Nahradí vodík fosilní paliva?

Pokud jde o hledání zdroje energie, který nahradí fosilní paliva, není nouze o možnosti. Solární energie, větrná energie, etanol a biopaliva jsou obvykle nejčastěji uváděnými uchazeči o nahrazení spalovacích motorů na bázi ropy a uhelných elektráren.

Ale vodík stojí stranou jako slibný alternativní zdroj energie. Přestože myšlenka vodíku jako široce používaného zdroje paliva pro pohon automobilů a výrobu elektřiny je relativně nový koncept v reakci na hledání alternativy k ropě, vodíkové palivové články ve skutečnosti předcházejí spalovacímu motoru, který byl vynalezen v polovině 19. století, asi o 20 let.

Vzhledem k tomu, že nejzákladnější forma této technologie existuje již téměř 150 let, proč najednou přišel její čas?

1. Proč vodík?
2. Jak vodík vyrábí použitelnou energii?
3. Jaké jsou nevýhody vodíku?

Vodík je nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru, takže není šance, že by lidští spotřebitelé vyčerpali zásoby. Podle zprávy Ars Technica je jistě dostatek zdrojů ropy na pokrytí celosvětové poptávky, ale mnoho energetických expertů předpovídá, že světové zásoby ropy se do 60 let vyčerpají. Jeho výroba je tak snadná, že proces lze dokončit doma se správným vybavením.

Vyčerpání světových zásob ropy nebo dokonce přiblížení se nevyhnutelnému nedostatku, který přichází s rostoucí populací – planeta nyní ke konci října hostí 7 miliard lidí – a hospodářský růst nejenže způsobí velkou energetickou krizi, která si vyžádá rychlé zavedení alternativní zdroje energie; spalování takového množství paliva také znamená obrovskou zátěž pro atmosféru v procesu. A to ani nezohledňuje potenciální environmentální důsledky těžby ropy ze Země.

Naproti tomu vodík hoří čistě. Jediným vedlejším produktem vodíkové energie je voda a teplo, které lze recyklovat. To v podstatě znamená přeměnu procesu spotřebovávajícího energii na proces produkující energii.

Vodík však není hotovým zdrojem energie jako ropa a zemní plyn. Je to spíše prostředek k ukládání energie, protože čistý vodík není na Zemi k dispozici v množstvích nezbytných k podpoře celé energetické ekonomiky. Získání vodíku ve formě použitelného paliva vyžaduje energii. Vodík lze vyrobit buď jeho oddělením od molekul kyslíku ve vodě procesem elektrolýzy, nebo jeho odštěpením uhlovodíkových řetězců ve fosilních palivech, což je proces, který sám vytváří emise skleníkových plynů, jak je podrobně popsáno v tomto článku.

Jak vodík vyrábí použitelnou energii?

Vodíkové palivové články nefungují úplně jako spalovací motory na bázi ropy, které při výrobě energie spoléhají na teplo a energii.

Palivový článek se skládá ze zásobníku, „sendviče anod, katod a dalších high-tech materiálů“, jak vysvětluje Ed Grabianowski z HowStuffWorks.com. Kapalné vodíkové palivo vstupuje kolem anod, kde jsou elektrony připojené k vodíku odděleny od samotných atomů. Elektrolyt v palivovém článku umožňuje průchod vodíkových protonů, ale ne elektronů. Když atomy vodíku dosáhnou druhé strany palivového článku, katody, váže se s kyslíkem a vytváří teplo a vodní páru.

Jaké jsou nevýhody vodíku?

Skladování vodíku je drahé.

Pokud nežijete v Kalifornii, která převzala určitou iniciativu při budování infrastruktury na podporu vodíkového pohonu, je pravděpodobné, že jste nikdy neviděli možnost naplnit své auto vodíkem, když jste byli naposledy na čerpací stanici.

Na druhou stranu, pokud jste nedávno byli v autosalonu, je pravděpodobné, že jste viděli vozidla s běžnými benzínovými motory, diesely a pravděpodobně i několika hybridy. Ale auta na vodíkový pohon? Nepravděpodobně.

A to je jedna z největších překážek zavádění nové energetické technologie: Výrobci a distributoři energie potřebují infrastrukturu, aby mohli uspokojit poptávku po jejich palivu. Ale poptávka nemůže skutečně existovat bez infrastruktury, která ji podporuje. Je to jako problém „slepice a vejce“, ale rozdíl je v tom, že řešení má pravděpodobně hodnotu miliard.

Další významnou nevýhodou vodíku je to, že i když je ho dostatek, skladování vodíkového paliva může být obtížné a nákladné. Při normální pokojové teplotě existuje vodík jako plyn. Aby se vodík dostal do kapalného stavu, který lze skladovat, přenášet a případně používat jako palivo, vyžaduje teplotu -423 stupňů Fahrenheita (-253 stupňů Celsia). Udržování vodíkového paliva v chladu vyžaduje specializované nádoby, jako je ta na fotografii vlevo.

A konečně, auta na vodíkový pohon jsou v současnosti pro běžného spotřebitele příliš drahá. V loňském roce Toyota oznámila, že do roku 2015 má výrobce automobilů v úmyslu vyrobit vozidlo na vodíkový pohon, které bude stát kolem 50,000 90 dolarů, což je 1procentní snížení současné ceny stejných vozidel, podle zprávy Bloomberg News. V jednu chvíli dosahovaly výrobní náklady každého vozidla až XNUMX milion dolarů.

Jinými slovy, zatímco vodík je slibný a má značnou pozornost a investice ze strany energetických společností i výrobců automobilů, ještě nenastal čas. Takže ano, vodík může být palivovým zdrojem budoucnosti, ale zítra budete pravděpodobně muset natankovat své auto běžným starým benzínem.