Wodór oczarował inżynierów

Auta z ogniwami są zbyt drogie, ale po 2020 r. pojawi się ich kolejna generacja.

Aktualizacja: 30.03.2016 21:27 Publikacja: 30.03.2016 18:41

Auta już jeżdżące na wodór: Toyota Mirai (u góry), Honda Clarity (z lewej), Mercedes B (z prawej)

Auta już jeżdżące na wodór: Toyota Mirai (u góry), Honda Clarity (z lewej), Mercedes B (z prawej)

Foto: materiały prasowe

Choć jeżdżących na wodór samochodów można wymienić kilka (na przykład Hyundai ix35, Mercedes klasy B, Honda Clarity czy Toyota Mirai), to jednak jest to cały czas technologia dopiero testowana.

Wskazówką jest choćby to, że najpopularniejszy obecnie model z wymienionych, Mirai, można jedynie wyleasingować – auto przez cały czas użytkowania pozostaje własnością Toyoty. Po zakończeniu leasingu auta wracają do producenta, który poddaje każdy egzemplarz dokładnej analizie.

Połączenie techniki japońskiej i niemieckiej

Gerald Killman z europejskiego biura badań i rozwoju Toyoty przyznaje otwarcie, że technologia ogniw paliwowych, które łącząc zawarty w powietrzu tlen z wodorem, produkują prąd, jest na razie na wczesnym etapie rozwoju.

Killman wskazuje, że nawet nowa, globalna platforma Toyoty dla kompaktów i modeli średniej wielkości została zaprojektowana przede wszystkim dla jak najlepszego rozłożenia komponentów hybrydowych oraz silników spalinowych, a nie napędu wodorowego, choć oczywiście on także będzie mógł być w niej stosowany.

– Napęd wodorowy może być zastosowany do przejazdów na dłuższych trasach, na których sprawdzi się lepiej od pojazdów akumulatorowych i hybryd – uważa Killman. Dlatego też Toyota połączyła siły z BMW, pracując nad nowymi generacjami ogniw paliwowych.

– Pracujemy wspólnie, w jednym miesiącu nasi inżynierowie jeżdżą do Japonii, w kolejnym Japończycy przyjeżdżają do nas – wyjaśnia szef rozwoju ogniw paliwowych w BMW Merten Jung.

Koncerny razem inwestują i wspólnie będą korzystać z efektów pracy, mając takie same prawa do własności intelektualnej.

Temperatura wpływa na sprawność ogniwa

BMW zbudowało pojazdy próbne pierwszej generacji wyposażone w ogniwa, które otrzymało od Toyoty.

– Sprawdziliśmy, jak wygląda integracja japońskich komponentów z naszymi podzespołami. Teraz naszym kolejnym celem jest przygotowanie do 2020 roku drugiej generacji ogniw paliwowych – wyjaśnia Jung.

Jest wiele rodzajów ogniw paliwowych. My pozostajemy przy ogniwie z membraną do wymiany protonów i koncentrujemy się nie na membranie, lecz na całym ogniwie. Mamy do pokonania kilka problemów – wyjaśnia Killman.

Pierwszy to bardzo wysoki koszt ogniwa. Do przyspieszenia reakcji używana jest platyna, której w obecnych ogniwach jest 50 gramów.

– Naszym celem jest dojście do 10 gramów w 100-kilowatowym ogniwie – wyjaśnia Jung. – Podobna ilość platyny jest w katalizatorze.

Druga kwestia to chłodzenie. Ogniwo pracuje w temperaturze 80 stopni C. Mimo że ma sprawność większą od silnika spalinowego, to na przykład przy jeździe pod górę chłodzenie jest problemem.

– Staramy się podnieść temperaturę pracy ogniwa przynajmniej o 10 stopni, aby zwiększyć efektywność chłodzenia. Wzrost różnicy między temperaturą pracy ogniwa i otoczenia o 1 stopień Celsjusza zmniejsza moc chłodzenia o 2 kW – wyjaśnia przedstawiciel BMW.

Praca ogniwa podczas mrozów nie jest już problemem – urządzenie szybko się rozgrzewa, a na koniec pracy woda jest usuwana z niego sprężonym powietrzem.

Oba koncerny pracują także nad sprawniejszymi sprężarkami, które są podobne do stosowanych w turbosprężarkach silników spalinowych.

Paliwo pod ogromnym ciśnieniem

Sporym wyzwaniem technicznym wciąż pozostaje wygodne i bezpieczne przewożenie wodoru. W tej dziedzinie standardem są kompozytowe zbiorniki, w których wodór przechowywany jest pod ciśnieniem 700 bar. Konstruktorzy przyznają, że to bardzo dużo.

Alternatywą jest kriogeniczny termos, w którym ciekły wodór sprężony jest do 350 bar. Kolejmym problemem jest temperatura – to minus 230 – 250 stopni C.

– Zewnętrzną warstwę zbiornika dostosowanego do takiej temperatury stanowią tkaniny węglowe wzmocnione żywicami, a wewnątrz umieszczone jest aluminiowe naczynie – opisuje budowę takiego zbiornika Merten Jung, szef rozwoju ogniw paliwowych w BMW.

Nad zbiornikami pracuje także Honda wspólnie z General Motors. Oba koncerny planują przedstawić nowe rozwiązania do 2020 roku.

Pierwsza generacja wodorowej hondy została zaprezentowana już dawno, w 2002 roku. Trzecia, jak zapewnia koncern, wejdzie do ograniczonej sprzedaży pod koniec tego roku.

Jej ogniwo ma o 60 proc. większy współczynnik gęstości mocy (mocy przypadającej na litr objętości urządzenia) od poprzedniej generacji, oznaczonej FCX Clarity i w małej skali leasingowanej od 2005 do 2015 roku.

Materiał Promocyjny
Kod Innowacji - ruszył konkurs dla firm stawiających na nowe technologie w komunikacji z konsumentami
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Nowe technologie
Co mówią kury? Naukowcy opracowali tłumacza, użyli sztucznej inteligencji
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nowe technologie
Prof. Zybertowicz: AI może potraktować ludzkość jak budowniczy autostrad traktują mrowiska