Už jsou palivové články v osobních autech ziskové?

Až donedávna byla technologie palivových článků dostupná pouze pro nekomerční aplikace. Používal se například při letech do vesmíru a obrovské náklady na výrobu 1 kW energie prakticky vylučovaly jeho použití ve větším měřítku. Vynález navržený Williamem Groveem však nakonec našel široké uplatnění. Přečtěte si o vodíkových článcích a zjistěte, zda si můžete dovolit auto s takovým agregátem!

Co je palivový článek?

Jedná se o sadu dvou elektrod (záporná anoda a kladná katoda) oddělených polymerní membránou. Články musí vyrábět elektřinu z paliva, které jim je dodáváno. Je důležité poznamenat, že na rozdíl od tradičních bateriových článků není třeba je předem zásobovat elektřinou a samotný palivový článek nevyžaduje nabíjení. Jde o to, dodat mu palivo, které se v diskutovaných zařízeních skládá z vodíku a kyslíku.

Palivové články - Návrh systému

Vozidla s palivovými články vyžadují nádrže na vodík. Právě z nich tento prvek vstupuje do elektrod, kde se vyrábí elektřina. Systém bývá vybaven také centrální jednotkou s převodníkem. Převádí stejnosměrný proud na střídavý proud, který lze použít k napájení elektromotoru. Právě on je srdcem vozu, který čerpá sílu ze současných agregátů.

Palivové články a princip činnosti

Aby palivový článek vyráběl elektřinu, je nutná chemická reakce. K tomu se k elektrodám přivádějí molekuly vodíku a kyslíku z atmosféry. Vodík vydávaný na anodu je příčinou tvorby elektronů a protonů. Kyslík z atmosféry vstupuje do katody a reaguje s elektrony. Polopropustná polymerní membrána dodává kladné vodíkové protony ke katodě. Tam se spojují s anionty oxidů, což vede k tvorbě vody. Na druhé straně elektrony přítomné na anodě procházejí elektrickým obvodem a vyrábějí elektřinu.

Palivový článek - aplikace

Mimo automobilový průmysl má palivový článek mnoho aplikací. Lze jej použít jako zdroj elektrické energie v místech bez volného přístupu k elektrické síti. Kromě toho buňky tohoto typu dobře fungují v ponorkách nebo vesmírných stanicích, kde není přístup k atmosférickému vzduchu. Palivové články navíc pohánějí mobilní roboty, domácí spotřebiče a nouzové napájecí systémy.

Palivové články - výhody a nevýhody technologie

Jaké jsou výhody palivového článku? Poskytuje čistou energii bez negativního dopadu na životní prostředí. Reakcí vzniká elektřina a voda (obvykle ve formě páry). Navíc v nouzových situacích, například při výbuchu nebo otevření nádrže, vodík díky své malé hmotnosti uniká kolmo a hoří v úzkém sloupci ohně. Palivový článek vyniká také účinností, protože dosahuje výsledků v rozsahu 40-60 %. To je pro spalovací komory nedosažitelná úroveň a pamatujme, že tyto parametry lze ještě vylepšit.

Vodíkový prvek a jeho nevýhody

Nyní pár slov o nedostatcích tohoto řešení. Vodík je nejrozšířenějším prvkem na Zemi, ale velmi snadno tvoří sloučeniny s jinými prvky. Získat jej v čisté formě není snadné a vyžaduje speciální technologický postup. A tahle je (alespoň prozatím) hodně drahá. Pokud jde o vodíkový palivový článek, cena bohužel není povzbudivá. 1 kilometr ujedete dokonce 5-6x více než v případě elektromotoru. Druhým problémem je chybějící infrastruktura pro doplňování vodíku.

Vozidla na palivové články - příklady

Když už mluvíme o autech, zde je několik modelů, které úspěšně používají palivové články. Jedním z nejoblíbenějších vozidel s palivovými články je Toyota Mirai. Jedná se o stroj s nádržemi o objemu více než 140 litrů. Je vybaven přídavnými bateriemi pro ukládání energie při klidné jízdě. Výrobce tvrdí, že tento model Toyoty dokáže ujet 700 kilometrů na jednu čerpací stanici. Mirai má výkon 182 koní.

Mezi další vozidla s palivovými články potřebná k výrobě elektřiny patří:

• Lexus LF-FC;
• Honda FCX Clarity;
• Nissan X-Trail FCV (vozidlo s palivovými články);
• Toyota FCHV (hybridní vozidlo s palivovými články);
• palivový článek Hyundai ix35;
• Palivový elektrický autobus Ursus City Smile.

Má vodíkový článek šanci se v automobilovém průmyslu prosadit? Technologie výroby elektřiny z palivových článků není nová. Mezi osobními auty jej však bez levného technologického postupu získávání čistého vodíku jen těžko zpopularizujeme. I když se vozidla s palivovými články prodávají široké veřejnosti, mohou stále zaostávat z hlediska nákladové efektivity pro průměrného řidiče. Tradiční elektromobily se proto stále zdají být nejzajímavější možností.