Sposób działania wodorowych ogniw paliwowych jest stosunkowo prosty. Działanie takich pojazdów jest o tyle interesujące, że substratami spalania są jedynie woda i energia. Wodór to pierwiastek, który rozpoczyna tablicę Mendelejewa. Jest to najlżejszy i najbardziej rozpowszechniony we wszechświecie pierwiastek chemiczny. Na Ziemi jest go sporo, lecz rzadko występuje on blisko powierzchni w swojej czystej postaci. Spotkamy go jednak w wielu innych związkach, m.in. w wodzie.
Zielony napęd – jak działają wodorowe ogniwa paliwowe?
Wodór może być wykorzystany jako paliwo, które pozwala na zasilanie sporych pojazdów – od skuterów, przez autobusy, aż po rakiety kosmiczne. Wzór reakcji, która zachodzi, gdy przeprowadzimy spalanie czystego gazowego wodoru w tlenie, wygląda następująco:
2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (g) + energia
Mamy tu więc do czynienia z niezwykle czystym procesem – nie powstają żadne dodatkowe związki w postaci CO2 albo innych szkodliwych substancji. Zasób energetyczny, który powstaje ze spalania wodoru, wystarczy na zasilenie pojazdu osobowego. Pomimo tego zastosowanie wodoru w roli ekologicznego źródła energii wiąże się z pewnym istotnym problemem: akumulatory napędzane tym pierwiastkiem nie są zeroemisyjne. Wynika to z dostępności wodoru – w osiągalnych dla nas warunkach tylko sporadycznie występuje w formie, która nadaje się do wykorzystania w silnikach zasilanych tym paliwem. Oznacza to, że musimy go pozyskać w alternatywny sposób. Istnieje kilka metod, jednak warto wyróżnić dwie z nich:
- Produkcja z gazu ziemnego – reforming parowy. Para wodna łączy się z metanem, co prowadzi do powstania gazu syntezowego z tlenku węgla i wodoru. Podczas tego procesu dochodzi do emisji znaczących ilości tlenku węgla, jednak pomimo tego wciąż jest to korzystniejsza dla środowiska metoda niż spalanie paliw kopalnych.
- Produkcja zielonego wodoru – jest to technika, która opiera się o odnawialne źródła energii. Wysoka moc elektrolizera pozwala na przetwarzanie wody w wodór i tlen. Jest to metoda, która nie przyczynia się do powstawania szkodliwych dla środowiska związków chemicznych.
Zobacz także: Samochody napędzane wodorem – koszt, emisja i informacje o rynku
Fakty o napędzie wodorowym – technologia przyszłości czy relikt przeszłości?
Wodór jako surowiec do potencjalnego wykorzystania w zasilaniu aut osobowych jest przedmiotem debat od wielu lat. Dziś jednak jesteśmy szczególnie blisko powszechnego wykorzystania tego pierwiastka w celu zapewnienia wysokiej mocy napędowej. Obecnie ogniwa wodorowe nie są szczególnie popularne – korzystają z niego przede wszystkim spore busy. Samych aut osobowych na rynku dostępnych jest zaledwie kilka tysięcy; najczęściej są to samochody pokazowe lub modele, które znajdują swoje miejsce w prywatnych kolekcjach.
Napęd wodorowy cierpi jednak nie z powodu braku potencjału na rozwój, a przez niedobór odpowiednich badań w tym kierunku. Potencjał drzemiący w tym surowcu dostrzega większość organizacji zajmujących się energetyką. Dlatego też trwają zaawansowane prace nad tym, by silnik wodorowy stał się nie tylko bardziej wydajny, ale także bardziej przystępny w codziennym użytkowaniu.
W tym momencie technologiami związanymi z napędem wodorowym interesują się państwa, które są najbardziej zaangażowane w programy reform klimatycznych, widząc w tym surowcu alternatywę dla prądu elektrycznego, której zdecydowanie potrzebujemy. Na razie jednak nie wiadomo, w jakim stopniu instalacje energetyczne będą w stanie spełnić zapotrzebowania świata w dobie elektromobilności. Prawdopodobnie rewolucja EV będzie wymagać od nas zupełnej restrukturyzacji transportu i opracowania alternatyw, które pozwolą na bezpieczne korzystanie z sieci elektrycznej przez setki tysięcy pojazdów elektrycznych. Może się także okazać, że wodór jako surowiec o wysokim potencjale w sektorze automotive zostanie tam na stałe.
Zalety wodoru z perspektywy sektora automotive
Jest to ogólnodostępny, tani i wydajny pierwiastek, wobec czego warto już teraz rozważyć wstępne koncepcje związane z napędem, który go wykorzystuje. Obecnie koszt eksploatacji pojazdów tego typu jest podobny jak w przypadku tych napędzanych benzyną. Cena zakupu jest jednak znacznie wyższa, a infrastruktura nie jest tak rozwinięta. Są to kwestie, które mają szansę w przyszłości się zmienić – będzie to znaczący krok w kierunku poprawy sytuacji związanej z zanieczyszczeniem środowiska na całym świecie.
Zobacz też: Zrównoważony rozwój i ekologiczna produkcja
Skorzystaj z innowacji Knauf Industries – wodorowe ogniwa zasilające na wyższym poziomie
Elektromobilność to nie nowe szanse, ale także wyzwania. Aby im sprostać, trzeba sięgać po najbardziej zaawansowane rozwiązania. Doświadczenie Knauf Automotive pozwala na tworzenie innowacji, które nie tylko pozwalają na budowanie nowego przemysłu motoryzacyjnego, ale także usprawnianie dotychczasowych rozwiązań. Nasze produkty tworzone są z myślą o wsparciu ekologicznych rozwiązań. Staramy się dostarczać rozwiązania, które są podatne na recykling i stanowią wartość dodaną na wielu płaszczyznach dla klientów.
W kwestii napędów wodorowych opracowaliśmy wysokiej klasy rozwiązania związane z materiałami takimi jak EPP. Separatory ogniw bateryjnych pozwalają na redukcję negatywnego wpływu niskich temperatur, które wpływają negatywnie na ich pracę, jednocześnie nie zwiększając masy pojazdu w znaczącym stopniu. Zapewniając znakomitą izolację elektryczną i cieplną, a także znakomitą odporność przed wstrząsami, osłony z EPP stanowią ważną część rozwiązań stosowanych w silnikach zarówno obecnie, jak i w przyszłości.
Nasi inżynierowie posiadają w swoim zanadrzu ogromną ilość różnorodnych rozwiązań z dziedziny elektromobilności, które pozwalają na znaczącą poprawę funkcjonowania aut elektrycznych i tych z napędem wodorowym. Bogate doświadczenie połączone z indywidualnym podejściem, pozwalają na redukcję parametru time-to-market przy zupełnie nowych projektach, łatwą konfigurację różnorodnych rozwiązań i szybkie opracowanie skutecznych innowacji, które sprzyjają rozwojowi przemysłu automotive w Europie i nie tylko.