou ani po zmírnění...
Muskův Starship SN4 je na dobré cestě k prvnímu letu

Muskův Starship SN4 je na dobré...

Představitelé Muskovy americké technologické společnosti SpaceX mají důvod...
Spíše než změna klimatu ohrožuje motýly způsob hospodaření s krajinou

Spíše než změna klimatu ohrožuje...

Co se stane s motýly, když se oteplí planeta? Jaký vliv má globální změna klimatu...
Jak přelstít technologii? Americká armáda chce svěřit komunikaci zvířatům

Jak přelstít technologii? Americká...

Významný podíl zvířat na komunikaci mezi vojenskými jednotkami býval...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Dostal papež Julius II. pohlavní nemoc jako trest za nemravný život?

Dostal papež Julius II. pohlavní...

Všichni dobré vědí, že i duchovní jsou lidé z masa a kostí. Proto není divu,...
Památka v pohybu: Cestující maják Rubjerg Knude

Památka v pohybu: Cestující...

Na severním pobřeží Dánska stojí už celých 120 let. Mezi turisty je i...
Úžasný bodlák: Co dokáže ostropestřec mariánský?

Úžasný bodlák: Co dokáže...

Může léčit játra, pomáhat při cukrovce, zpomalovat stárnutí mozku a s ním...
Na popravu lupiče Jana Jiřího Grasela se přišla podívat celá Vídeň

Na popravu lupiče Jana Jiřího Grasela...

Jan Jiří Grasel se plíží s rasovským pytlem krajinou. Rasové, kteří měli za úkol odklízet všechno pošlé a...
Archeologové odkryli neznámý mayský palác. Vysvětlí tajemství záhadného úpadku Mayů?

Archeologové odkryli neznámý mayský...

Mayská civilizace vznikla několik tisíciletí před naším letopočtem. Vrcholu...
Den, kdy zahynuli dinosauři

Den, kdy zahynuli dinosauři

V dnešní době už si zřejmě neumíme představit, že by...
Konec dynastie Arpádovců: Otrávila uherského krále Ondřeje III. vlastní šlechta?

Konec dynastie Arpádovců: Otrávila...

„Král Ondřej zemřel. Někdo mu podal jed,“ šeptají si drbny na uherském dvoře roku 1301....
Slzy nebo smích: Čich jako nejsilnější spouštěč vzpomínek a emocí

Slzy nebo smích: Čich jako...

Vůně koláčů, vycházející z otevřených dveří pekárny může fungovat jako časový...
Máte právo nevypovídat! Co se stane, když policisté zapomenou Mirandu?

Máte právo nevypovídat! Co se...

Houkají sirény, majáky svítí jak na Silvestra. „Máte právo nevypovídat. Vše, co od...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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