Postępujące zanieczyszczenie środowiska powoduje, że naukowcy i konstruktorzy wciąż pracują nad wynalezieniem coraz czystszych źródeł napędu samochodów. Zmniejszenie uciążliwości dla środowiska tradycyjnych silników benzynowych przestaje jednak wystarczać. Mniejszą uciążliwość samochodów rekompensuje niestety wzrastająca liczba pojazdów. Wszystko to powoduje, że poszukujemy źródeł energii mechanicznej jeszcze bardziej czystych (a może nawet zupełnie czystych). Jedną z bardziej obiecujących technologii jest zastosowanie do napędu samochodów wodoru.
Ogniwo paliwowe
Wodór można wykorzystać do napędu samochodów w dwojaki sposób. Pierwszym jest przystosowanie tradycyjnych tłokowych silników do spalania tego paliwa. W drugiej metodzie wykorzystuje się zasilane wodorem ogniwa paliwowe, które wytwarzają energię elektryczną zasilającą silnik elektryczny. I tym właśnie drugim sposobem zajmiemy się w tym artykule.
Czym jest ogniwo paliwowe?
Ogniwo paliwowe tym różni się od tradycyjnego ogniwa baterii, że nie magazynuje ono energii, lecz produkuje ją wykorzystując dostarczone mu paliwo. W najbardziej idealnej i najczystszej wersji tym paliwem jest czysty wodór. Takie ogniwo produkuje energię wytwarzając tylko i wyłącznie wodę (również w postaci pary).
Niestety magazynowanie czystego wodoru jest utrudnione. Czasami więc źródłem zasilania ogniwa paliwowego jest np. Metan (wodór jest z niego uzyskiwany już w ogniwie w reakcji spalania). Niestety skutkiem ubocznym takiego procesu jest często wydzielanie dwutlenku węgla. Trzeba jednak dodać, że tego typu ogniwo jest i tak czystsze od odpowiadającego mu silnika tłokowego spalającego tradycyjne paliwa.
Rzeczywista sprawność ogniwa paliwowego wynosi około 40% co jest porównywalne ze sprawnością tradycyjnego silnika. Pozostała część energii jest wydzielana w postaci ciepła.
Wykorzystanie energii ogniw paliwowych
Silnik Toyoty FCHV
Wytwarzany przez ogniwo wodorowe prąd stały jest następnie przy pomocy przetwornicy zamieniany w trójfazowy prąd zmienny odpowiedni do zasilania silnika elektrycznego napędzającego koła samochodu.
Konieczne jest także zastosowanie elementu magazynującego nadmiar energii wyprodukowanej przez samochód (ogniwa lub odzyskanej podczas hamowania) oraz mogącego go szybko oddać w czasie przyspieszania. Rolę tę spełnia tzw. superkondensator.
Jak wspomniano w poprzednim akapicie wskazane jest zastosowanie w tak zasilanym samochodzie metody odzyskiwania energii podczas hamowania. Jednak jest to rozwiązanie stosowane już nawet w pojazdach zasilanych silnikami spalinowymi.
Podsumowanie
Samochody zasilane ogniwami paliwowymi są obecnie raczej drogimi gadżetami, ale przy obecnym tempie prac dość szybko ten rodzaj napędu może zacząć być powszechnie stosowany w produkowanych seryjnie samochodach.
Rzeczywista „ekologiczność” tych pojazdów zależy jeszcze od sposobu wyprodukowania paliwa służącego do ich zasilania – jednak dużo łatwiej zbudować ekologiczną instalację do pozyskiwania wodoru niż montować w każdym samochodzie napędzanych tradycyjnymi silnikami urządzenia oczyszczające spaliny.
Tak czy inaczej ogniwa paliwowe zastosowane do produkcji energii w samochodzie są bardzo przyszłościowym rozwiązaniem. Ich szybki rozwój pozwala żywić nadzieję, że już niedługo nasze powietrze nie będzie w tak dużym stopniu zanieczyszczane przez dymiące samochody.
