Poďme 
Predstavte si auto, ktoré počas jazdy neuvoľňuje dym ani škodlivé plyny a namiesto benzínu či nafty používa ako palivo vodík. Vodík už nie je niečo z budúcnosti, ale je už dostupný vďaka vodíkové palivové články v automobiloch. Mnoho ľudí sa pýta, ako to funguje a aké sú výhody ich používania.
Z tohto dôvodu vám v tomto článku povieme o vodíkovom palivovom článku v automobiloch, jeho vlastnostiach, výhodách a oveľa viac.
Čo sú autá s vodíkovými článkami
V podstate vodíkový článok je zariadenie, ktoré premieňa chemickú energiu uloženú vo vodíku na elektrickú energiu. Funguje prostredníctvom procesu, v ktorom vodík spája sa s kyslíkom zo vzduchu a vytvára elektrinu, vodu a teplo ako vedľajšie produkty. Vyrobená elektrina môže poháňať elektromotor, ktorý poháňa kolesá auta a umožňuje mu pohybovať sa.
Vodíkový palivový článok sa skladá z niekoľkých samostatných článkov.. Každý článok pozostáva z dvoch elektród, anódy a katódy, oddelených materiálom nazývaným elektrolyt. Vodík sa zavádza na anódu a kyslík zo vzduchu sa zavádza na katódu. Keď sa vodík dostane do kontaktu s anódou, rozpadne sa na protóny a elektróny. Protóny prechádzajú elektrolytom ku katóde, zatiaľ čo elektróny prechádzajú vonkajším obvodom, pričom v procese generujú elektrinu. Na katóde sa protóny, elektróny a kyslík spájajú za vzniku vody a tepla.
Ako to funguje
Hlavný rozdiel oproti vodíkovému autu je v tom, že Ide síce o elektromobil, ale keďže máte elektromotor úplne roztáčajúci kolesá, nefunguje to rovnako. Vo vozidle s palivovými článkami si auto vyrába elektrinu, ktorú potrebuje.
Namiesto batérií na skladovanie energie využívajú palivové články, podobne ako prenosné elektrárne. Ak analyzujeme spaľovacie autá, energia sa získava spaľovaním ropných derivátov a vo vodíkových autách sa vodík spracováva na výrobu elektriny na požiadanie.
Plynný vodík (H2) pod tlakom sa skladuje v špecifických nádržiach. Tento prvok sa dodáva do palivového článku, kde sa pridáva kyslík z okolitého vzduchu na výrobu elektriny a voda (H2O) sa získava ako zvyškový produkt. Pretože áno, vodíkové autá majú výfuky, ale neznečisťujú, len vypúšťajú vodnú paru.
Elektrina generovaná palivovým článkom ide do batérie a rovnako ako v elektromobile je batéria zodpovedná za distribúciu energie do elektromotora auta. Napájanie podľa potreby môže byť dodávané priamo z palivového článku do elektromotora.
Prebytočná elektrina nahromadená v batérii plus rekuperácia energie prostredníctvom rekuperačného brzdenia, je uložený v batérii, čo umožňuje fungovanie mechanizmu palivových článkov aj bez spotreby vodíka.
Výhoda a trvanie
Pokiaľ ide o odolnosť, predstavte si auto na vodíkový pohon ako tradičné benzínové alebo naftové auto. Výsledkom je, že vodíkové palivové články v automobiloch sú navrhnuté tak, aby vydržali životnosť konvenčného vozidla, s rovnakou kvalitou, odolnosťou a spoľahlivosťou ako akékoľvek iné vozidlo.
Hlavnou výhodou vodíkových palivových článkov je to Vyrábajú elektrickú energiu bez emisií znečisťujúcich látok, ktoré sú škodlivé pre životné prostredie. Jediným významným vedľajším produktom je voda, vďaka ktorej sa vozidlá s vodíkovými článkami považujú za „nulové emisie“. Okrem toho ponúkajú väčšiu autonómiu v porovnaní s tradičnými batériami elektrických vozidiel, pretože proces nabíjania je rýchlejší a porovnateľný s tankovaním benzínu.
Ďalšie výhody používania vodíkovej batérie v automobiloch sú:
- Nulové lokálne emisie: Jedinou produkovanou emisiou je vodná para, ktorá výrazne prispieva k zníženiu znečistenia ovzdušia a kvality ovzdušia v mestskom prostredí.
- Rozšírená autonómia: Vozidlá s vodíkovými článkami môžu mať dlhší chod, kým si nevyžadujú dobíjanie, vďaka čomu sú vhodnejšie na cestovanie na dlhé vzdialenosti.
- Rýchle nabíjanie: doplnenie vodíkovej nádrže môže trvať len niekoľko minút, podobne ako čas potrebný na naplnenie nádrže benzínu.
- Flexibilita použitia: Vodíkové články možno použiť v rôznych aplikáciách, nielen vo vozidlách, ale aj v stacionárnych energetických systémoch, ako sú generátory a záložné energetické systémy.
- Energetická účinnosť: Vodíkové palivové články môžu byť efektívnejšie z hľadiska premeny energie v porovnaní s konvenčnými spaľovacími motormi.
- Príspevok k obnoviteľnej energii: Vodík používaný vo vodíkových palivových článkoch môže byť vyrobený z obnoviteľných zdrojov, ako je solárna a veterná energia, prostredníctvom procesu nazývaného elektrolýza.
Problémy vodíkového článku v automobiloch
Aj keď je pravda, že vodík je jedným z najznámejších chemických prvkov v periodickej tabuľke kvôli tomu, ako často sa vyskytuje, jeho získanie nie je jednoduché.
Vodík je pri izbovej teplote a tlaku úplne neškodný plyn, ale samotný vodík neexistuje len ako zberateľský materiál. V pôde nie je vodík, ani nerastie zo stromov. Jeho prítomnosť súvisí s ďalšími prvkami, ktoré potrebujeme na jeho oddelenie: napríklad voda, H2O, sa skladá z dvoch atómov vodíka a jedného atómu kyslíka.
Na oddelenie vodíka (H2) sa musí voda rozdeliť na elektrinu procesom splyňovania nazývaným elektrolýza. Na získanie kyslíka (O) na jednej strane a čistého vodíka (H2) na jeho uskladnenie na druhej strane je potrebné veľké množstvo energie.
Vodík možno získať aj reformovaním uhľovodíkov, splyňovaním uhľovodíkov alebo biomasy, bioprodukciou baktérií alebo rias v malom meradle a rozsiahlym termochemickým cyklom (s využitím jadrovej alebo solárnej energie).
Ďalšou z najzložitejších otázok spojených s vodíkom je jeho skladovanie. Ide o mimoriadne prchavý plyn s hustotou iba 0,0899 kg/m3, takže udržiavať tento plyn pod tlakom znamená pridávať veľmi ťažké predmety, aby sa udržal v nádrži. So súčasnou technológiou je prakticky nemožné zaručiť straty, najmä v dôsledku plniacich/vypúšťacích ventilov.
Okrem toho je tu otázka tankovania: nie je to ľahké. V Španielsku, kde máme momentálne nestabilnú sieť, je iba sedem vodíkových elektrární: dve v Huesce, jedna v Zaragoze, jedna v Madride, jedna v Albacete, jedna v Puertollano a jedna v Seville. V roku 2017 sa predpovedalo, že do roku 20 by mohlo byť 2020 vodíkových elektrární, ale realita je úplne iná.
Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o vodíkových palivových článkoch v automobiloch a ich vlastnostiach.