Ako funguje vodíkový palivový článok?
Vozidlá s vodíkovými palivovými článkami fungujú tak, že vodík využívajú v palivovom článku, kde sa kombinuje s kyslíkom a výsledná chemická reakcia generuje elektrinu. Ide o čistý proces, pričom jedinými vedľajšími produktmi – okrem elektriny – sú teplý vzduch a vodná para.
V mnohých ohľadoch funguje vodíkový palivový článok podobne ako akumulátor, avšak s výnimkou toho, že namiesto potreby pravidelného dobíjania z externého zdroja palivové články priamo generujú elektrinu a budú to robiť tak dlho, pokým bude vodík k dispozícii na planéte Zem ako jeden z najrozšírenejších zdrojov. Vozidlá na vodíkový pohon majú tiež mnohé výhody elektromobilov – žiadne výfukové emisie a nízka úroveň hluku.
Ak sa vodík vyrába s využitím obnoviteľných zdrojov energie, môže prinášať veľmi nízke emisie „well-to-wheel“. V dnešnej podobe sa však približne 95 % vodíka produkuje za pomoci fosílnych palív, ako je zemný plyn a ropa. To má významný dopad na celkový vplyv vodíka na klímu a aby vodíková technológia mala lepšie ekologické vlastnosti, muselo by sa, samozrejme, vyrábať viac vodíka s obnoviteľných zdrojov energie.
Aké sú výzvy a príležitosti?
Významnou prekážkou v rozšírení vodíkových vozidiel sú náklady na výrobu palivových článkov. To znamená, že vodík ako zdroj paliva je zhruba 3 až 4-krát drahší ako nafta. Existujú tiež veľké rezervy v infraštruktúre, ktorej budovanie je nákladné, a v súčasnosti ešte nie je na cestách dostatok vodíkových vozidiel, aby bolo jej rozširovanie rentabilné.
Tieto výzvy však nie sú neprekonateľné a vodíkové palivové články stále ponúkajú obrovský potenciál ako čistý zdroj paliva. Z tohto dôvodu Čína, Japonsko a Južná Kórea vkladajú veľké nádeje do vodíka, pričom Čína si stanovila cieľ mať do roku 2030 na cestách 1 milión vodíkových vozidiel, čo je výrazný nárast zo súčasných 1 500. Japonsko si stanovilo cieľ 800 000 vozidiel na cestách približne v rovnakom čase. To dáva veľký zmysel pre krajiny s nedostatkom zdrojov, ako je napríklad Japonsko, kde môže vodík poskytnúť všetky výhody elektromobility bez ďalšieho náporu na elektrickú sieť krajiny.
Mnohí zástancovia vodíkovej technológie veria, že ide o životaschopnejšiu alternatívu k naftovým nákladným vozidlám, a to vďaka dlhšiemu dojazdu a kratšiemu času dopĺňania paliva. Nedávne experimenty s novým materiálom, ako je hydrid mangánu, ukazujú, že je možné dojazd ešte viac predĺžiť vďaka konštrukcii nádrží, ktoré sú menšie, lacnejšie a energeticky hustejšie ako existujúce technológie vodíkových palivových článkov.
Je vodík palivom budúcnosti?
Aký je teda verdikt o vodíku? Pokiaľ budú vodíkové palivové články ponúkať potenciál na prechod k ekologickejšej doprave, som presvedčený, že by to mala byť technológia, ktorú budeme naďalej skúmať a vyvíjať.
Ako pri každej diskusii na tému alternatívnych palív, ani porovnávanie nákladných vozidiel s vodíkovým pohonom s elektrickými nákladnými vozidlami by sa nemalo chápať v zmysle „víťaz berie všetko“. Skôr by sme mali zvážiť výhody a nevýhody každej z týchto alternatív a pochopiť, že každé riešenie bude konkurencieschopné pri rôznych druhoch prevádzky, regionálnych potrebách a v rôznych časových okamihoch.
Napriek jasným súčasným cenovým a infraštruktúrnym výhodám vozidiel poháňaných akumulátormi v porovnaní s technológiou vodíkových článkov, je pravdou, že ani tie nepredstavujú čarovný prútik. Obe technológie čelia rôznym problémom od infraštruktúry cez akceptáciu zákazníkmi, dopad na sieť, vyspelosť technológie až po dojazd.
