11.4. 2017 Tomáš Dusil Tomáš Dusil

Vodík kontra akumulátor: Proč je vodík na ústupu?

 

Ještě před deseti lety byl vodík coby palivo v kurzu. Dnes od této technologie mnozí odstupují, případně její vývoj odsouvají.

Zástupci nejstarší světové automobilky se nechali nedávno slyšet, že končí s vývojem automobilů, jejichž primárním palivem je vodík. Přitom ještě před pár lety tato značka v tuto technologii dost věřila. Už v roce 2009 proto na trh uvedla vůz Mercedes-Benz třídy B s příznačným názvem F-Cell. Podle vyjádření Mercedesu však s léty došlo k dalšímu vývoji klasických akumulátorů, které jsou stále lacinější a současně se zvyšuje jejich kapacita. Naopak vývoj vodíkového pohonu se zdá být stále méně progresivní. Přesto ještě v roce 2018 uvede Mercedes-Benz svůj poslední „vodíkový“ vůz GLC F-Cell. Zajímavé je, že třeba Toyota to vidí přesně obráceně než Mercedes-Benz a s vodíkovými auty chce spojit svoji budoucnost.

Vodík je úvodním prvkem v Mendělejově periodické tabulce prvků. V přírodě je však téměř výhradně vázaný na jiné prvky. Samostatně se tudíž prakticky nevyskytuje. Pokud jej chceme vytěsnit, nejčastěji se tak děje při zpracování zemního plynu. Možností, jak jej získávat, je ale více, přičemž suroviny, v nichž je obsažen, jsou takzvaně obnovitelné. Sem patří biomasa i voda. Z toho vyplývá, že zásoby vodíku jsou v zásadě nevyčerpatelné.

Mercedes-Benz A E-Cell, B F-Cell, Vito E-Cell: První jízdní dojmy

Z pohledu ekologie je navíc vodík žádoucí, neboť jeho spalováním vzniká pouze vodní pára. Pokud se získává z bioethanolu, tak sice vzniká oxid uhličitý, ovšem v takovém množství, které dokáže pohltit biomasa za účelem svého růstu.

Dvě cesty „vodíkové“

Využití vodíku k pohonu automobilů je možné dvěma způsoby. Prvním je jeho spalování přímo ve spalovacím motoru namísto benzínu. Touto cestou jde kupříkladu automobilka BMW, která na této technologii pracuje už několik desetiletí.

Přímé spalování vodíku má však některá úskalí. Předně spalovací motor na vodík dosahuje asi polovičního výkonu oproti stejně objemnému agregátu, který spaluje benzin. Důvodem je hustota energie. Zatímco benzin ji má přibližně 34,6 MJ/l (megajoulů) na jeden litr, vodík v kapalném stavu dosahuje pouhých 10,1 MJ/l. To znamená, že při použití vodíku coby paliva potřebujeme motory o velkém zdvihovém objemu. Proto se vodík u BMW rozšířil pouze v řadě 7 poháněné obřím dvanáctiválcem. Jeho spotřeba se v daném motoru pohybovala na hodnotě 47,6 l na 100 km oproti 13,9 l benzinu na 100 km. Motor spalující vodík tak dosahuje velice nízké účinnosti. Tudy tedy cesta nepovede.

Hyundai FE Fuel Cell Concept přijíždí s novou generací palivových článků

Druhou možností, která se ukazuje jako lepší, je využít vodík k výrobě elektrické energie a to v palivových článcích. Jejich princip je sice známý už od poloviny 19. století, ovšem k jejich praktickému využití to trvalo dalších přibližně sto let. Palivový článek se tak v praxi uplatnil až v 60. letech v souvislosti s kosmickými lety, konkrétně při letech lidí na Měsíc v rámci programu Apollo (vzpomínáte na havárii Apolla 13?).

Při použití palivových článků je vozidlo poháněno elektromotorem. Z palivových článků se tak získává elektrická energie pro jeho napájení. Kromě zmíněného Mercedesu, který ale tuto technologii opouští, se pohonem využívajícím palivové články zabývá již zmíněná Toyota, Hyundai a také Honda.

Chce se mu unikat

Použití vodíku v automobilech je problematické už z pozice jeho skladování. Jelikož má vodík velmi malou atomovou velikost, je současně dost těkavý. To znamená, že má tendenci ze skladovacích nádrží unikat. Aby se tomu zabránilo, musí být skladován stlačený nebo v kapalném stavu při velmi nízké teplotě.

Pokud skladujeme vodík v kapalném skupenství, musíme použít tlakovou nádobu důkladně izolovanou od okolního teplého prostředí. Kapalný vodík se totiž skladuje při teplotě přibližně -253 °C. Tento typ nádrží je navíc dost nestabilní, což zvyšuje riziko v případě nehody.

Pro využití vodíku pro palivové články se používají metalhydridové nádrže v nichž je vodík uložen v kovových pórech. Jejich materiálem je hořčík nebo slitiny titanu, vanadu, chromu železa či kobaltu. Při čerpání vodíku z uvedené nádrže se uvolňuje teplo, neboť k tomu, aby bylo možné vodík čerpat, je třeba nádrž (zásobník) ohřát. Při tom se využívá odpadní teplo z palivových článků. Tento typ nádrže je asi nejvhodnější. Poslední je nádrž na methanol. Ten má však výrazně korozivní účinky, tudíž nádrž vyžaduje dost speciální konstrukci. Navíc výpary z methanolu jsou jedovaté.

Mercedes-Benz odepsal vodík. Budoucnost vidí jinde

Elektřina i snadné tankování

Elektromobily mohou coby zdroj elektrické energie potřebné pro napájení hnacího elektromotoru využívat akumulátor nebo palivový článek, přičemž zde se jako palivo používá právě vodík. Rozdíl mezi oběma koncepcemi je propastný.

Stejně jako akumulátor má i palivový článek ve svých útrobách dvě elektrody. Na zápornou elektrodu (katodu) se přivádí palivo, tedy vodík. Na kladnou, tedy anodu, je přivedeno okysličovadlo. Mezi elektrodami je vložena membrána, jejímž úkolem je zabraňovat pochodu volných elektronů mezi elektrodami. Tím lze pochod elektronů usměrnit přes elektrický obvod, čímž vzniká elektrická energie.

Vodíkový Hyundai ix35 Fuel Cell zamíří k prvním zákazníkům

Elektrody v palivovém článku mají oproti těm v akumulátoru výhodu, že se aktivně neúčastní chemické reakce. Slouží pouze jako katalyzátor, takže nedochází k jejich opotřebení. Palivový článek tedy sám není zásobníkem energie. Jeho rolí je převodník mezi mezi chemickou energií vodíku a elektrickou energií.

Palivových článků existuje několik typů. Bez ohledu na to měly palivový články v minulosti problém s operační teplotou. Při nízkých teplotách tak mohlo dojít k jejich zamrznutí. Způsobovala to voda, jež byla odlučována ze vzduchu vystupujícího z článků, přičemž se následně opět vstřikovala do přívodního vzduchu. U modernějších článků se podařilo snížit nejnižší pracovní teplotu z 0 stupňů až na mínus 25 až 30 stupňům .

Co je tedy hlavní předností palivových článků v porovnání s akumulátory? Kromě mnohem nižšího opotřebení elektrod je to zejména zachování stávajícího způsobu tankování paliva. Prostě vodík natankujete stejně rychle jako benzin, zatímco akumulátor dobíjíte i při použití rychlonabíjení se stejnosměrným proudem desítky minut. Při použití konvenčního nabíjení, tedy z klasické sítové zásuvky 230V/50 Hz střídavých, to trvá několik hodin.

Další výhodou je nižší hmotnost vozidla, neboť článek spolu s vodíkovou nádrží váží méně než sestava akumulátorů. Další výhodou je dojezd auta na jedno tankování, který je srovnatelný se spalovacím motorem. Faktem je, že v této oblasti dochází u elektromobilů s bateriemi k neustálému zlepšování.

Obrovskou nevýhodou palivových článků však zůstává jejich vysoká cena. Na rozdíl od baterek se totiž nijak výrazně nezlevňují. Důvodem je použití nákladných materiálů k jejich výrobě. Navíc jich je málo, takže zde nelze uplatnit cenový efekt hromadné výroby. Nákladná zůstává rovněž výroba vodíku.

Spolupracujeme s TipCars.com
Berní úředníci dostávají odměny za to, s jakým nasazením doměřují daně firmám Berní úředníci dostávají odměny za to, s jakým nasazením doměřují daně firmám

Finanční správa vyplácí berním úředníkům odměny v…

Jedná se o aroganci moci. Pražské zastupitele pobouřil bojkot mimořádného jednání Jedná se o aroganci moci. Pražské zastupitele pobouřil bojkot mimořádného jednání

Kvůli nepřítomnosti většiny zastupitelů pražského…

Piráti berou na magistrátu peníze navíc Piráti berou na magistrátu peníze navíc

Piráti jsou podle informací deníku Blesk jediným pražským…

 

Štítky Technika

 

Přidat názorDiskuse: Vodík kontra akumulátor: Proč je vodík na ústupu?







Doporučujeme
Pohon všech kol je stále oblíbenější. Tohle je kompletní nabídka čtyřkolek na trhu! Pohon všech kol je stále oblíbenější. Tohle je kompletní nabídka čtyřkolek na trhu!

Jestliže před deseti lety bylo pohonem všech kol vybaveno…

Víte, jaké palivo v zahraničí natankovat? A jak se vyznat v označení Gazole či Senza Plombo? Víte, jaké palivo v zahraničí natankovat? A jak se vyznat v označení Gazole či Senza Plombo?

Ne ve všech státech Evropské unie se nafta označuje jako…

 

AutoRevue
Mazda vrátí na trh wankelův motor už za dva roky. Ne ovšem tak, jak si myslíte... Mazda vrátí na trh wankelův motor už za dva roky. Ne ovšem tak, jak si myslíte...

Motor s rotačním pístem bude nyní plnit jinou roli.

Škoda už oficiálně prodává Karoq. Tipy, jak ho rozpoznat od Kodiaqu: Škoda už oficiálně prodává Karoq. Tipy, jak ho rozpoznat od Kodiaqu:

Škoda zatím neoznámila, kolik bude požadovat za základní…

 





 
Uber zintenzivnil testy aut bez řidiče. Vystavěl pro ně falešné městečko plné nástrah

Uber zintenzivnil testy aut bez řidiče. Vystavěl pro ně falešné městečko plné nástrah

Dnes 13:56

Společnost Uber nechala postavit falešné město, ve kterém testuje schopnosti autonomních vozů. A plánuje jej rozšiřovat!




Blesk.cz

Legendární Kindle si teď můžete vzít do vany. Amazon představil vodotěsný Oasis

Legendární Kindle si teď můžete vzít do vany. Amazon…

Splňuje stupeň krytí IPx8, což znamená, že výrobce garantuje hodinu dva metry pod hladinou, aniž by dovnitř…

Muchova epopej patří Praze: Příbuzný umělce neuspěl u soudu

Muchova epopej patří Praze: Příbuzný umělce neuspěl u soudu

Komu patří slavné dílo secesního malíře Alfonse Muchy? To řešil pražský městský soud. Příbuzný umělce John Mucha…

 

iSport.cz

Legendární Vémola přednášel vysokoškolákům. Řešil i alkohol a sex

Legendární Vémola přednášel vysokoškolákům. Řešil i…

Je bezesporu nejslavnějším jménem českého MMA. Karlos Vémola se jako první Čech dostal do nejprestižnější ligy…

Hudlerovu kariéru ohrožují záhadné problémy, léčí ho doktor celebrit

Hudlerovu kariéru ohrožují záhadné problémy, léčí ho…

Kariéra jednoho z nejžádanějších českých hokejových útočníků poslední dekády Jiřího Hudlera (33) se dostala do…

 

Reflex.cz

Nespolupracovat s ANO je extrémní postoj. Jít do vlády s Babišem je v zájmu vlasti, říká Švejnar

Nespolupracovat s ANO je extrémní postoj. Jít do…

Prakticky všechny přední strany vylučují povolební spolupráci s Andrejem Babišem a jeho hnutím ANO. Podle…

Český doktor House: Imunolog Jaroslav Svoboda o kouření, které (někdy) prospívá zdraví

Český doktor House: Imunolog Jaroslav Svoboda o…

Imunolog Jaroslav Svoboda dělá velmi podobnou práci jako Hugh Laurie v americkém seriálu Dr. House – přijímá…