Využít obrovské zdroje moří a oceánů k výrobě pohonných hmot pro auta? Utopická myšlenka nabývá reálných obrysů díky objevů týmu vědců ze Stanfordovy univerzity.
Vědci z prestižní americké univerzity sídlící přímo v srdci Silicon Valley vyvinuli metodu, jak vyrábět vodík z mořské vody s využitím elektrické energie. Pro budoucnost vodíkových aut to může být zásadní průlom.
Dosud využívané elektrolyzéry totiž vyžadovaly použití čisté vody, protože ve styku s tou mořskou rychle korodují. Díky novému objevu lze vyrábět pohonné hmoty pro automobily poháněné palivovými články a využít k tomu obrovské zdroje moří a oceánů, a to i na místech, kde jsou zásoby pitné vody omezené.
Elektromobily na vodík jsou stále poměrně novou technologií, přesto počet automobilek, které se rozhodly ji využít, stále roste.
Největším výrobcem vozů na palivové články je Toyota, jejíž vodíkový sedan Mirai je k dispozici zákazníkům v Evropě, Japonsku, Severní Americe, Austrálii a na Blízkém východě. Mezi modely poháněné vodíkovými palivovými články patří také Hyundai Nexo a Honda Clarity FCV. Mercedes-Benz realizuje pilotní program k modelu GLC F-CELL v Německu a Japonsku. Lexus představil svůj koncepční model LF-FC vybavený touto technologií na tokijském veletrhu v roce 2015 a v současnosti pracuje na sériově vyráběném vozu.
Automobily na vodík představují atraktivní alternativu k vozům poháněným spalovacími motory, protože neprodukují škodlivé emise - jediným vedlejším produktem reakce vodíku a kyslíku v palivových článcích je voda.
Proti elektromobilům na baterie mají vodíková auta jiné výhody - tankování vodíku je rychlé a auta mají větší dojezd na jednu nádrž.
Nejjednodušší způsob, jak vyrábět pohonné hmoty
Vodík lze vyrábět několika způsoby, mimo jiné parní přeměnou metanu, jehož zdrojem mohou být komunální či zemědělské odpady, a také elektrolýzou vody.
Elektrolýza, při níž vzniká výhradně vodík a kyslík, je dávno známou a dlouhodobě využívanou technologií. Jedná se o nejekologičtější způsob výroby vodíku, zvlášť pokud využívá k napájení elektrolyzéru obnovitelnou energii. Proces lze také přizpůsobit potřebnému rozsahu produkce, protože elektrolyzéry vyrábějící vodík mohou představovat jak malá domácí zařízení, tak velké průmyslové mechanismy.
Průlomové řešení
Výroba vodíku z vody představuje vhodnou alternativu k fosilním palivům, ať už v automobilovém průmyslu, nebo v energetice či průmyslu. V mnoha částech světa však může situaci komplikovat omezený přístup k čisté vodě.
Proto může být nová metoda kalifornských vědců zásadní - podařilo se jim zkonstruovat zařízení, ve kterém se používají elektrody odolné vůči korozi způsobenou ionty chlóru. Bez jejich řešení mohla kladná elektroda v mořské vodě fungovat pouze 12 hodin, pak se rozpadla.
Nová metoda ale prodlouží její životnost na více než tisíc hodin!
Objev zveřejnil profesor Hongjie Dai a jeho tým ve vědeckém časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
Jak se vyhnout korozi
Elektrolýza vody je velmi jednoduchá – stačí vložit do vody dvě elektrody připojené k elektrickému proudu. U záporné elektrody se uvolňují bublinky vodíku, u kladné pak vzniká kyslík. Všechno probíhá hladce, je-li voda čistá. Ovšem kationty chlóru ve slané vodě způsobují rychlou korozi anody.
Tým profesora Daie zjistil, že když pokryjí anodu vrstvami záporných nábojů, budou ionty chlóru odpuzovat a korozi zpomalí. Použili k tomu hydroxid nikelnatý a železitý na vrstvě síranu nikelnatého pokrývajícího pěnu z niklu. Funguje to stejně jako vzájemně se odpuzující póly magnetů.
Snadná výroba
První testy proběhly v laboratoři, kde byl průtok proudu přísně regulovaný. Později však vědci připojili zařízení k fotovoltaickému panelu a úspěšně vyrobili vodík z vody v Sanfranciském zálivu, v podmínkách velmi vzdálených těm laboratorním. Ukázali tak, že zařízení může spolupracovat s obvykle využívanými systémy výroby vodíku z čisté vody.
Nová metoda je tak jednoduchá, že ji lze velmi snadno aplikovat, čímž se otvírají nové možnosti rozšíření výroby vodíku za použití sluneční či větrné energie. Stačí použít nový druh elektrod ve stávajících systémech. Toto řešení může také usnadnit zkoumání oceánů díky jednoduché výrobě kyslíku z mořské vody přímo na palubě ponorky.
