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
Karosa NO 80: Zvláštní projekt slavného českého výrobce, který neuspěl Karosa NO 80: Zvláštní projekt slavného českého výrobce, který neuspěl

Výrobce autobusů Karosa přišel na začátku 60. let se…

Úvěrová spolehlivost šanghajské CEFC se stále snižuje Úvěrová spolehlivost šanghajské CEFC se stále snižuje

Čínská ratingová agentura China Lianhe již popáté za…

Poslanci vyřadili kauzu novičok z programu schůze Poslanci vyřadili kauzu novičok z programu schůze

Poslanci se případem kolem jedu novičok v Česku v reakci…

Babiš neuspěl. Sněmovní výbor nepovede řízení s poslancem Pirátů Peksou Babiš neuspěl. Sněmovní výbor nepovede řízení s poslancem Pirátů Peksou

Sněmovní výbor nepovede disciplinární řízení s poslancem…

 

Štítky Technika

 

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







Doporučujeme
Že jsou moderní auta blbuvzdorná? Těmito věcmi si auto ničíte, aniž o tom víte Že jsou moderní auta blbuvzdorná? Těmito věcmi si auto ničíte, aniž o tom víte

Automobil je dnes čistě spotřební záležitostí. V…

Jsou české silnice nejhorší v Evropě? Tohle nám na nich nejvíce vadí! Jsou české silnice nejhorší v Evropě? Tohle nám na nich nejvíce vadí!

České silnice mají hrozný povrch a jsou špatně značené, v…

 

AutoRevue
Nástupce Rapidu se rodí v bolestech. Chybí nářadí, montuje se ručně Nástupce Rapidu se rodí v bolestech. Chybí nářadí, montuje se ručně

Aktuální vydání týdeníku Škodovácký odborář informovalo o…

Maybach už nemusí vyrábět své SUV. Stačí vám pick-up Ram upravený v Itálii Maybach už nemusí vyrábět své SUV. Stačí vám pick-up Ram upravený v Itálii

I přes farmářské základy není tato přestavba z řady těch…

 





 
Kolik stojí omlazená Škoda Fabia? Cenové srovnání s předchůdcem ukazuje zdražení

Kolik stojí omlazená Fabia? Cenové srovnání s předchůdcem ukazuje zdražení

Dnes 14:30

Omlazená Fabia se veřejnosti ukázala na ženevském výstavišti, až nyní se ale dozvídáme české cenovky.




Blesk.cz

Komentář: Drama v ČSSD rozhodne o Babišovi. Pomůže vláda straně z „předpeklí“?

Komentář: Drama v ČSSD rozhodne o Babišovi. Pomůže…

Inspirovaná německými sociálními demokraty uchýlila se i ČSSD k referendu o vstupu do menšinové vlády s ANO,…

Trapas po svatbě Harryho a Meghan: Svatebčané prodávají královské dary na netu

Trapas po svatbě Harryho a Meghan: Svatebčané…

Pouhý den po královské svatbě Harryho (33) a Meghan (36) se svatební hosté zbavují dárkových taštiček, které…

 

iSport.cz

Češi to budou mít blízko! Na MS 2019 půjdou do Bratislavy, Slováci do Košic

Češi to budou mít blízko! Na MS 2019 půjdou do…

Dobrá zpráva pro české fanoušky. Za zápasy svého týmu na MS 2019 nebudou muset cestovat daleko. Už je jisté, že…

Oceláři pojedou na Spengler Cup! V Davosu narazí i na Jandačův tým

Oceláři pojedou na Spengler Cup! V Davosu narazí i…

Třinečtí Oceláři budou v nadcházející sezoně reprezentovat českou extraligu na prestižním Spengler Cupu. Kromě…

 

Reflex.cz

Dánská vláda přiznala, že je lehčí integrovat křesťana než muslima. Chce proto dál zpřísnit zákony

Dánská vláda přiznala, že je lehčí integrovat…

Dánsko bylo dlouhou dobu považováno za velmi tolerantní společnost, která dokáže poměrně důmyslným systémem…

Táhni do pr*ele, vole! Šéfa ČSSD Hamáčka seřval soused ve vysílání ČT. Stane se mluvčím prezidenta?

Táhni do pr*ele, vole! Šéfa ČSSD Hamáčka seřval…

Tato epocha je poznamenána politickou korektností. Je to mor, který zašívá lidem huby a brání tomu, aby ve…