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

V Brně tisknou nábytek z odpadu

V Brně tisknou nábytek z odpadu

Pro vyřazené termoplasty našli v moravské metropoli nové využití. Výzkumníci...
Nový výzkum na poli počítačových tomografů i magnetických rezonancí

Nový výzkum na poli počítačových...

Jak lépe chránit lidi a další živé organismy či citlivé přístroje před účinky...
Troubením k delší červené: Indie zavádí opatření proti hluku na silnicích

Troubením k delší červené: Indie...

Vskutku jedinečný způsob řešení nadměrného hluku na silnicích zvolila...
Whitney Houston „oživí“ technika vynalezená už v polovině 19. století

Whitney Houston „oživí“ technika...

Osm let po své smrti zazpívá 26. března 2020 v Kongresovém centru...
Další trable s letadly 737 Max: Boeing řeší porouchané kontrolky

Další trable s letadly 737 Max:...

Letadla 737 Max se po dvou haváriích potýkají s dalším...
Lexus UX 250h: Urban Explorer

Lexus UX 250h: Urban Explorer

První liga kompaktních crossoverů má dalšího hráče. A nebude hrát druhé housle....
Nový rekord! Let z New Yorku do Londýna uspíšila bouře Sabine

Nový rekord! Let z New Yorku do...

Spolu s příchodem bouře Sabine do Evropy začaly letecké...
Střelba na jistotu? Testovaná americká zbraň vystřelí jen v případě zaručeného zásahu!

Střelba na jistotu? Testovaná americká...

Američtí vojáci v současné době dokončují testování projektu...
OrCam MyEye 2 bude dostupnější pro české studenty

OrCam MyEye 2 bude dostupnější pro...

Je obecně známým faktem, že se zrakově postižení stále potýkají s jistými...
Londýnské policii jen tak neuniknete! Muži zákona začnou využívat kontroverzní identifikační systém

Londýnské policii jen tak neuniknete!...

Jak vyhledávat zločince v davu? Podle britské policie pomůže kontroverzní systém...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Když duha teče: Kde je nejbarevnější voda světa?

Když duha teče: Kde je...

Kdybychom chtěli namalovat obrázek pastelkami, na vodu patrně vezmeme modrou....
Adam Opel: Auta? Budou jen hračka pro milionáře!

Adam Opel: Auta? Budou jen hračka...

Vyučí se zámečníkem a potom vandruje po Evropě. Adam Opel (1837–1895) nemine...
Lékař katem lidstva:  Che Guevara chtěl rozpoutat třetí světovou válku!

Lékař katem lidstva: Che Guevara...

„Zbabělci. Zrádci!“ soptí Che Guevara na všechny strany. Právě se...
Tajní agenti: Jaká jsou jejich tajemství?

Tajní agenti: Jaká jsou jejich...

Chtěli byste být tajným agentem nebo ochrankou...
Rihanna: Jak jí náhoda změnila život

Rihanna: Jak jí náhoda změnila...

Rihanna, narozena jako Robyn Rihanna Fenty, je barbadoská...
Jaké barvy je zrcadlo?

Jaké barvy je zrcadlo?

Přijde vám, že každá věc na světě má nějakou barvu? V...
Způsobila hospodářská krize ve 30. letech 20. století v USA sexuální revoluci?

Způsobila hospodářská krize ve 30....

„Už jste někdy viděli, jak se dospělí nekontrolovatelně třesou, protože týdny...
Nejšílenější léčba: Smolné náplasti na choleru, močůvka na včelí bodnutí

Nejšílenější léčba: Smolné náplasti...

V Paříži probíhá roku 1832 karneval. Masky se radují a společně tančí, ale tu a tam...
Kolik váží mraky?

Kolik váží mraky?

Když se podíváte na typickou letní oblohu a na ní vznášející se...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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