Princip vodíkového palikového článku

Těžko říct, zda se v budoucnu prosadí víc, taková úvaha nám v tuhle chvíli nepřísluší. Tento článek se bude týkat principu pohonu vodíkem, respektive palivového článku na vodík.

Vodíkový palivový článek

Technologie vodíkového článku není nijak nová, ostatně už někdy od 60. let se používá v kosmických lodích, takže je dobře zvládnutá a známe její potenciální rizika a možnosti. Článek tvoří desky z grafitu a vodivého kovu, mezi nimi je membrána. Z jedné strany je do článku vháněn vodík, ze kterého se oddělují na aktivní vrstvě katalyzátoru protony a přes membránu procházejí na druhou stranu článku ke kovové desce. K té současně ventilátor tlačí kyslík. Pak už je to otázka jednoduchého chemického procesu, při kterém vznikne elektrický proud. Ten je odveden kovovou deskou a "odpadem" je voda, která odteče.

Také čtěte

3 min. čtení

Za kolik jsme se najedli v polské restauraci s výhledem na Tatry?

2. 11. 2024 Vendula Flassig Vrablová Tipy a rady

Výše popsané se děje v rámci jednoho článku, který zvládne napětí až 1,5 V. To je jako jedna tužková baterie. Pro pohon vozu to samozřejmě nestačí, takže jich je potřeba víc, podle požadovaného výkonu. Tím víc je myšleno řádově stovky. K tomu je nutné připočíst chlazení a pohon celého systému, včetně regulací a všech subsystémů. Ve výsledku máme teoretickou účinnost někde mezi 40 a 50 %. Což rozhodně není špatné! Spalovací motory se pohybují maximálně kolem 40 %, samozřejmě za produkce množství škodlivin a při násobně vyšší mechanické složitosti.

Baterie je u vodíkového článku potřeba

Palivové články generují elektrickou energii, jenže tu je potřeba někde schovat, protože celý systém samozřejmě nedokáže reagovat tak rychle, jak je potřeba. Pokud byste například rychle přidali plyn, pak prudce ubrali a v další vteřině znovu přidali, mohla by se regulace zbláznit, ale generované napětí by nestíhala upravovat dle požadavků řidiče, protože procesy v článcích mají určitou setrvačnost. Proto je v autě i baterie, podobně jako v elektromobilech, akorát mnohem menší (do 2 kWh). Ta dodává napětí elektromotoru, který pak pohání kola. Především ale tento akumulátor slouží jako místo, kde se energie ukládá a odkud se i bere. Systém tedy nemusí nutit články k prudkým změnám napětí na výstupu, ale celé se to reguluje právě dle napětí akumulátoru, který prudké změny snáší bez problémů a slouží jako stabilizační prvek.

Vodíkový pohon je bez složité mechaniky

Pohon nakonec funguje bez produkce škodlivin a se všemi výhodami, které nabízí elektromotor. To je především dostupnost velkého krouticího momentu v jakýchkoliv otáčkách, instantní reakce na pedál plynu, nízká hlučnost a absence složité mechaniky, turba, vstřikovačů, dvouhmoty, EGR ventilu a dalších systémů snižujících škodlivé emise. Odpadá i výměna oleje a nutnost jeho následné ekologické likvidace. Proč se tedy už dávno na vodík nejezdí?

Složitá infrastruktura

Předně je tu obří byznys kolem ropy, který nelze jen tak ze dne na den zastavit a přejít na vodík. Další věcí je nehotová infrastruktura. U benzínu nebo nafty se zkrátka palivo přečerpá z cisterny do nádrže u pumpy a odtud pak do nádrže ve voze. To vše za atmosférického tlaku. S vodíkem se pracuje o něco hůře, za běžných podmínek se totiž jedná o plyn. Proto je potřeba ho stlačit do nějaké rozumného objemu a pracovat s ním celou dobu vlastně pod tlakem. To klade na jeho transport a uchování vysoké nároky, které si žádají i velké investice. A jelikož jsou zatím auta na vodík dost drahá a je jich málo, tak není divu, že u nás je vodíkových čerpacích stanice poskrovnu.