Kiedy mówimy o energiach przyszłości, zawsze przychodzi nam na myśl wodór jako paliwo. W tym przypadku ogniwo wodorowe zawsze był obecny w prawie każdej rozmowie dotyczącej energii odnawialnej i transformacji energetycznej. W transformacji energetycznej, w której chcesz zmniejszyć zużycie paliw kopalnych, potrzebujesz zrównoważonej mobilności w mieście. Właśnie w tym miejscu konieczne jest przejście na akumulator wodorowy, który może mieć kluczowe znaczenie w samochodach bez emisji gazów cieplarnianych, oprócz innych sektorów.
Dlatego zamierzamy poświęcić ten artykuł, aby opowiedzieć Ci wszystko, co musisz wiedzieć o życiu wodoru i jego właściwościach.
Co to jest bateria wodorowa
Kiedy mówimy o baterii wodorowej, mamy na myśli urządzenie elektrochemiczne, które jest w stanie przekształcić energię chemiczną przechowywanego paliwa w energię elektryczną. Paliwem, które jest przechowywane w celu późniejszego przekształcenia w energię elektryczną, jest wodór. Dlatego ogniwo wodorowe może służyć do zasilania dowolnego urządzenia, które ma takie właściwości.
Obecnie najbardziej rozpowszechnionym zastosowaniem akumulatora wodorowego jest zasilanie silnika samochodu elektrycznego, choć nie jedyne. Dopóki ogniwo ma paliwo, jest w stanie dostarczać energię, a po opróżnieniu może się ponownie napełniać.
Główne cechy
Przeanalizujemy, jakie są główne części ogniwa wodorowego:
- Anoda: jest to ujemna część stosu. Znany jest pod nazwą bieguna ujemnego i odpowiada za przewodzenie elektronów uwalnianych z wodoru, aby mogły być wykorzystane przez zewnętrzny obwód elektryczny.
- Katoda: a jest biegunem dodatnim baterii. Odpowiada za dystrybucję tlenu na powierzchnię katalizatora i odpychanie wszystkich elektronów. To dzięki temu procesowi można je rekombinować.
- Elektrolit: został wykonany z materiału poddanego obróbce w taki sposób, że może przewodzić tylko jony naładowane dodatnio. Elektrolit może ostatecznie zablokować elektrony.
- Katalizator: Jest to materiał odpowiedzialny za ułatwienie reakcji chemicznej między tlenem a wodorem. Ta reakcja jest konieczna, aby móc wytwarzać energię elektryczną. Najbardziej normalną rzeczą jest to, że składa się z bardzo cienkiej warstwy nanocząstek platyny na papierze węglowym lub tkaninie.
Działanie ogniwa wodorowego
Kiedy poznamy główne cechy i części ogniwa wodorowego, zobaczymy, jak to działa. Wiemy, że wodór pod ciśnieniem dostaje się do ogniwa od strony anody. Kiedy wodór wchodzi, przepycha ten gaz przez katalizator pod ciśnieniem. Kiedy cząsteczka wodoru wejdzie w kontakt z platyną, która jest częścią składnika katalizatora, jest podzielony na 2 protony i 2 elektrony.
Elektrony są kierowane przez anodę do obwodu zewnętrznego. To tutaj są odpowiedzialni za wykonanie niezbędnej pracy, aby nakarmić energię tego, co jest nam dane. Na przykład można go uruchomić do zasilania silnika elektrycznego. Po dostarczeniu źródła energii powracają do akumulatora przez część katodową. Kiedy jesteśmy przy katodzie, tlen przechodzi przez katalizator i tworzy dwa atomy tlenu, które są bardzo ujemnie naładowane. Ten ładunek ujemny przyciąga protony z przeszłości i łączą się z dwoma elektronami, które wracają do obwodu zewnętrznego. Wszystko to tworzy cząsteczkę wody.
Zaleta
Przeanalizujemy, jakie są zalety akumulatorów wodorowych w porównaniu z innymi paliwami opartymi na odnawialnych źródłach energii. Niektóre z powodów, dla których to paliwo jest lepsze od innych opcji, są następujące:
- Nie powodują emisji zanieczyszczeń: Jak widzieliśmy w opisie działania akumulatora, wodór i tlen wytwarzają energię elektryczną, a następnie parę wodną. Wiemy, że para wodna jest gazem cieplarnianym, ale jest nieszkodliwa. Dzieje się tak, ponieważ jest to naturalny gaz cieplarniany.
- Jest bardziej wydajny niż silniki spalinowe: nie tylko nie zanieczyszcza środowiska, ale także wydajniej przekształca energię chemiczną w energię elektryczną. Silnik spalinowy musi przekształcić energię chemiczną paliwa w ciepło i tę energię mechaniczną, która jest w stanie poruszyć silnik. Powoduje to zjawisko znane jako wąskie gardło termiczne. Zjawisko to ogranicza się do bezpośredniej konwersji energii wytwarzanej przez ogniwo wodorowe.
- Nie mają ruchomych części: brak części stacjonarnej sprawia, że jest znacznie bardziej niezawodny niż silnik spalinowy. W silniku spalinowym jest wiele części, które mogą się zepsuć.
- Wodór można produkować w dużo bardziej przyjazny dla środowiska sposób- W przeciwieństwie do paliw kopalnych wodór można produkować w czystszy sposób. Przyczynia się to do uczynienia go bardziej ekologiczną alternatywą energetyczną.
Wady ogniwa wodorowego
Podobnie jak w przypadku prawie każdego źródła energii, niezależnie od tego, czy jest to odnawialne, czy nie, istnieją również pewne wady. I to właśnie ten rodzaj alternatywnego źródła energii stwarza szereg wyzwań, które w tej chwili uniemożliwiają jego rozpowszechnienie na całym świecie. Zobaczmy, jakie są te wady:
- Jego cena jest wysoka: Chociaż wodór jest dość obfity, to, że jest on użyteczny w postaci baterii, pozostaje nieekonomiczny przy obecnej technologii.
- Jest łatwopalny: Bezpieczeństwo ogniw wodorowych pozostaje problemem, ponieważ może się zapalić w dowolnym momencie.
- Trudno jest przechowywać i transportować: W przeciwieństwie do innych paliw, takich jak węgiel, trudniej jest go przechowywać i transportować.
Wodór można wytwarzać w czystej postaci z wody, ale jest to proces energochłonny. Obecnie najbardziej ekonomiczną metodą jest ekstrakcja wodoru z węgla kamiennego. Z tego powodu ogromna większość produkowanego wodoru pochodzi z paliw kopalnych, więc nie można go uznać za całkowicie odnawialną energię.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom dowiesz się więcej o baterii wodorowej i jej charakterystyce.