Jaký je poměr energetické účinnosti pro vodíkové palivové články?

Místo spalování paliva, jako u konvenčních motorů, fungují vodíkové palivové články elektrochemickým procesem. Pro výrobu elektřiny jsou atomy vodíku ionizovány na jedné straně membrány elektrolytu. Zatímco protony proklouznou, elektrony musí projít dlouhou cestu kolem vnějšího obvodu a vytvářet elektrický proud, když se pohybují. Jakmile elektrony dorazí na druhou stranu a spárují se s protony, vodík se zkombinuje s kyslíkem ve vzduchu, což má za následek trochu tepla a vody jako vedlejší produkty.

Na základní úrovni je proces docela efektivní. V závislosti na typu vodíkových palivových článků má poměr účinnosti tendenci průměrovat kolem 60 procent z celkového množství energie uvolňované výše uvedeným způsobem. Avšak vodíkové palivové články ve velkém měřítku s roztaveným uhličitanem nebo pevným oxidem pro jejich elektrolytovou membránu mohou využívat jak teplo, tak vyrobenou elektřinu pro vyšší účinnost a dosahují až 85 procent. Přenosné palivové články, jako jsou polymerní elektrolytické membrány (PEM) používané v automobilech s palivovými články, dosahují účinnosti 50 až 60 procent, podle amerického ministerstva energetiky..

Dobře, ale jak to ve srovnání s běžným autem? Neuvěřitelně dobře. Ať už je naše vozidlo v chodu, jak to v podstatě znamená řízené výbuchy a kapalné dinosaury, jsou spalovací motory něco jiného než efektivní. Většina benzínových motorů nepočítá čas strávený na volnoběh, ztrátu energie podél hnací soustavy, odpor vzduchu a tření, ztratí kolem 62 procent své palivové energie jen kvůli plýtvání teplem.

Když se však budete potýkat s termodynamikou a energetickou účinností, vždy je tu háček. V případě vodíku je to problém výroby. Vodík může být nejpříjemnějším prvkem ve vesmíru, ale pokud nemáte pocit, že byste upadli na povrch slunce (přineste studený nápoj a boty s hustou podrážkou!), Nenajdete tento prvek nikde zdarma. Vodík zde na Zemi je vždy spojen s něčím, což znamená, že je třeba ho extrahovat, což je proces, který je nákladný, časově náročný a vyžaduje obrovské množství energie.

V současné době se většina našeho vodíku vyrábí elektrolýzou nebo stripováním ze zemního plynu v procesu zvaném parní reformování. (Zemní plyn je také fosilní palivo.) Zatímco reformování páry je nejběžnějším způsobem výroby průmyslového vodíku, vyžaduje hodně tepla a je velmi neefektivní. Vodík produkovaný reformováním páry má ve skutečnosti méně energie než zemní plyn, se kterým začíná reformování páry. Navíc, na rozdíl od vodíkových palivových článků, způsobuje znečištění - takže je vlastně energeticky účinnější používat samotné uhlovodíky jako palivo.

Existuje však naděje. I když jsme stále nenašli životaschopný způsob, jak dostat vodík na levné, věci se zlepšují. Náklady na materiály klesají a existuje několik potenciálně snadnějších způsobů, jak je sbírat, jako je využití vodíku produkujících řas a použití metanu ze skládek. Budoucnost poháněná vodíkem může být v dohledu, nebo je to alespoň skvrna na obzoru.

Související články

• Postavte ve své kuchyni palivový článek na vodík
• Jak fungují vodíková auta
• Je vodíkové palivo nebezpečné?

Prameny

• Suplee, Curt. "Vsadit se na vodíkové auto kdykoli brzy." Washington Post. 17. listopadu 2009. (28. července 2010). http://www.washingtonpost.com/wpdyn/content/article/2009/11/16/AR2009111602668.html
• Ministerstvo energetiky USA. "Pokročilé technologie a energetická účinnost." Průvodce úsporou paliva. 2010. (22. července 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml
• Ministerstvo energetiky USA. "Výzvy." Průvodce úsporou paliva. 2010. (22. července 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_challenges.shtml
• Ministerstvo energetiky USA. "Vozidla s palivovými články." Průvodce spotřebou paliva. 2010. (22. července 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fuelcell.shtml
• Americký program energetického vodíku. "Vodíkové palivové články." DOE Přehled palivových článků. Říjen 2006 (22. července 2010). www.hydrogen.energy.gov/pdfs/doe_fuelcell_factsheet.pdf