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

Lepší léčba HAE v Česku a na Slovensku

Lepší léčba HAE v Česku a na...

Vzácnému dědičnému onemocnění jménem hereditární angioedém se dostává v...
Molnupiravir se k lidem může dostat už na podzim

Molnupiravir se k lidem může...

Do závěrečné, třetí fáze testování se dostává slibný lék na koronavirus –...
Hasiči budou mít nové pomocníky

Hasiči budou mít nové pomocníky

V posledních letech se na první příčky popularity na poli technologie dostaly...
V italské jeskyni byly nalezeny pravěké ostatky

V italské jeskyni byly nalezeny...

O životě našich prapředků se neustále dozvídáme něco nového. Nejvíce...
Vztahy v době pandemie

Vztahy v době pandemie

Více než rok trvající pandemie prověřila kvalitu rodinných vztahů. Na rodiny...
Pozor na mozkovou mrtvici

Pozor na mozkovou mrtvici

Náhle vzniklý pokles koutku úst, porucha řeči, oslabení nohy nebo rukou,...
I plíce mohou mít vysoký tlak

I plíce mohou mít vysoký tlak

Dušnost při fyzické námaze nebo únava, případně bolest na hrudi – to vše může...
Nové technologie pro budoucnost jaderné energetiky

Nové technologie pro budoucnost...

Využívání energie z jádra se stalo přirozenou součástí energetického...
Každý desátý Čech trpí astmatem

Každý desátý Čech trpí astmatem

Astma – chronické zánětlivé onemocnění plic známé u dětí i...
Čeští vědci popsali nový rod žáby z Konga

Čeští vědci popsali nový rod...

Tým Václava Gvoždíka objevil a popsal nový rod rákosničkovité žáby žijící v...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Proč má každý svůj svátek?

Proč má každý svůj svátek?

Většina lidí má u nás důvod ke slavení minimálně dvakrát v roce....
S taneční drogou proti PTSS

S taneční drogou proti PTSS

Extáze (MDMA) je uměle připravovaná droga nejčastěji ve formě tabletek či...
Stalo se v květnu: Dobytí Everestu i vynález Rubikovy kostky

Stalo se v květnu: Dobytí...

5. 5. 1841 Žádnej lotr mexickej Dvacet let žaláře. Tak zní rozsudek vrchního...
Bežná gesta, která mají ve světě odlišný význam

Bežná gesta, která mají ve světě...

Gesta společně s mimikou jsou hlavními prostředky neverbální komunikace a...
Boty: Od pravěkých ševců po 3D tisk

Boty: Od pravěkých ševců po 3D tisk

Jsou nedílnou součástí oděvu civilizovaného člověka. Chrání naše dolní...
Barokní paruky doby Ludvíka XIII. se stávaly rejdištěm vší

Barokní paruky doby Ludvíka XIII. se...

V dobách vlády francouzského krále Ludvíka XIII. zažívají boom paruky. Ludvík...
Pokémon: Japonský fenomén, který pobláznil svět

Pokémon: Japonský fenomén, který...

Vysoce inteligentní stvoření, která rozumí lidské řeči. Ve volné přírodě se...
Roztomilá panda: Černými „brýlemi“ vás vyzývá na souboj!

Roztomilá panda: Černými „brýlemi“...

Jedna jako druhá. Medvídek v kontrastních barvách, díky nimž připomíná lupiče....
Obránci Leningradu neměli co jíst, ale chránili semínka

Obránci Leningradu neměli co jíst,...

Lidem v obleženém Leningradu docházejí síly a po tisícím umírají hlady....
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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