A hidrogéncella a jövő?

A kőolajkészletek gyors ütemű fogyása miatt a járműipar fejlesztőmérnökei nem tekintik végleges megoldásnak a benzint és kőolajat mint jármű hajtóanyagokat. Éppen ezért folyamatosan kutatják és fejlesztik azokat az üzemanyag-ellátó megoldásokat, melyek megújuló energiaforrásokra támaszkodnak.

Közlekedési szempontból igen jelentős a különbség a városi és az országúti gépkocsi használat között. Mivel a városi forgalomban gyakori a fékezés, megállás és gyorsítás, de a sebesség nem túl nagy, ezért a gépjárművek motorjainak ereje gyorsításra van kihasználva. Egy könnyen és gyorsan kezelhető, vagy automata sebességváltó viszonylag kis motorteljesítményt vesz igénybe. És ez szükséges is, hiszen a városi forgalomban közlekedő autók motorja kis teljesítmény és gazdaságosan működés mellett kevesebb káros anyagot bocsájt a levegőbe.

Az országúti forgalomban viszont a motor szinte teljes kihasználtság mellett dolgozik, és ebben az állapotában kell biztosítania az alacsony károsanyag-kibocsátást. Erre a feladatra gyakorlatilag csak a két motorral (városi és országúti) felszerelt gépkocsi jelent megoldást.

Ezt valósítja meg a hibrid hajtás, ahol az autóban a hagyományos motor mellett be van építve egy villamos hajtás is. Ez utóbbi egy nagy tömegű, rossz hatásfokú akkumulátor, melynek helyettesítésére kezdték el alkalmazni a hidrogén üzemanyagcellát.

Történelmi háttér

1839-ben Sir William Growe, angol fizikus felismerte az elektrolízis folyamatának vizsgálata közben, hogy elektromosságot alkalmazva annak folyamata visszafordítható. Growe felfedezésével, az üzemanyagcellával a gőzgépnek akart versenytársat teremteni. Kezdetben „gas battery”-nek nevezte, később neve „fuel cell” lett. A találmány jelentőségét már csak az utókor fedezte fel, s napjainkban is folynak a kísérletek a minél hatékonyabb és biztonságosabb üzemanyagcellák fejlesztésére.

A hidrogén üzemanyagcellák működése

Mivel a víz hidrogénből és oxigénből tevődik össze, ezért ha elektromos áramot vezetünk bele, a vízmolekulák kötései felbomlanak, tehát hidrogénre és oxigénre válnak szét. A folyamat során a hidrogén és az oxigén gázhalmazállapotban távozik, és ezt a folyamatot nevezzük elektrolízisnek. A hidrogén üzemanyagcellában éppen ennek a folyamatnak a fordítottja történik.

A hidrogén üzemanyag használatának előnyei:

  • kisebb tömegű és kiterjedésű
  • az akkumulátoros hajtás 25%-os hatásfoka helyett 60% hatásfokot képes elérni
  • a külső hatásokra (gyorsulás, hőfokingadozás) érzéketlen
  • rendkívül alacsony a károsanyag-kibocsájtása
  • környezetbarát, ugyanis a folyamat egyedüli mellékterméke víz és kismennyiségű hő, ezek közül pedig mindkettő
  • újrahasznosítható
  • az eljárás nem jár zajjal
  • az üzemanyagcellák többféle méretben készülhetnek, így számtalan célra felhasználhatók
  • kevesebb számú mechanikus alkatrész, így kevesebb meghibásodási lehetőség
  • egy dízelüzemű járműhöz képest kb. feleannyi fogyasztás

A hidrogén üzemanyagcellák hátrányokkal is járhatnak:

  • az üzemanyagcellák hidrogént használnak fel, ami nem megújuló energiaforrások felhasználásával is előállítható
  • a hidrogén még sokáig nem lesz annyira széles körben hozzáférhető, mint a benzin
  • üzembiztonság kérdése a hidrogén tárolásánál: a hidrogén veszélyes, mivel gyúlékony és könnyen robban
  • jelenleg (nagyon) drága technológia
  • nincs még kialakult töltőhálózat

A hidrogén fosszilis energiahordozókból előállítható többek között:

  • földgázból katalitikus gőzreformálással
  • olajból parciális oxidációval
  • szénből szénelgázosítással

De a hidrogén további módszerekkel is előállítható, mint például biomasszából, termokémiai és termo fizikai úton, de foto-elektrokémiai és foto-biológiai folyamatok során is kinyerhető. Napjainkban egyébként az üzemanyagcellát a közlekedésen kívül széles körben alkalmazzák villamos energia előállítására, kezdve a mobiltelefontól a városi villamosig. Bárhol alkalmazható áramforrásként, ahol akkumulátort vagy áramfejlesztőt helyettesíthetünk vele, továbbá olyan hő- és áramtermelő berendezésekben is használható, ahol akár villamos hálózatra termeli az áramot.

- 2013-07-24

Tipp