Ogniowo wodorowe - jak to działa?

Ogniwa wodorowe wytwarzają energię elektryczną na skutek przemiany chemicznej wodoru i tlenu. Kiedyś zaprojektowane do eksploracji kosmosu, dziś wykorzystywane są m.in. do napędu pojazdów.

Ogniwa paliwowe – nazywane potocznie wodorowymi – to urządzenia, które dzięki przemianie chemicznej wodoru i tlenu pozwalają na produkcję energii elektrycznej. Zasadę działania ogniw odkryto już w XIX wieku, ale po raz pierwszy zastosowano je podczas amerykańskich misji kosmicznych w drugiej połowie minionego stulecia.

Od ponad dwóch dekad technologię ogniw paliwowych rozwija również przemysł motoryzacyjny, a na rynku dostępnych jest kilka modeli aut z Japonii i Korei z napędem elektrycznym, który energię czerpie z wodoru. W ślad za rozwojem pojazdów podąża rozbudowa niezbędnej infrastruktury do tankowania wodoru, która za kilka lat ma liczyć kilka tysięcy stacji na całym świecie, z czego większość ulokowana jest i będzie w Japonii, Stanach Zjednoczonych i krajach UE.

Zasada działania ogniw polega na reakcji elektrochemicznej wodoru z tlenem, podczas której powstaje energia i ciepło, a jedynym produktem ubocznym jest woda. W samochodach cały proces zaczyna się od doprowadzenia wodoru z wysokociśnieniowego zbiornika do ogniwa. Równolegle dostarczane jest także sprężone powietrze. Skutkiem reakcji w ogniwie jest wytworzony prąd, który zamieniany jest na prąd zmienny i dostarczany do silnika elektrycznego odpowiadającego za trakcję.

Na rynku stosowane są różne typy ogniw paliwowych, ale podstawowym kryterium podziału jest temperatura ich pracy. Stąd wersje nisko- i wysokotemperaturowe. Temperatura pracy tych pierwszych wynosi ok. 250 stopni Celsjusza, drugich ok. 600 stopni. Z racji parametrów pracy w motoryzacji stosowane są wersje niskotemperaturowe, które nie wymagają stosowania termoodpornych materiałów, ale do ich zasilania niezbędny jest wodór o najwyższej klasie czystości.

Ogniwa paliwowe charakteryzują się wysoką sprawnością energetyczną, dlatego wielu producentów pojazdów w nich upatruje źródło zasilania aut przyszłości. Rosnąca presja na produkcję nisko- i zeroemisyjnych pojazdów powoduje naturalne zapotrzebowanie na wydajne i neutralne dla środowiska napędy, takie jak wodór.