Wodór jest często nazywany paliwem przyszłości, które już niedługo będzie napędzać większość samochodów. Ogromną zaletą pojazdów wodorowych jest to, że nie produkują żadnych zanieczyszczeń. Nie wymagają również wielogodzinnego ładowania akumulatorów.
Nazywanie wodoru paliwem jest jednak nieprecyzyjne, ponieważ nie jest on spalany w silnikach, a zużywany w ogniwach paliwowych.
Eksperci podkreślą, że wodór to paliwo przyjazne dla środowiska i bezpieczne.Wodór jest paliwem znacznie bezpieczniejszym od gazu LPG, a nawet od benzyny. Wszystko dzięki temu, że jest to pierwiastek ponad 14 razy lżejszy od powietrza. W momencie, kiedy dochodzi do rozszczelnienia instalacji, wodór natychmiast ucieka do góry. Żeby wodór eksplodował, to musi powstać mieszkanka wodoru z powietrzem, ale zanim taka mieszkanka powstanie, ten wodór po prostu ulatuje i dzięki temu jest znacznie bezpieczniejszy.
Jeden kilogram wodoru wystarcza na pokonanie 100 km, czyli średni zasięg seryjnych pojazdów wykorzystujących wodorowe ogniwa paliwowe wynosi od ok. 500 do 600 km. Tankowanie trwa ok. dwóch, trzech minut. Koszty wodoru potrzebnego do przejechania 100 km są porównywalne z kosztami benzyny, którą trzeba spalić, żeby przejechać taki sam dystans autem z dwulitrowym silnikiem benzynowym.
Spis treści
Podstawowe zalety samochodów z napędem wodorowym
- nie produkują żadnych zanieczyszczeń – są to samochody zero emisyjne
- jedynym produktem ubocznym reakcji zachodzących w samochodach wodorowych jest czysta para wodna
- szybkie tankowanie – paliwo do jego napędzania tankuje się niezwykle szybko nawet w 3 minuty
Podstawowe wady samochodów z napędem wodorowym
- mała dostępność paliwa – stacji tankowania wodoru jest niewiele i nie zanosi się na to, żeby w najbliższej przyszłości powstawało ich więcej
- budowa takiej infrastruktury pochłonęłaby wiele miliardów dolarów i musiałaby być finansowana niemal w całości przez Toyotę twórcę modelu Mirai, gdyż inne firmy, poza Hondą, na razie nie kwapią się do wprowadzania na rynek podobnych samochodów
Jak działa napęd wodorowy
Samochód wodorowy to w istocie pojazd elektryczny, w którym koła są poruszane przez silnik elektryczny. Prądu dla tego silnika dostarcza zestaw ogniw paliwowych, w których wodór dostarczany ze zbiorników auta nie jest spalany, lecz łączy się na zimno z tlenem z powietrza.
Jest to możliwe dzięki obecności odpowiednich katalizatorów i membrany, rozdzielającej wodór i tlen. Membrana nie przepuszcza atomów wodoru, ale przepuszcza ich pozbawione elektronów jądra czyli dodatnio naładowane protony. Dodatnie jony wodorowe łączą się z ujemnymi jonami tlenu, tworząc cząsteczki wody. Elektrony z atomów wodoru, niosące ładunek ujemny, mogą się przedostać na drugą stronę membrany jedynie okrężną drogą, poprzez obwód elektryczny, w którym dzięki temu płynie prąd wykorzystywany do zasilania silnika. Jedynym produktem ubocznym tej reakcji jest czysta para wodna.
Układ jest bardzo skomplikowany. Oprócz ogniw paliwowych, są wykonane z kompozytów wysokociśnieniowe zbiorniki na wodór, oraz nowoczesna elektronika. Obejmuje ona przetwornicę, podwyższającą napięcie stałe uzyskane z ogniw do 650 V, oraz sterownik mocy, który zamienia prąd stały na trójfazowy prąd przemienny o regulowanych przez komputer parametrach (częstotliwości i napięciu), od których zależy prędkość i moment obrotowy silnika elektrycznego.
Żeby zmniejszyć zużycie wodoru, w tego typu pojazdach stosuje się również system odzyskiwania energii podczas hamowania. Silnik elektryczny pełni wtedy rolę generatora, a wytworzony w ten sposób prąd gromadzony jest w akumulatorze o dużej pojemności i używany później podczas ruszania czy przyspieszania, analogicznie jak w samochodach hybrydowych.
