Budoucnost bez emisí

Palivové články patří i nadále mezi perspektivní způsoby výroby elektrické energie na palubě vozu. Jejich činnost je nehlučná a poměrně velmi efektivní. Zásadním problémem je ale jejich cena a také nejvhodnější palivo, kterým je vodík.

Palivové články jsou stále velmi exotickým způsobem pohonu automobilů, i když automobilky stále věří v jejich rozmach a vyvíjejí první sériové modely, které by měly k zákazníkům dorazit již v příštích třech letech. Vozy spoléhající čistě na tento zdroj energie ale budou ještě dlouho velmi drahé a také jejich plnění vodíkem nebude ani jednoduché, ani levné.

Palivové články by ale mohly představovat vynikající doplněk akumulátorů elektromobilů. Za běžné situace budou elektromobily spoléhat na dobití z rozvodné sítě, nicméně může dojít k situaci, že podobná možnost nebude k dispozici, případně bude řidič spěchat a nebude chtít čekat půl hodiny na dobití akumulátorů. V takovém případě by mohl využít "železnou zásobu" ve formě palivového článku, která mu prodlouží dojezd.
Jako nejlogičtější se jeví spojení akumulátorů s dojezdovou kapacitou okolo 50 km a palivové články by v takovém případě plnily stejnou funkci, jakou má v sériových hybridech spalovací motor. Nastupovaly by pouze v okamžiku, až by byla zásoba elektřiny dobité z rozvodné sítě vyčerpána.

Zákony termodynamiky, tedy přeměny tepla ze spalovaných fosilních paliv na mechanikou práci, neumožňují využít více jak polovinu primární energie, a takovým hodnotám se blíží jen plynové stacionární turbíny. Spalovací motory jsou na tom podstatně hůře a využívají jen okolo 30 % energie uložené v palivu. Oproti tomu palivový článek dokáže nabídnout reálnou účinnost od 50 % výše, navíc buď zcela bez emisí, nebo jen s velmi nízkými emisemi. A to je na nich to nejzajímavější.

Druhy palivových článků

Co to vlastně je, palivový článek? Stručně řečeno elektrochemické zařízení vybavené dvěma elektrodami. K anodě je přiváděno palivo, ke katodě okysličovadlo. Mezi těmito dvěma neprodyšně oddělenými prostory se nachází elektrolyt na bázi kyseliny fosforečné. Na katodě se oxidační činidlo (kyslík nebo vzduch) redukuje na anionty, a ty pak reagují s pozitivními ionty vodíku na vodu. Tyto palivové články mají označení PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell) a mohou operovat nepřetržitě, dokud se nepřeruší přívod paliva a okysličovadla k elektrodám.

Články PAFC by ale v automobilismu příliš využitelné nebyly, hodí se pro menší odběry ze stacionárního zdroje. Funkci elektrolytu ale může nahradit speciální polymerová membrána, která dovolí průchod pouze jádrům vodíku (protonům). Přebytkem elektronů na vodíkové straně membrány vznikne napětí asi 0,7 V a pro dosažení žádaného výkonu se pak články spojí do bloků. Tento typ má název Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) a díky své velké výkonové hustotě (od 0,3 W/cm2) a nízkým provozním teplotám (do 90°C) je vhodný k využití v automobilové dopravě.

Celý článek o palivových článcích a řadu dalších informací o budoucnosti pohonu automobilů a různých aspektech ekologického provozu a fleet managementu si přečtete ve zvláštním vydání magazínu FLEET, které vychází pod názvem greenFLEET 16. září 2010 u příležitosti podzimního Dne s Fleetem.