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.

Rallye Dakar 2019
Spolupracujeme s TipCars.com
Jančurův RegioJet hlásí nejlepší výsledek od vstupu na železnici Jančurův RegioJet hlásí nejlepší výsledek od vstupu na železnici

Dálkové vlaky RegioJetu loni přepravily 5,9 milionu…

Komentář Petra Peška: Politická revoluce, verze 2.0 Komentář Petra Peška: Politická revoluce, verze 2.0

Revoluce požírá své děti, říká se. Pokud přistoupíme…

Moneta prodala tisíce špatných úvěrů Moneta prodala tisíce špatných úvěrů

Investiční skupina Balbec Capital koupila od Moneta Money…

 

Štítky Technika

 

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







Doporučujeme
Pokuta za rychlost v Chorvatsku, Rakousku či Itálii. Jaký trest vám hrozí v zahraničí? Pokuta za rychlost v Chorvatsku, Rakousku či Itálii. Jaký trest vám hrozí v zahraničí?

Vysoké tresty za rychlost jako již tradičně hrozí v…

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…

 

AutoRevue
Podívejte se, jak vypadá nejlevnější Škoda Scala. Chybí vám u ní něco? Podívejte se, jak vypadá nejlevnější Škoda Scala. Chybí vám u ní něco?

Nejnižší cena Škody Scala atakuje hranici 400 tisíc…

Kia ProCeed má české ceny. Shooting brake nabízí pouze benzinové čtyřválce Kia ProCeed má české ceny. Shooting brake nabízí pouze benzinové čtyřválce

Právě dnes odletěla skupina českých novinářů na…

 





 
Slepnoucí světlomety: Účinnost snížená až na pětinu! Co s tím?

Slepnoucí světlomety: Účinnost snížená až na pětinu! Co s tím?

Dnes 08:00

Vlastností aut s moderními polykarbonátovými světlomety je s léty klesající svítivost. Ta se může v extrému snížit až na pouhou pětinu původního stavu.




Blesk.cz

Exmanžel Partyšové se vrátil k bývalé ženě a čekají dítě! Potomka s ním přitom plánovala Gábina

Exmanžel Partyšové se vrátil k bývalé ženě a čekají…

Ten se s tím tedy nemaže! Když se miliardář Daniel Farnabauer (42) v roce 2015 dal dohromady s Gábinou…

Na stěrače ponožky, na brýle se zubní pastou! Tohle jsou nejlepší vychytávky do zimy

Na stěrače ponožky, na brýle se zubní pastou! Tohle…

Do konce zimy ještě zbývají minimálně dva měsíce a pro leckoho je tohle období už hodně dlouhé... Prozradíme,…

 

iSport.cz

Řecká pohádka pokračuje! Tsitsipas je v semifinále, úspěch si předurčil

Řecká pohádka pokračuje! Tsitsipas je v semifinále,…

Dvacetiletý Stefanos Tsitsipas na Australian Open dál žije svůj sen. Po výhře nad obhájcem titulu Švýcarem…

Z mistryně světa je koučka a modelka. Brantlová si zahrála i s Gerem

Z mistryně světa je koučka a modelka. Brantlová si…

Začínala s basketem v podobný čas jako Eva Vítečková, Jana Veselá… stala se s nimi i juniorskou mistryní světa.…

 

Reflex.cz

Medaile od Zemana byl opravdu polibek smrti. Berou mi smysl života a bolí to, důkaz je realita, říká historik

Medaile od Zemana byl opravdu polibek smrti. Berou…

Státní vyznamenání od prezidenta Zemana jako polibek smrti? Historik Michal Macháček říká, že u něj to platí.…

Ztemnělá města: Jak by vypadal svět bez světelného smogu? Podívejte se, stojí to za to

Ztemnělá města: Jak by vypadal svět bez světelného…

Fyzik a popularizátor astronomie Carl Sagan jednou řekl, že vše, co vidíme zářit na noční obloze, je způsobeno…