Poznámky k elektromobilitě, tentokrát o palivovém článku
Slovo elektromobilita se skloňuje ve všech pádech a také ve všech technických variantách. Většinou se spojuje s automobilismem a bateriovým pohonem, popřípadě technologií výroby baterií. Mimo baterie, respektive akumulátory, máme i jiné možné technické principy k uplatnění v energetických zdrojích pro elektroauta a jeden z nich chci v dnešním příspěvku představit. Budeme mluvit o tzv. palivovém článku.
Palivový článek (angl. fuel cell) je elektrochemické zařízení přeměňující přímo chemickou energii paliva a okysličovadla na energii elektrickou. Princip palivového článku byl objeven už v roce 1838 švýcarským vědcem Christianem Friedrich Schönbeinem. První použitelný článek o výkonu 5 kW představil jeho vynálezce Francis Thomas Bacon v roce 1959.
Svou skutečnou renesanci zažil palivový článek v 60. letech 20. století. Bylo to především díky kosmickému výzkumu, protože článek má proti jiným zdrojům výhodnější poměr vyráběné elektrické energie k hmotnosti. Byly jimi například vybaveny kosmické lodi programu Apollo, ale byly zdrojem energie i pro raketoplány. Navíc odpadním produktem vodíko-kyslíkového článku je voda, která mohla být využita ve vodním režimu raketoplánu.
V palivovém článku se elektrody chemické reakce, na rozdíl od baterií nebo akumulátorů, neúčastní, reaguje zde palivo s okysličovadlem, a to v menší míře i mimo odběr. Účinnost přeměny je vysoká - až 60 %.
Palivový článek se skládá ze dvou elektrod, oddělených membránou nebo elektrolytem. K anodě je přiváděno palivo (např. vodík, metan, metanol, kyselina octová, roztok glukózy), které je zde oxidováno. Ke katodě je přiváděno oxidační činidlo (např. kyslík nebo peroxid vodíku), které se zde redukuje.
Jako elektrolyt mohou sloužit různé kyseliny (převážně H3PO4) nebo zásady (nejčastěji KOH), keramiky nebo membrány. U specifických palivových článků se používá jako elektrolyt plyn pod vysokým tlakem. Dnes nejpoužívanějším elektrolytem je KOH, který byl použit už u článků v projektu Apollo.
Aplikace palivového článku se zkoušela v ÚJV Řež v projektu Trihydrobus, ve kterém byl palivový článek vodík vzduch hlavním zdrojem elektrické energie doplněným o superkondenzátor pro rozjezd nebo brzdění a akumulátorem pro dojezd. Srdcem autobusu byl řídicí systém, který tyto tři zdroje optimálně nasazoval. Autobus nějakou dobu dokonce jezdil v MHD v Neratovicích.
Takže jde to i bez těžkých a rozměrných baterií.
A proč o tom píši v „jaderném sloupku“? Protože se stále více mluví o tzv. vodíkové energetice a o vodíku jako nosiči k akumulaci energie, třeba jeho výrobou na místo regulace výkonu jaderných elektráren v případech, kdy je energie přebytek a výkon jaderek se snižuje.
Ale o tom třeba někdy příště.
Aleš John, předseda OBK při JE Dukovany
