Elektrownia na czterech kołach

Choć wciąż zwiększa się zasięg i prędkość ładowania akumulatorów w samochodach elektrycznych, nadal są to auta drogie i mniej praktyczne niż auta spalinowe. Ale to jest przyszłość motoryzacji. W tym wyścigu jednak pojawił się jeszcze jeden gracz – auto na wodór. W gruncie rzeczy to też auto elektryczne. Różnica polega na pochodzeniu prądu dostarczanego do elektrycznego silnika. Ponadto samochody na wodór mają większy zasięg niż auta elektryczne i nie trzeba ich długo ładować. Przyjrzyjmy się Toyocie Mirai 2. Skąd brać prąd? Kiedy akumulator oddaje zgromadzoną w nim energię elektryczną, zmieniają się jego właściwości chemiczne. Aby to odwrócić, trzeba go znów naładować, czyli mówiąc prosto – „zapakować” do niego prąd. Ponieważ jest to proces długotrwały, w poszukiwaniu innych rozwiązań sięgnięto po ogniwa paliwowe, które produkują prąd na bieżąco. Co jest paliwem tych ogniw? Czysty wodór, tankowany tak samo szybko jak benzyna czy olej napędowy. Na początku tego roku do sprzedaży wprowadzono Toyotę Mirai drugiej generacji, samochód na wodór. Zamiast silnika ma pod maską ogniwa paliwowe, a pod podłogą pojazdu znajdują się trzy zbiorniki na wodór mieszczące 5,6 kg tego gazu. Dodatkowo auto ma niewielki akumulator, ładowany podczas spokojnej jazdy, a wspomagający ogniwa, gdy potrzeba nagle dużej mocy. Na jednym tankowaniu samochód przejedzie ok. 650 km. Jak to działa? Ogniwo paliwowe działa na zasadzie reakcji elektrochemicznej wiązania wodoru i tlenu. Ma dwie elektrody – katodę (dodatnia, czyli plus) i anodę (ujemna, czyli minus). Rozdziela je membrana z polimeru. Wodór dostarczany jest przewodami do anody. Tam zostaje utleniony, po czym powstają dodatnie protony i ujemne elektrony. W tym samym czasie do katody dostarczany jest tlen z powietrza, który reaguje z elektronami, zamieniając się w ujemne jony tlenkowe. Membrana przepuszcza tylko dodatnie protony, które łączą się z anionami wodoru i powstaje woda. Elektrony natomiast, nie mogąc przejść przez membranę, wędrują inną drogą, wytwarzając prąd elektryczny. Mówiąc prościej, prąd zasilający silnik elektryczny powstaje, ponieważ do ogniwa ciągle dostarczane są wodór i tlen, a ciepło i woda jako para wodna wyprowadzane są na zewnątrz. Producent Toyoty Mirai chwali się także, że auto nie tylko nie zatruwa powietrza, ale nawet je oczyszcza, bo zanim powietrze trafi do ogniwa, jest filtrowane i z rury wydechowej wylatuje czyste razem z parą wodną. Jakie wady? Największym problemem, pomijając oczywiście brak stacji tankowania wodoru (w Polsce jest tylko jedna, w Warszawie), jest cena. Mimo że wodór jest pierwiastkiem najczęściej występującym we wszechświecie, rzadko występuje w czystej formie. Trzeba go więc wyprodukować za pomocą tak zwanego reformingu parowego z metanu lub za pomocą elektrolizy z wody. Oba sposoby wymagają zużycia sporo energii, więc jego cena jest wysoka. Kolejnym problemem jest transport. Wodór ma bardzo małą gęstość, więc zajmuje sporo miejsca. Aby go ekonomicznie przewozić, musi zostać mocno sprężony, co także pochłania energię i zwiększa jego cenę.