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

Model Rapide E: První elektromobil značky Aston Martin

Model Rapide E: První...

Je to jen několik dní, co britská automobilka Aston Martin...
Volkswagen testuje autonomní vozy v ostrém provozu německého Hamburku

Volkswagen testuje autonomní vozy v...

Autonomní vozy e-Golf od automobilky Volkswagen se jako jedny z...
Bloodhound SSC: Zdánlivě ztracený projekt je zachráněn

Bloodhound SSC: Zdánlivě ztracený...

Bloodhound SSC je smělým projektem, který si klade za cíl postavit...
Elektrické SUV s rekordním dojezdem

Elektrické SUV s rekordním dojezdem

Americká automobilka Fisker Inc. představila model SUV, které by mělo...
Nový Model Y od Tesly

Nový Model Y od Tesly

Sportovně-užitkový elektromobil SUV Model Y, který představila...
Čeští vědci pracují na samostatně myslících automobilech

Čeští vědci pracují na samostatně...

Vskutku smělé plány mají odborníci z pražského Českého vysokého učení...
Nejdražší auto na světě

Nejdražší auto na světě

Společnost Bugatti, spadající do koncernu Volkswagen, představila na...
Volvo sníží maximální rychlost na 180 km/h

Volvo sníží maximální rychlost...

Švédská automobilka se rozhodla k razantnímu kroku – u všech...
Kamarád ke sdílení

Kamarád ke sdílení

Automobilky se již pilně připravují na letošní ženevský autosalon a...
Koenigsegg chce být dostupnější!

Koenigsegg chce být dostupnější!

Automobilka Koenigsegg ročně prodá asi dvacet vozů. Takto nízké číslo samo o...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Přehledně: Srovnání velikostí různých objektů ve vesmíru

Přehledně: Srovnání velikostí...

Lidská fantazie je téměř bezbřehá, ale jen těžko lze...
Nejslavnější dětské hračky: Monopoly vymyslel nezaměstnaný inženýr

Nejslavnější dětské hračky: Monopoly...

Přichází zlaté období panenek, které musí mít i svůj vybavený byt. Do módy...
VIDEO: TOP 5 českých jídel, které jsou oblíbené ve světě

VIDEO: TOP 5 českých jídel, které...

Tak například takové tvarohové buchty. Původem pochází z území dnešních...
Proč mají egyptské sochy rozbité nosy?

Proč mají egyptské sochy rozbité...

Staří Egypťané po sobě zanechali nemálo uměleckých artefaktů, zejména v...
40 let zpět: Británii poprvé povede žena!

40 let zpět: Británii poprvé...

Dcera majitele obchodu se smíšeným zbožím Margaret už odmala projevuje...
Přehledně: TOP 5 nejnebezpečnějších povolání

Přehledně: TOP 5...

Mysleli jste si, že jedním z nejnebezpečnějších povolání je...
Přelom v astronomii: První snímek černé díry

Přelom v astronomii: První snímek...

Vědci z mezinárodního projektu Event Horizon Telescope (Teleskop...
Tajemství městských erbů: Proč mají Pardubice ve znaku přepůleného koně?

Tajemství městských erbů: Proč mají...

Ješek z Pardubic se roku 1158 účastnil tažení císaře Fridricha Barbarossy na Milán. Po...
Nejšpinavější předměty, kterých se denně dotýkáme!

Nejšpinavější předměty, kterých se...

Většina lidí považuje za bakteriemi nejvíc zamořenou věc v domácnosti...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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