V tomto příspěvku na blogu se podíváme na to, jak mohou vodíkové palivové články řešit jak ekologickou, tak energetickou krizi.
Změna klimatu a vyčerpání fosilních paliv se v posledních letech staly vážným problémem po celém světě. Tyto problémy jsou výsledkem neustálého ničení životního prostředí a vyčerpávání zdrojů lidmi a nové zdroje energie jsou nyní zásadní. Stávající fosilní paliva mají nevýhody v tom, že způsobují znečištění životního prostředí a jsou omezená a nelze je dlouhodobě používat. V důsledku toho si obnovitelná energie získává pozornost a očekává se, že vodíkové palivové články budou hrát roli v budoucnosti energetiky. V tomto článku se podíváme na princip a vlastnosti vodíkových palivových článků a jejich různé možnosti použití.
U většiny obnovitelných zdrojů energie naznačuje název zdroje energie, jak se vyrábí. Je například snadné rozpoznat, že fotovoltaika využívá sluneční světlo a větrná energie využívá vítr k výrobě energie. Pokud však s pojmem vodíkový palivový článek začínáte, nemusí být tak snadné pochopit, jak to funguje. Začněme tedy vysvětlením, jak fungují vodíkové palivové články, a poté přejdeme k charakteristikám a aplikacím této technologie.
Nejprve se podívejme, jak vodíkové palivové články generují energii. Principem vodíkových palivových článků je zvrátit proces rozkladu vody. Chemický vzorec vody je H₂O, který se skládá z vodíku a kyslíku. Abychom jej rozbili, musíme použít elektrický impuls, ale vodíkové palivové články tento proces obrátí: spojují vodík a kyslík a vytvářejí vodu, která zase generuje elektrickou energii. Energetický rozdíl mezi vodíkem a kyslíkem je klíčem k tomu, jak vodíkové palivové články generují energii. Výsledkem je, že spojení vodíku a kyslíku snižuje energii a přeměňuje zbývající energii na elektřinu.
Abychom tomuto principu porozuměli podrobněji, potřebujeme vědět o vlastní energii látek. Každá látka na světě má jinou energii a vodík a kyslík mají jiné energetické stavy než voda. Vodíkové palivové články využívají energetické rozdíly mezi těmito látkami k výrobě elektřiny. Protože získává energii generovanou procesem slučování vodíku a kyslíku, zanechává jako vedlejší produkt pouze čistou vodu, což z něj činí způsob výroby energie šetrný k životnímu prostředí.
Pojďme se podívat na hlavní charakteristiky vodíkových palivových článků. Za prvé, vodíkové palivové články jsou velmi atraktivní, protože využívají nevyčerpatelný zdroj paliva. Kyslíku je v atmosféře dostatek a vodík lze získat z vody, takže se není třeba obávat, že by došly zdroje. To je jedna z největších výhod vodíkových palivových článků v době, kdy potřebujeme snížit naši závislost na fosilních palivech. Zejména vodík lze extrahovat z vody v oceánu, takže jde o zdroj, který má jen málo geografických omezení a lze jej spolehlivě získávat z jakékoli oblasti.
Druhou vlastností je, že během procesu generování produkují velmi malý hluk. Jiné obnovitelné zdroje energie, jako je větrná energie, mají nevýhodu v tom, že jsou během procesu výroby hlučné. Například větrné turbíny generují spoustu hluku kvůli odporu vzduchu, když otáčejí lopatkami pomocí větru. Z tohoto důvodu musí být větrné elektrárny umístěny daleko od obytných oblastí, což představuje problémy s dostupností a náklady na instalaci. Na druhou stranu vodíkové palivové články jsou prakticky tiché a lze je instalovat a provozovat kdekoli. Proto je lze použít v městských centrech a v blízkosti obytných oblastí.
Třetí je, že vodíkové palivové články nabízejí ve srovnání s konvenční energií vysokou účinnost. V současné době se mnoho obnovitelných zdrojů energie snaží komercializovat kvůli problémům s energetickou účinností. Například solární energie má jen asi 20% účinnost, takže je těžké očekávat dostatečnou produkci energie. Na druhou stranu vodíkové palivové články mají účinnost výroby energie 60–70 %. To znamená, že za stejnou cenu lze vyrobit více energie, což může významně přispět k urychlení energetického přechodu.
Tyto palivové články mají širokou škálu potenciálních aplikací. Ve skutečnosti mnoho zemí a společností masivně investuje do vývoje vozidel na vodíkové palivové články. Vozidla na vodíkové palivové články se v budoucnu mohou stát hlavní formou dopravy, protože nedochází ke znečištění a mají vysokou spotřebu paliva ve srovnání s konvenčními vozidly se spalovacím motorem. Mají také potenciál být používány ve velké dopravě, jako jsou letadla a lodě, a očekává se, že způsobí revoluci v dopravě po celém světě.
Vodíkové palivové články ale nejsou jen pro dopravu. Vzhledem k tomu, že jsou snadno škálovatelné, lze vodíkové palivové články používat jako zařízení pro ukládání energie v různých měřítcích, od velkých budov až po malou elektroniku. Mohou být například použity jako napájecí systémy pro velké budovy, stejně jako baterie pro malá zařízení, jako jsou mobilní telefony. Tato flexibilita je další výhodou vodíkových palivových článků.
Komercializace vodíkových palivových článků se současnou technologií samozřejmě přináší výzvy. Stále existují problémy, které je třeba překonat, jako jsou bezpečnostní problémy a vysoké náklady na technologie skladování a přepravy vodíku. Výzkum a investice do vývoje technologie vodíkových palivových článků však po celém světě pokračují a je pravděpodobné, že se v blízké budoucnosti stane oblíbeným zdrojem energie. V budoucnu budou vodíkové palivové články hrát stále aktivnější roli v našem každodenním životě a hrát důležitou roli při směřování k udržitelné energetické společnosti.
