Szlachetne paliwo

BMW
22.12.2011
Wodór coraz częściej jest nazywany paliwem przyszłości. Jego wielką zaletą jest to, że podczas spalania jedynym produktem ubocznym tego procesu jest woda. Należy jednak pamiętać, że wodór wymaga dużej ilości energii potrzebnej do tego, aby go po prostu pozyskać.
Wodór nie występuje w przyrodzie w stanie wolnym. Musi być pozyskiwany ze związków chemicznych z wykorzystaniem ich dość dużych ilości. Są dwa najpopularniejsze sposoby otrzymywania wodoru: albo separacja z paliw kopalnych, takich jak ropa naftowa lub gaz ziemny, albo elektroliza. Obecnie korzysta się częściej z pierwszej opcji, co wynika przede wszystkim ze związanych z tym niższych kosztów pozyskania wodoru.

Jednak ze względów ekologicznych najbardziej pożądanym sposobem otrzymywania wodoru jest elektroliza. Elektroliza wody, czyli jej rozkład na atomy wodoru i tlenu za pomocą przepływającego przez nią prądu elektrycznego pozyskanego ze źródeł odnawialnych, takich jak elektrownie wiatrowe, słoneczne lub wodne, otwiera nowe możliwości pozyskania tego dość drogiego paliwa. Wspomniane technologie pozyskiwania elektryczności są już dość dobrze opanowane, ale jedynym problemem jest nadal dość kosztowne ich wdrażanie.

Wodór jako paliwo
Dokładnie tak samo jak w silnikach napędzanych benzyną mieszanka wodoru i powietrza jest sprężana w cylindrze i zapalana za pomocą iskry ze świecy zapłonowej. Wodór jest doprowadzany ze zbiornika gazu ciekłego do silnika. Po drodze w instalacji znajduje się parownik i system przygotowania gazu przed dostarczeniem go do silnika. Do silnika wodór jest wtryśnięty dyszami do kolektora ssącego, podobnie jak to się dzieje w przypadku instalacji LPG. Do zasilania wodorem silnik nie musi być poważnie modyfikowany. Największe zmiany polegają na dopasowaniu systemów przygotowania mieszanki i układu zapłonowego do danego typu auta. Wodorem mogą być napędzane wszystkie rodzaje pojazdów: począwszy od osobowych, a na ciężarowych skończywszy. Do magazynowania wodoru można stosować różne techniki. Często jest on tankowany w formie ciekłej do izolowanych zbiorników lub jako gaz do zbiorników wysokociśnieniowych z proszkiem metalicznym. W wariancie płynnym gaz musi być ochłodzony do temperatury -253°C, co wymaga dużego nakładu energii. W tej temperaturze następuje przejście wodoru do stanu ciekłego. Aby możliwe było przechowywanie tak skroplonego wodoru, konieczne jest użycie dobrze izolowanych zbiorników ciśnieniowych. Mimo izolacji wodór w ich wnętrzu będzie parował, co z czasem może doprowadzić do jego wrzenia.

Wymusza to zastosowanie zbiorników odpornych na znaczny wzrost ciśnienia w ich wnętrzu. W porównaniu do zbiornika z benzyną zbiornik wodoru o takim samym wydatku energetycznym co zbiornik benzyny musiałby mieć od 2 do 4 razy większą masę i być dziesięciokrotnie większy. W zbiornikach hybrydowych, czyli zawierających metaliczny proszek, wodór jest wiązany z tym proszkiem, tworząc wodorki. Po doprowadzeniu ciepła wodór w postaci gazowej (H2) jest uwalniany. Taki zbiornik ma jeszcze jedną wadę: polega ona na 25-krotnie większej masie i 10-krotnie większym gabarycie od tak samo wydajnego energetycznie zbiornika benzyny. Zbiorniki z proszkiem metalicznym są za to bardzo bezpieczne, ponieważ obecny w nich wodór jest związany chemicznie. Trzecim sposobem magazynowania go jest sam zbiornik ciśnieniowy. Wodór może być w nim przechowywany w formie gazowej nawet pod ciśnieniem 300 barów. Nadal jednak mielibyśmy kłopot z 10-krotnie większą wagą zbiornika i jego 15-krotnie większą objętością w porównaniu do tradycyjnego zbiornika pełnego benzyny.

Ze względu na objętość i wagę zbiornika pojazdy zasilane wodorem będą na początku dedykowane dla ruchu lokalnego i miejskiego. Rozwiązaniem dla komunikacji wykraczającej poza granice miast byłaby sieć stacji tankowania pokrywająca swoim zasięgiem sporą powierzchnię. Ale nawet w ruchu lokalnym pojazd napędzany wodorem przyniesie wiele korzyści dla środowiska. W aspekcie lokalnym emisja substancji szkodliwych z rury wydechowej może spaść do zera.

Więcej informacji o napędzie wodorowym w najnowszym "autoEXPERCIE" 12/2011.

O Autorze

autoEXPERT – specjalistyczny miesięcznik motoryzacyjny, przeznaczony dla osób zajmujących się zawodowo naprawą, obsługą, diagnostyką i sprzedażą samochodów oraz produkcją i sprzedażą akcesoriów motoryzacyjnych, części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych.

autoExpert 04 2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę