Už sú palivové články v osobných autách ziskové?

Až donedávna bola technológia palivových článkov dostupná len pre nekomerčné aplikácie. Používal sa napríklad pri kozmických letoch a obrovské náklady na výrobu 1 kW energie prakticky vylučovali jeho využitie vo väčšom meradle. Vynález, ktorý navrhol William Grove, však nakoniec našiel široké uplatnenie. Prečítajte si o vodíkových článkoch a zistite, či si môžete dovoliť auto s takýmto agregátom!

Čo je palivový článok?

Je to sada dvoch elektród (záporná anóda a kladná katóda) oddelených polymérovou membránou. Články musia vyrábať elektrinu z paliva, ktoré sa im dodáva. Je dôležité poznamenať, že na rozdiel od tradičných batériových článkov nie je potrebné ich zásobovať elektrinou vopred a samotný palivový článok nevyžaduje nabíjanie. Ide o to, aby bol zásobovaný palivom, ktoré v diskutovaných zariadeniach pozostáva z vodíka a kyslíka.

Palivové články - Návrh systému

Vozidlá s palivovými článkami vyžadujú vodíkové nádrže. Práve z nich tento prvok vstupuje do elektród, kde sa vyrába elektrina. Systém je zvyčajne vybavený aj centrálnou jednotkou s meničom. Premieňa jednosmerný prúd na striedavý prúd, ktorý možno použiť na napájanie elektromotora. Práve on je srdcom auta, čerpá silu zo súčasných agregátov.

Palivové články a princíp činnosti

Aby palivový článok generoval elektrinu, je potrebná chemická reakcia. Za týmto účelom sa do elektród privádzajú molekuly vodíka a kyslíka z atmosféry. Vodík vydaný na anódu je príčinou tvorby elektrónov a protónov. Kyslík z atmosféry vstupuje do katódy a reaguje s elektrónmi. Polopriepustná polymérna membrána dodáva kladné vodíkové protóny ku katóde. Tam sa spájajú s aniónmi oxidov, čo vedie k tvorbe vody. Na druhej strane elektróny prítomné na anóde prechádzajú cez elektrický obvod a vyrábajú elektrinu.

Palivový článok - aplikácia

Mimo automobilového priemyslu má palivový článok mnoho aplikácií. Môže byť použitý ako zdroj elektrickej energie v miestach bez voľného prístupu k elektrickej sieti. Okrem toho bunky tohto typu dobre fungujú v ponorkách alebo vesmírnych staniciach, kde nie je prístup k atmosférickému vzduchu. Palivové články navyše poháňajú mobilné roboty, domáce spotrebiče a systémy núdzového napájania.

Palivové články - výhody a nevýhody technológie

Aké sú výhody palivového článku? Poskytuje čistú energiu bez negatívneho vplyvu na životné prostredie. Reakciou vzniká elektrina a voda (zvyčajne vo forme pary). Navyše v núdzových situáciách, napríklad pri výbuchu alebo otvorení nádrže, vodík vďaka svojej malej hmotnosti uniká kolmo a horí v úzkom stĺpe ohňa. Palivový článok vyniká aj z hľadiska účinnosti, keďže dosahuje výsledky v rozsahu 40 – 60 %. To je pre spaľovacie komory nedosiahnuteľná úroveň a nezabúdajme, že tieto parametre sa dajú ešte vylepšiť.

Vodíkový prvok a jeho nevýhody

Teraz pár slov o nedostatkoch tohto riešenia. Vodík je najrozšírenejším prvkom na Zemi, ale veľmi ľahko tvorí zlúčeniny s inými prvkami. Nie je ľahké ho získať v čistej forme a vyžaduje si to špeciálny technologický postup. A tento je (aspoň zatiaľ) veľmi drahý. Pokiaľ ide o vodíkový palivový článok, cena, žiaľ, nie je povzbudivá. 1 kilometer najazdíte aj 5-6x viac ako v prípade elektromotora. Druhým problémom je chýbajúca infraštruktúra na tankovanie vodíka.

Vozidlá na palivové články - príklady

Keď už hovoríme o autách, tu je niekoľko modelov, ktoré úspešne používajú palivové články. Jedným z najpopulárnejších vozidiel s palivovými článkami je Toyota Mirai. Ide o stroj s nádržami s objemom viac ako 140 litrov. Je vybavený prídavnými batériami na ukladanie energie pri pokojnej jazde. Výrobca tvrdí, že tento model Toyoty dokáže prejsť 700 kilometrov na jednu čerpaciu stanicu. Mirai má výkon 182 koní.

Ďalšie vozidlá s palivovými článkami potrebné na výrobu elektriny zahŕňajú:

• Lexus LF-FC;
• Honda FCX Clarity;
• Nissan X-Trail FCV (vozidlo na palivové články);
• Toyota FCHV (hybridné vozidlo s palivovými článkami);
• palivový článok Hyundai ix35;
• Elektrobus na palivové články Ursus City Smile.

Má vodíkový článok šancu uplatniť sa v automobilovom priemysle? Technológia výroby elektriny z palivových článkov nie je nová. Spopularizovať ho medzi osobnými automobilmi bez lacného technologického postupu na získavanie čistého vodíka je však ťažké. Aj keď sa vozidlá s palivovými článkami začnú predávať širokej verejnosti, stále môžu zaostávať z hľadiska nákladovej efektívnosti pre priemerného vodiča. Tradičné elektrické vozidlá sa preto stále javia ako najzaujímavejšia možnosť.