Auta na vodík jsou budoucností automobilového průmyslu. Jak fungují vodíková auta jako Toyota Mirai a BMW X5?

Vodíková auta zatím na trhu nezabírají silnou pozici. Jen málo výrobců se rozhodne soustředit výhradně na vývoj této technologie. Stále se pracuje hlavně na elektromotorech a méně znečišťujících spalovacích či hybridních motorech. Navzdory velké konkurenci jsou vodíková auta kuriozitou. Co se o nich vyplatí vědět?

Jak funguje vodíková energie?

Největší výhodou vozidel na vodíkový pohon je jejich šetrnost k životnímu prostředí. Zde je vhodné poznamenat, že k tomu, abychom je mohli takto definovat, je nutné respektovat zásady ochrany životního prostředí i ve výrobním procesu. 

Auta na vodíkový pohon fungují tak, že vyrábějí elektřinu potřebnou k pohybu vozidla. To je možné díky instalovaným palivovým článkům s vodíkovou nádrží, která vyrábí elektřinu. Elektrická baterie funguje jako vyrovnávací paměť. Jeho přítomnost v celém motorovém systému vozidla je nezbytná například při akceleraci. Dokáže také absorbovat a ukládat kinetickou energii při brzdění. 

Proces, který probíhá ve vodíkovém motoru 

Vyplatí se také zjistit, co přesně se děje ve vodíkovém motoru samotného vozidla. Palivový článek vyrábí elektřinu z vodíku. To je způsobeno reverzní elektrolýzou. Samotná reakce spočívá v tom, že vodík a kyslík ve vzduchu interagují za vzniku vody. To vytváří teplo a elektřinu pro pohon elektromotoru.

Palivové články ve vodíkových autech

PEM palivové články se používají ve vozidlech na vodíkový pohon. Jedná se o polymerní elektrolytickou membránu, která odděluje vodík a kyslík obklopující anodu a katodu. Membrána je propustná pouze pro vodíkové ionty. Zároveň se na anodě molekuly vodíku rozdělují na ionty a elektrony. Vodíkové ionty pak procházejí EMF ke katodě, kde se spojují se vzdušným kyslíkem. Vytvářejí tak vodu.

Na druhé straně vodíkové elektrony nemohou projít EMF. Proto procházejí drátem spojujícím anodu a katodu. Tímto způsobem vzniká elektřina, která nabíjí trakční baterii a pohání elektromotor vozu.

Co je vodík?

Je považován za nejjednodušší, nejstarší a zároveň nejrozšířenější prvek v celém vesmíru. Vodík nemá žádnou specifickou barvu ani zápach. Obvykle je plynný a lehčí než vzduch. V přírodě se vyskytuje pouze ve vázané formě, například ve vodě.

Vodík jako palivo – jak se získává?

Prvek H2 se získává v procesu elektrolýzy. To vyžaduje stejnosměrný proud a elektrolyt. Voda se díky nim štěpí na samostatné složky – vodík a kyslík. Na anodě se tvoří samotný kyslík a na katodě vodík. H2 je často vedlejším produktem chemických procesů, syntézy zemního plynu nebo rafinace ropy. Významnou část poptávky po vodíku pokrývají obnovitelné zdroje energie.

Vodík z obnovitelných zdrojů – které suroviny spadají do této skupiny?

Stojí za to objasnit, které konkrétní materiály lze nazvat obnovitelnými surovinami. Aby byla vozidla na vodík a palivové články udržitelná, musí palivo pocházet ze zdrojů, jako jsou:

• fotovoltaika;
• větrná energie;
• vodní energie;
• solární energie;
• geotermální energie;
• biomasa.

Vodíková auta – Toyota Mirai

Toyota Mirai 2022, stejně jako 2021, je jedním z nejčastěji volených modelů zákazníků. Mirai má dojezd až 555 km a elektromotor o výkonu 134 kW umístěný v zadní části vozu. Energii generují palubní palivové články umístěné pod přední kapotou vozidla. Vodík se využívá jako primární energie a ukládá se do nádrží v takzvaném kardanovém tunelu pod zadními sedadly. Nádrže pojmou 5,6 kg vodíku při 700 barech. Výhodou je i design Toyoty Mirai – design vozu není futuristický, ale klasický.

Mirai zrychlí na 100 km/h za 9,2 sekundy a dosahuje maximální rychlosti 175 km/h.. Toyota Mirai poskytuje konzistentní výkon a velmi dobře reaguje na pohyby řidiče – jak při zrychlování, tak při brzdění.

Vodíkové BMW X5 - auto, které stojí za pozornost

Řada vozidel na vodíkový pohon zahrnuje také SUV. Jedním z nich je BMW X5 Hydrogen. Model se svým designem neliší od svých protějšků pece ze stejné řady. Lišit se mohou pouze světelné panely nebo design ráfků, ale nejde o nápadné nesrovnalosti. Výrobek bavorské značky má dvě nádrže schopné pojmout až 6 kg plynu a dále palivové články s kapacitou až 170 koní. Zajímavé je, že BMW spojilo síly s Toyotou. Model X5 na vodíkový pohon je vyvíjen stejnou technologií jako vozy asijského výrobce Hydrogen NEXT. 

Jsou vodíková auta skutečně zelená?

Hlavní výhodou vodíkových aut je, že jsou šetrné k životnímu prostředí. Zda tomu tak skutečně je, však do značné míry závisí na způsobu výroby vodíku. V době, kdy je hlavním způsobem získávání paliva výroba s využitím zemního plynu, elektřina, která je sama o sobě ekologická a bezemisní, nesnižuje veškeré znečištění, které vzniká při výrobě vodíku. I po delším používání vozu. Vodíkové auto lze nazvat zcela zeleným, pokud energie potřebná k jeho provozu pochází výhradně z obnovitelných zdrojů. Vozidlo je přitom zcela bezpečné pro životní prostředí. 

Vodíková auta - shrnutí

Elektromobily mají stále větší dojezd a jejich řízení je také velmi zábavné. Problémem však může být tankování elektromobilů. Vozy s takovým pohonem se výborně osvědčí v okolí velkých měst, jako je Varšava.Vodíkových čerpacích stanic je u nás stále málo, to by se ale mělo změnit do roku 2030, kdy se počet stanic podle Orlenu zvýší na více než 100.