Keď hovoríme o energiách budúcnosti, vodík ako palivo mi vždy príde na myseľ. V takom prípade vodíkový článok vždy bol prítomný v takmer každej konverzácii, ktorá sa týka obnoviteľnej energie a energetického prechodu. Pri transformácii energie, kde chcete znížiť spotrebu fosílnych palív, potrebujete udržateľnú mobilitu v meste. To je miesto, kde je nevyhnutné, aby sa prechod uskutočnil pomocou vodíkovej batérie, pretože popri iných odvetviach môže byť kľúčom aj v automobiloch bez emisií skleníkových plynov.
Preto sa budeme venovať tomuto článku, aby sme vám povedali všetko, čo potrebujete vedieť o živote vodíka a jeho vlastnostiach.
Čo je to vodíková batéria
Keď hovoríme o vodíkovej batérii, máme na mysli elektrochemické zariadenie, ktoré je schopné premieňať chemickú energiu uloženého paliva na elektrickú energiu. Toto palivo, ktoré sa ukladá na neskoršiu transformáciu na elektrickú energiu, je vodík. Preto môže byť vodíkový článok použitý na napájanie ľubovoľného zariadenia, ktoré má tieto vlastnosti.
Najrozšírenejšou aplikáciou vodíkovej batérie v súčasnosti je napájanie motora elektromobilu, aj keď nie je jediný. Pokiaľ má článok palivo, je schopný dodávať energiu a po vyprázdnení sa môže znovu naplniť.
kľúčové vlastnosti
Budeme analyzovať, ktoré sú hlavné časti vodíkového článku:
- Anóda: je to negatívna časť hromady. Je známy pod menom záporný pól a je zodpovedný za vedenie elektrónov, ktoré sa uvoľňujú z vodíka, aby ich bolo možné použiť vo vonkajšom elektrickom obvode.
- Katóda: a je kladný pól batérie. Je zodpovedný za distribúciu kyslíka na povrch katalyzátora a za vytlačenie všetkých elektrónov späť. Vďaka tomuto procesu je možné ich rekombinovať.
- Elektrolyt: bola vyrobená z materiálu upraveného takým spôsobom, že môže viesť iba ióny, ktoré sú kladne nabité. Elektrolyt môže nakoniec blokovať elektróny.
- Katalyzátor: Je to materiál, ktorý je zodpovedný za uľahčenie chemickej reakcie medzi kyslíkom a vodíkom. Táto reakcia je nevyhnutná na to, aby bolo možné vyrábať elektrinu. Najbežnejšie je, že je vyrobená z veľmi tenkej vrstvy platinových nanočastíc na uhlíkovom papieri alebo látke.
Prevádzka vodíkového článku
Keď poznáme hlavné charakteristiky a časti vodíkového článku, uvidíme, ako to funguje. Vieme, že tlakový vodík vstupuje do článku zo strany anódy. Keď vstúpi vodík, tlačí tento plyn cez katalyzátor tlakom. Keď molekula vodíka príde do styku s platinou, ktorá je súčasťou zložky katalyzátora, je rozdelený na 2 protóny a 2 elektróny.
Elektróny sú vedené cez anódu do vonkajšieho obvodu. Práve tu sú zodpovední za vykonávanie potrebných prác na zásobovanie energie tým, čo sa udeľuje. Môže sa napríklad uviesť do prevádzky na napájanie elektromotora. Akonáhle je zdroj energie dodaný, vracajú sa späť do batérie cez katódovú časť. Akonáhle sme na katóde, kyslík prechádza cez katalyzátor a vytvára dva atómy kyslíka, ktoré sú veľmi negatívne nabité. Tento záporný náboj priťahuje protóny už skôr a kombinujú sa s dvoma elektrónmi, ktoré sa vracajú do vonkajšieho obvodu. To všetko tvorí molekulu vody.
Výhoda
Chystáme sa analyzovať, aké výhody majú vodíkové články v porovnaní s inými palivami na báze obnoviteľnej energie. Niektoré z dôvodov, prečo je toto palivo lepšie ako iné možnosti, sú nasledujúce:
- Neprodukujú znečisťujúce emisie: Ako sme videli popis činnosti batérie, vodík plus kyslík generujú elektrinu a potom vodnú paru. Vieme, že vodná para je skleníkový plyn, ale je neškodná. Je to tak preto, lebo ide o prírodný skleníkový plyn.
- Je efektívnejší ako spaľovacie motoryPomáha nielen neznečisťovať, ale tiež účinnejšie premieňa chemickú energiu na elektrickú. Spaľovací motor musí premieňať chemickú energiu paliva na teplo a túto mechanickú energiu, ktorá je schopná pohybovať motorom. Toto produkuje jav, ktorý je známy ako tepelné zúženie. Tento jav je obmedzený na priamu premenu energie vyrobenej vodíkovým článkom.
- Nemajú žiadne pohyblivé časti: keď nemá žiadnu stacionárnu časť, robí to oveľa spoľahlivejším ako spaľovací motor. V spaľovacom motore je veľa častí, ktoré sa môžu pokaziť.
- Vodík je možné vyrábať oveľa ekologickejším spôsobom- Na rozdiel od fosílnych palív sa dá vodík vyrábať čistejšie. To prispieva k tomu, že sa z nej stáva oveľa ekologickejšia alternatíva energie.
Nevýhody vodíkového článku
Rovnako ako takmer akýkoľvek zdroj energie, či už je obnoviteľný alebo nie, má aj určité nevýhody. Je to tak, že tento typ alternatívneho zdroja energie predstavuje rad výziev, ktoré v súčasnosti bránia jeho rozšíreniu po celom svete. Pozrime sa, aké sú tieto nevýhody:
- Jeho cena je vysoká: Aj keď je vodík pomerne veľa, jeho využitie vo forme batérie je pri súčasnej technológii stále neekonomické.
- Je horľavý: bezpečnosť vodíkového článku zostáva problémom, pretože sa môže kedykoľvek vznietiť.
- Je ťažké skladovať a prepravovať: Na rozdiel od iných palív, ako je uhlie, je ťažšie ich skladovať a prepravovať.
Vodík sa dá vyrobiť čisto z vody, je to však energeticky náročný proces. V súčasnosti je najekonomickejším postupom extrakcia vodíka z prírodného štrajku uhlia. Z tohto dôvodu veľká väčšina vodíka, ktorý sa vyrába, pochádza z fosílnych palív, takže ho nebolo možné považovať za úplne obnoviteľnú energiu.
Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o vodíkovej batérii a jej vlastnostiach.