Vzácne kovy môžu zvýšiť účinnosť vodíkových automobilov

ZDROJ | Engadget

Aj keď vodík má oproti „čistým“ elektromobilom výhody – natankuje sa rovnako rýchlo ako benzín, teda plnú nádrž máte za jednotky minút, a poskytuje dlhý dojazd – autá s palivovými článkami na vodík sa zatiaľ presadzujú len veľmi pomaly. Za elektromobilmi výrazne zaostávajú.

Pozrite siVodíkový kamión Toyota vyráža na cesty

Dôvody sú rôzne, nedostatkom tankovacej infraštruktúry počínajúc, po obavy z výbušnosti vodíka končiac. Jedným z podstatných dôvodov je však nízka celková efektivita vodíkových áut. Pri výrobe vodíka elektrolýzou vody sa väčšina elektrickej energie jalovo stráca a v kombinácii s účinnosťou spätného získavania elektriny v palivovom článku je súčasný vodíkový pohon v skutočnosti veľmi neefektívny.

Neefektívny vodík?

V rebríčku zahŕňajúcom aj motory s vnútorným spaľovaním, hybridy a elektromobily, sú vodíkové autá s palivovými článkami energeticky efektívne najmenej. Inými slovami, sú to stroje na plytvanie energiou. Keby sme získanú elektrinu namiesto výroby vodíka použili priamo na nabíjanie batérií v elektromobiloch, počínali by sme si omnoho rozumnejšie.

ZDROJ | New Scientist

Výskumníci zo Španielska a Nórska však našli spôsob, ako to zvrátiť. Predstavili novú metódu na premenu metánu na vodík s takmer nulovou stratou energie, čo by mohlo pomôcť pri rozširovaní vodíkových pohonov.

Pozrite siDaimler a HPE chcú dátové centrá zálohovať vodíkom

Technológia vychádza z procesu nazývaného parné reformovanie, ktorý sa používa popri elektrolýze na výrobu vodíka aj dnes. Počas súčasne používaného procesu para s teplotou 700-1000 stupňov Celzia reaguje s metánom (resp. zemným plynom) pod vysokým tlakom za prítomnosti katalyzátora, ktorým je nikel, alebo platina.

Prvá vodíková stanica Honda Smart Hydrogen Station bola spustená v Los Angeles.ZDROJ | Honda

Vzniká pritom vodík, voda a oxid uhličitý. V podobe vodíka sa však získava len 65-75 % energie metánu, pričom sa stále uvoľňuje značné množstvo CO2. Zdokonalenie tejto technológie spočíva v pridaní keramickej membrány. Výskumníci tak dokážu vytvoriť vodík zo zemného plynu v jednom kroku s takmer „nulovou“ stratou energie.

Natankujeme protóny

Membrána vyrobená z bária, zirkónia, ytria a ďalších vzácnych prvkov používa rozdiel elektrického potenciálu na jej povrchu. Ten spôsobuje, že zmes pary a metánu prejde na druhú stranu membrány v podobe protónov, čo sú jadrá atómu vodíka. Vytvorí sa tak čistý ionizovaný vodík.

Pozrite siNanočastice hliníka vyrobia vodík z vody ľahko a rýchlo

Výsledný koncentrovaný vodík bez obsahu nečistôt je už elektrochemicky stlačený na 50 barov a pripravený na požitie v palivových článkoch, alebo na priemyselné účely. Keďže technológia zachová asi 88% energie obsiahnutej v metáne, energetická strata v skutočnosti nie je nulová, ale tvorí zvyšných 12%.

Oproti elektrolýze, aj oproti štandardnému parnému reformingu však ide o výrazný pokrok. V nasledujúcej tabuľke je uvedené porovnanie energetickej efektívnosti výroby jednotlivých druhov energie na pohon automobilov po tankovanie a pri samotnom pohone, ako aj výsledná energetická efektivita. Tá je súčinom oboch účinností.

ZDROJ | Engadget

Pri novej metóde získavania vodíka by autá s palivovým článkom poskočili z posledného miesta na prvú priečku.

Netešme sa predčasne

S optimizmom v tomto prípade opatrne. Nová technológia stále nie je „čistá“ z hľadiska produkcie CO2, aj keď ho údajne produkuje o tretinu menej ako spaľovacie motory a dokonca o čosi menej ako elektromobily (po započítaní emisií z tepelných elektrární).

Analýza však neberie do úvahy, že mnohé krajiny vyrábajú podstatnú časť elektriny inak, ako v tepelných elektrárňach na fosílne palivá, alebo biomasu. Vodné, solárne, veterné, ani jadrové elektrárne oxid uhličitý negenerujú, takže elektromobily poháňané takto vyrobenou elektrinou sú jednoznačne čistejšie, ako vodíkové pohony „z metánu“.

Pozrite siToyota opúšťa Teslu, zameria sa na vodíkové autá

Zaujímavým benefitom by však mohla byť lokálna výroba vodíka. Pomocou malého generátora pripojeného na prívod zemného plynu by si dokázali vodík vyrábať ľudia priamo v domácnosti. Vodíkové autá by sa dali následne tankovať v garáži tak, ako dnes dokážeme nabíjať elektromobily, alebo plug-in hybridy. Tým by sa do veľkej miery zjednodušila výstavba vodíkovej infraštruktúry.

Otvorená je však otázka ceny takéhoto generátora a bezpečnosti samotnej manipulácie s vyrobeným vodíkom. A v neposlednej rade tiež príspevok (aj keď oproti benzínu a nafte nižší) k emisiám skleníkových plynov.

ZdrojEngadget

Komentáre k článku