Jak fungují auta na vodík a princip palivového článku

26. 10. 2020 4 min. čtení Technologie

Snaha o omezení emisí CO2 má za následek rozvoj elektromobilů a v menší míře i vozů poháněných vodíkem. Což je podle mnoha odborníků daleko lepší cesta než auta na baterky.

Jak fungují auta na vodík a princip palivového článku

Těžko říct, co se v budoucnu prosadí víc, taková úvaha nám v tuhle chvíli nepřísluší. Tento článek se bude týkat principu pohonu vodíkem, respektive vodíkovými palivovými články.

Není to novinka

Technologie to 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.

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 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.

Jak fungují auta na vodík a princip palivového článku

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 funguje vodíková čerpací stanice zatím jenom jedna.

Vodíkové taxi

V Evropě už ale funguje třeba vodíková flotila vozů Toyota Mirai. Ta v nizozemském Haagu najela za rok a půl své existence už 1,5 milionu kilometrů, což při 35 vodíkových Toyotách vychází na zhruba 42 tisíc kilometrů na vůz. Zatím jsou to jen takové první vlaštovky, uvidíme, jak si do budoucna povede vodík proti spalovákům a zejména proti elektromobilům.

Princip palivového článku - vozy Toyota Mirai

Toyota Mirai je zatím asi nejznámější a nejpopulárnější vodíkový automobil na světě. Od roku 2014 jezdí první generace, příští rok má přijít nová. Už ta současná má ale ucházející parametry. Disponuje nádrží o objemu 122 litrů, což vystačí na zhruba 500 kilometrů jízdy. Motor má pak výkon 154 koní a na stovku tak Mirai zrychlí během 9 sekund.

Pokud byste pořízení auta na vodík plánovali, tak příští rok vzniknou pod hlavičkou Benziny tři čerpací vodíkové stanice. V Praze na Barrandově, v Brně a v Litvínově. Tuto snahu podporuje i Ministerstvo dopravy, které poskytne dotaci prvním osmi vodíkovým stanicím v České republice.

Zdroj médií: Toyota

Podobné články

Máme pro vás zajímavé rady, tipy a akční auto-moto nabídky. Chcete o nich vědět?