Využití vodíku v automobilech

Vodík má nejvyšší spalnou energii na jednotku hmotnosti ze všech paliv. Vodíkové auto je v podstatě elektromobil, který pro výrobu elektrické energie využívá přeměnu vodíku v palivovém článku. Pohon je lokálně bezemisní s dostatečným dojezdem a rychlým tankováním. Nevýhodou je vysoká pořizovací cena a nedostatečná vodíková infrastruktura. Aby se vodík dal vozit v osobním autě, je nutné jej stlačit, což s sebou nese vyšší hmotnost nádrže a energetické ztráty.

Množství energie ve vodíku

‍Vodík má nejvyšší množství energie ze všech paliv (33kWh/kg). To znamená, že 1 kg vodíku nese 33 kWh energie, na kterou osobní automobil při využití vodíku v palivovém článku dojede 100 km (palivový článek má cca 50% účinnost).

‍Využití vodíku v palivovém článku

‍Vodíková mobilita je dnes založená na využití vodíku v palivovém článku, kde dochází k reakci vodíku a kyslíku za vzniku elektrické energie, tepla a čisté vody. Takto vyrobená elektrická energie je využita v elektromotoru k pohonu vozidla. Odtud označení FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle). Alternativně je možné vodík spálit v konvenčním motoru, což je však méně účinné a tuto cestu žádná z velkých automobilek nerozvíjí. Pohon je lokálně bezemisní, méně hlučný, má dostatečný dojezd (aktuálně 600 km), umožňuje rychlé tankování (jako u benzinu). Cena 1 kg vodíku je cca 9,5 EUR, takže 1 km jízdy FCEV vyjde cenově podobně jako u benzínového auta. Nevýhodou je vysoká pořizovací cena auta (kolem 60 000 EUR). Pokles cen vodíku i palivových článků se dá očekávat až s nástupem masové výroby FCEV a zavedením infrastruktury.

‍

‍

Emisní stopa vodíku

‍Pozitivní efekt přináší vodík z pohledu nižší emisní stopy (well-to-wheel), tedy při započtení emisí vznikajících při výrobě a distribuci vodíku. Dle údajů US DOE je well-to-wheel energetická náročnost vodíkové mobility o 37 % nižší oproti spalovacím benzinovým motorům, i pokud je využíván fosilní vodík vyrobený parním reformingem zemního plynu (ta nejméně ekologická varianta výroby). Zároveň dochází i ke snížení emisí CO2 o 44 %.

‍Stlačení vodíku pro nižší objem

‍Pro dojezd 500 km v benzinovém autě spotřebujeme 35 litů benzinu o váze 24,5 kg, plastová nádrž váží kolem 10 kg. Stejný dojezd zajistí 5 kg vodíku, což je ale díky jeho nízké hustotě cca 55 m3. Aby se vodík dal vozit v osobním autě, je proto nutné jej stlačit, a tím zmenšit jeho objem (tlak 350 nebo 700 bar). Vozidlo FCEV s dojezdem 500 km bude mít nicméně i po stlačení vodíku přibližně 4-5x objemnější nádrž oproti vozidlu spalující benzín (cca 120 l) a 10x vyšší hmotnost kompozitní tlakové nádrže (cca 100 kg) oproti klasické benzinové.