Ogniwa paliwowe – rewolucja w motoryzacji

Ilustracja auta podłączonego do ładowarki
Fot. chombosan/ Getty Images
Zasoby ropy naftowej nie świecie nie są niewyczerpalne. W pewnym momencie może dojść do sytuacji, w której ropy naftowej zabraknie. Nie zdarzy się to pewnie w najbliższych latach, ale już teraz trzeba zintensyfikować prace nad alternatywnymi źródłami energii. Wydaje się, że samochody napędzane prądem stanowią tylko etap przejściowy.

Samochody elektryczne mogą zostać wyparte przez pojazdy napędzane wodorem . Można go wykorzystać w dwojaki sposób: bezpośrednio jako paliwo spalane w komorze silnika lub w ogniwach paliwowych do wytworzenia energii napędzającej silnik. Co bardzo istotne - wodór to pierwiastek najczęściej występujący na Ziemi. Z czasem, kiedy przede wszystkim uda się obniżyć koszty produkcji ogniw paliwowych, samochody na wodór będą bardziej dostępne.

Ogniwa paliwowe – budowa

Ogniwa paliwowe związane są z alternatywnymi źródłami energii elektrycznej. Główną cechą ogniwa paliwowego jest największy zysk mocy z jednostki paliwa . Co bardzo ważne – odbywa się to przy braku emisji toksycznych spalin, a jednocześnie przy wysokiej efektywności wykorzystania energii paliwa.

Ogniwa paliwowe to rodzaj urządzenia, które zamienia energię chemiczną paliwa bezpośrednio w energię elektryczną . W pierwszym etapie wodór przesyłany jest ze zbiornika do ogniwa, gdzie dodaje się do niego powietrze (wykorzystując turbosprężarkę). Później z ogniwa paliwowego do przetwornicy przesyłany jest prąd stały, gdzie przetwarzany jest na prąd zmienny. Następnie przechodzi on do silnika indukcyjnego, a w ostatnim etapie następuje przekazanie momentu obrotowego na koła pojazdu.

Podstawowym elementem tego układu są ogniwa paliwowe. Zbudowane są z dwóch elektrod: anody i katody, które rozdzielane są na dwa sposoby: membraną elektrolityczną lub elektrolitem. Ich zadanie polega na umożliwieniu ruchu kationów przy jednoczesnym zablokowaniu przepływu elektronów. Wodór rozbijany jest na protony i elektrony w momencie dotarcia do anody. Protony przedostają się przez elektrolit do katody, gdzie przesyłane jest również powietrze. Elektrony przeprowadzane są do katody zewnętrznym obwodem, dzięki czemu wytwarzany jest prąd elektryczny. W reakcji wodoru z tlenem uzyskuje się ciepło, wodę oraz prąd elektryczny.

Ogniwa paliwowe – zasady działania

Energia wiązania pierwiastków wodoru i tlenu w cząsteczce wody jest mniejsza niż łączna energia wiązania cząstek wodoru (H2) i tlenu (O2). W związku z tym w trakcie reakcji wiązania tlenu z wodorem wytwarza się nadmiar energii. Można ją przetworzyć na energię cieplną, która następnie przetwarzana jest w energię mechaniczną, wykorzystywaną do pracy silnika. Z drugiej strony nadmiar energii może być przekształcany w energię elektromechaniczną , wykorzystywaną w ogniwach paliwowych.

W samochodach, w których wykorzystywane są ogniwa paliwowe, zamontowane są zbiorniki do magazynowania sprężonego wodoru . Swoim kształtem przypominają zbiorniki do LPG. Są jednak zdecydowanie bardziej skomplikowane w związku z użytą technologią. Wnętrze zbiornika wykonane jest z aluminum lub stali, co stanowi około 1/5 masy całego zbiornika. Zewnętrzną warstwą jest materiał kompozytowy. Wynika to z konieczności stworzenia zbiornika odpornego na uszkodzenia mechaniczne. Przy pełnym zbiorniku pojazd może przejechać około 600 km.

Póki co problemem jest bardzo wysoka cena ogniw paliwowych . Samochody z taką technologią kosztują ponad 100 tys. złotych. Do tej ceny należy doliczyć koszty rocznych przeglądów, które mogą sięgać nawet do 4 tys. złotych.

Ogniwa paliwowe w samochodach – rodzaje

Ogniwa paliwowe są bardzo zróżnicowane. Do napędu samochodów wykorzystuje się ogniwa niskotemperaturowe. Funkcjonują one w temperaturach niższych niż 250°C, ale warunkiem ich prawidłowego działania jest zastosowanie czystego wodoru. Dzięki relatywnie niskiej temperaturze pracy nie ma potrzeby stosowania termoodpornych materiałów, w związku z czym użytkowanie takich ogniw jest bezpieczniejsze i można je stosować swobodnie w pojazdach samochodowych. Wśród tego rodzaju ogniw można wyróżnić trzy główne rodzaje :

· Ogniwo alkaliczne AFC – w tym przypadku elektrolitem jest wodorotlenek potasu. Pracuje w temperaturze 65–220°C. Dzięki temu silnik można bardzo szybko uruchomić. Są one bardzo wydajne, lekkie, ale też mało pojemne. Co równie istotne – zużywają się stosunkowo szybko, charakteryzują się też problemami z usunięciem wody – bez tej czynności nie jest możliwe uruchomienie pojazdu.

· Ogniwo kwasu fosforowego PAFC – elektrolitem w tego rodzaju ogniwach paliwowych jest stężony kwas fosforowy. Temperatura pracy to przedział 150–205°C. Posidają dużą odpornośc na dwutlenek węgla, ale ich wadą jest duża korozyjność, łatwe przedostawanie się wody do elektrolitu, przez co jest on rozcieńczany. Poza tym są one dosyć duże i ciężkie.

· Ogniwo z membraną elektrolityczną PEM w tym ogniwie elektrolitem jest membrana polimerowa pokryta teflonem. Ogniowo pracuje w temperaturze 160–195°C. Zalety to: bardzo szybki rozruch, duża wydajność, brak korozji w związku z zastosowanym elektrolitem, niewielki rozmiar i trwałe materiały, z których jest zbudowane. Natomiast bardzo istotną wadą jest wysoka cena związana z koniecznością użycia platyny w procesie produkcji.

Zobacz film: Paliwo ze śmieci. 

Zobacz film: Paliwo ze śmieci. Źródło: Dzień Dobry TVN

Autor: Redakcja Dzień Dobry TVN

podziel się:

Pozostałe wiadomości

Zmiany w Dzień Dobry TVN. Do zespołu dołączą znane twarze

Zmiany w Dzień Dobry TVN. Do zespołu dołączą znane twarze

Takiego programu dawno nie było. W pracy stawi się wyjątkowy skład prowadzących

Takiego programu dawno nie było. W pracy stawi się wyjątkowy skład prowadzących

Upiekłam fit "sernik" Anny Lewandowskiej. Bez glutenu, bez laktozy... bez smaku?

Upiekłam fit "sernik" Anny Lewandowskiej. Bez glutenu, bez laktozy... bez smaku?

Quiz. Sprawdź, co wiesz o wielkanocnych potrawach?

Quiz. Sprawdź, co wiesz o wielkanocnych potrawach?

Żurek i barszcz biały - czym się różnią te wielkanocne zupy?

Żurek i barszcz biały - czym się różnią te wielkanocne zupy?

Wielkanoc z Dzień Dobry TVN. Jakie świąteczne niespodzianki czekają widzów?

Wielkanoc z Dzień Dobry TVN. Jakie świąteczne niespodzianki czekają widzów?

Rebel Wilson straciła dziewictwo w wieku 35 lat. "Ludzie mogą poczekać, aż będą gotowi"

Rebel Wilson straciła dziewictwo w wieku 35 lat. "Ludzie mogą poczekać, aż będą gotowi"

Nowy uczestnik wszedł do "Hotelu Paradise 8" i od razu namieszał

Nowy uczestnik wszedł do "Hotelu Paradise 8" i od razu namieszał

Pomyśl, zanim udostępnisz zdjęcia swojego dziecka

Pomyśl, zanim udostępnisz zdjęcia swojego dziecka

Serowe pyszności na Wielkanoc. Poznaj przepisy Andrzeja Polana na dania z serem długodojrzewającym
Materiał promocyjny

Serowe pyszności na Wielkanoc. Poznaj przepisy Andrzeja Polana na dania z serem długodojrzewającym

Wysyłają gościom wirtualne zaproszenia na ślub. Czy to dobry pomysł?

Wysyłają gościom wirtualne zaproszenia na ślub. Czy to dobry pomysł?

Tradycje wielkanocne - zwyczaje, ciekawostki i symbole Wielkanocy. Co powinno być w koszyczku wielkanocnym?

Tradycje wielkanocne - zwyczaje, ciekawostki i symbole Wielkanocy. Co powinno być w koszyczku wielkanocnym?

"Po Wielkanocy sałatkę jarzynową wyrzuca 68% Polaków". Znana dziennikarka radzi, co z niej zrobić

"Po Wielkanocy sałatkę jarzynową wyrzuca 68% Polaków". Znana dziennikarka radzi, co z niej zrobić

Wojciech Modest Amaro podzielił się rodzinną nowiną. "Piękny Aniołek już jest na świecie"

Wojciech Modest Amaro podzielił się rodzinną nowiną. "Piękny Aniołek już jest na świecie"

Wyjątkowe dania z drobiu na Wielkanoc (i nie tylko). Wypróbuj przepisy Matteo Brunettiego
Materiał promocyjny

Wyjątkowe dania z drobiu na Wielkanoc (i nie tylko). Wypróbuj przepisy Matteo Brunettiego

Tuż po porodzie otrzymała od matki niestosowny prezent

Tuż po porodzie otrzymała od matki niestosowny prezent

Ile jajek można zjeść w tygodniu? Ekspert rozwiewa wątpliwości

Ile jajek można zjeść w tygodniu? Ekspert rozwiewa wątpliwości

Księżna Kate wspierała ją w chorobie. Teraz 8-latka chce zrobić dla niej to samo. "Wyzdrowieje tak, jak ja"

Księżna Kate wspierała ją w chorobie. Teraz 8-latka chce zrobić dla niej to samo. "Wyzdrowieje tak, jak ja"

10 kroków dzieli Cię od udanej podróży. O tym należy pamiętać przy planowaniu wyjazdu
Materiał promocyjny

10 kroków dzieli Cię od udanej podróży. O tym należy pamiętać przy planowaniu wyjazdu

Kobiety hejtowane za wielodzietność.  "Odpieluszkowe zapalenie mózgu"  

Kobiety hejtowane za wielodzietność.  "Odpieluszkowe zapalenie mózgu"  

Zjadłam słynny żurek Magdy Gessler. Czy talerz zupy jest wart swojej ceny?

Zjadłam słynny żurek Magdy Gessler. Czy talerz zupy jest wart swojej ceny?

Siostry uratowały sklep dziadka. "To nie mogło się tak skończyć"

Siostry uratowały sklep dziadka. "To nie mogło się tak skończyć"

Klaudia El Dursi zabiera w podróże walizki z jedzeniem?

Klaudia El Dursi zabiera w podróże walizki z jedzeniem?

Ten składnik warto suplementować. "Odpowiada za to, że nasza skóra jest ładna, a włosy piękne"
Materiał promocyjny

Ten składnik warto suplementować. "Odpowiada za to, że nasza skóra jest ładna, a włosy piękne"

Wiosenny horoskop miłosny. Pojawią się emocjonalne burze i zawirowania

Wiosenny horoskop miłosny. Pojawią się emocjonalne burze i zawirowania

Czy epidemia opioidowa ma szansę dotrzeć do Polski? "4 lata temu nie mieliśmy żadnych przypadków"

Czy epidemia opioidowa ma szansę dotrzeć do Polski? "4 lata temu nie mieliśmy żadnych przypadków"

Polska ma własnego van Gogha. Ekspertyzy potwierdziły autentyczność obrazu

Polska ma własnego van Gogha. Ekspertyzy potwierdziły autentyczność obrazu

"Alkohol, przemoc, zaniedbania". Gabriela nie bała się pomóc maluchom

"Alkohol, przemoc, zaniedbania". Gabriela nie bała się pomóc maluchom

Potrawy wielkanocne, które zawładną świątecznym stołem. Przepisy Sebastiana Olmy
Materiał promocyjny

Potrawy wielkanocne, które zawładną świątecznym stołem. Przepisy Sebastiana Olmy

Marcin Prokop ma wyjątkową relację z bratem, lecz nie zawsze było kolorowo. "Zburzył mój spokój"

Marcin Prokop ma wyjątkową relację z bratem, lecz nie zawsze było kolorowo. "Zburzył mój spokój"

Obejrzałam dwa odcinki serialu "Klara". Każdy zna kogoś takiego, jak matka głównej bohaterki

Obejrzałam dwa odcinki serialu "Klara". Każdy zna kogoś takiego, jak matka głównej bohaterki

Sposób na wnętrze: Metamorfoza starej i niefunkcjonalnej kuchni. "To jest rewelacja"
Materiał promocyjny

Sposób na wnętrze: Metamorfoza starej i niefunkcjonalnej kuchni. "To jest rewelacja"

Sarah Ferguson wspiera Kate. Sama walczyła z dwoma typami raka

Sarah Ferguson wspiera Kate. Sama walczyła z dwoma typami raka

Wyjątkowy gość specjalny w "MasterChef Nastolatki"

Wyjątkowy gość specjalny w "MasterChef Nastolatki"

Nazywają go "trudnym aktorem". Jaki naprawdę jest Sebastian Fabijański?

Nazywają go "trudnym aktorem". Jaki naprawdę jest Sebastian Fabijański?

Dbać trzeba nie tylko o włosy, ale i o skórę głowy. Jak to robić?
Materiał promocyjny

Dbać trzeba nie tylko o włosy, ale i o skórę głowy. Jak to robić?

"Łazienkowe przekleństwa" - zbawienna metoda czy szkodliwy trend? Psycholożka wyjaśnia

"Łazienkowe przekleństwa" - zbawienna metoda czy szkodliwy trend? Psycholożka wyjaśnia

Sposób na idealnie białe firanki i obrusy na święta - sprawdź, co trzeba zrobić

Sposób na idealnie białe firanki i obrusy na święta - sprawdź, co trzeba zrobić

"Hotel Paradise 8". Ola i Ada rozdają karty. Ich decyzja może mieć wpływ na Rajskie Rozdanie

"Hotel Paradise 8". Ola i Ada rozdają karty. Ich decyzja może mieć wpływ na Rajskie Rozdanie

Zatrzymaj pierwsze zmarszczki. Sprawdź, jak zapobiec starzeniu się skóry
Materiał promocyjny

Zatrzymaj pierwsze zmarszczki. Sprawdź, jak zapobiec starzeniu się skóry

Platforma streamingowa Max już w czerwcu. "Na tę chwilę czekaliśmy 2 lata"

Platforma streamingowa Max już w czerwcu. "Na tę chwilę czekaliśmy 2 lata"

Wiosna na wielkanocnym stole. Stwórz własne dekoracje

Wiosna na wielkanocnym stole. Stwórz własne dekoracje

Brak apetytu u osób starszych. Co robić, kiedy seniorzy przestają jeść?
Materiał promocyjny

Brak apetytu u osób starszych. Co robić, kiedy seniorzy przestają jeść?

Co i za ile kupimy do koszyka wielkanocnego?

Co i za ile kupimy do koszyka wielkanocnego?

Nie wiesz, jak rozmawiać ze swoim psem? Waszą komunikację poprawi Radek Ekwiński. Napisz do nas

Nie wiesz, jak rozmawiać ze swoim psem? Waszą komunikację poprawi Radek Ekwiński. Napisz do nas

To najczęstszy błąd w podawaniu żurku

To najczęstszy błąd w podawaniu żurku

Wybuchowy ekstrawertyk, a może cichy introwertyk? Poznaj numerologiczną 4

Wybuchowy ekstrawertyk, a może cichy introwertyk? Poznaj numerologiczną 4

Mateusz Hładki poprowadzi nowy program

Mateusz Hładki poprowadzi nowy program

Sprawdzony trik z TikToka. Jak sprytnie pokroić mango?

Sprawdzony trik z TikToka. Jak sprytnie pokroić mango?

E-sklep TVN. Co jest w ofercie? "Widzowie poczują się częścią czegoś większego"
Materiał promocyjny

E-sklep TVN. Co jest w ofercie? "Widzowie poczują się częścią czegoś większego"

Ile cukru jest w przekąskach dla dzieci? "Owoce się je, a nie pije"

Ile cukru jest w przekąskach dla dzieci? "Owoce się je, a nie pije"

Paulina Holtz oddała kuchnię. Ogłoszenie zamieściła na popularnej grupie

Paulina Holtz oddała kuchnię. Ogłoszenie zamieściła na popularnej grupie

Wielka przeprowadzka rodziny Clarke. "Najbardziej obawiamy się o Czarusia"

Wielka przeprowadzka rodziny Clarke. "Najbardziej obawiamy się o Czarusia"

Sanah szczerze o swoich lękach. Czego się obawia?

Sanah szczerze o swoich lękach. Czego się obawia?

9 tradycyjnych potraw na Wielkanoc - najlepsze przepisy

9 tradycyjnych potraw na Wielkanoc - najlepsze przepisy

Wakacje w maju – gdzie warto pojechać?

Wakacje w maju – gdzie warto pojechać?

Ola Żuraw-Świątek po 10 latach pogodziła się z mamą

Ola Żuraw-Świątek po 10 latach pogodziła się z mamą

#DzieńDobrywPolsce. Potrzebujesz interwencji Dzień Dobry TVN? Napisz do nas

#DzieńDobrywPolsce. Potrzebujesz interwencji Dzień Dobry TVN? Napisz do nas

Jak rozmawiać z dziećmi o ukrzyżowaniu Jezusa? "Mają prawo wiedzieć, że umieramy"

Jak rozmawiać z dziećmi o ukrzyżowaniu Jezusa? "Mają prawo wiedzieć, że umieramy"

Grupowa randka w "Hotelu Paradise 8". Ktoś złoży uczestnikom niezapowiedzianą wizytę

Grupowa randka w "Hotelu Paradise 8". Ktoś złoży uczestnikom niezapowiedzianą wizytę

Beata Ścibakówna skrytykowała zachowanie młodych aktorów

Beata Ścibakówna skrytykowała zachowanie młodych aktorów

Nauczycielka, która nie stawia stopni. "Obawiałam się bardziej reakcji rodziców niż uczniów"

Nauczycielka, która nie stawia stopni. "Obawiałam się bardziej reakcji rodziców niż uczniów"