Toyota Mirai nie zamienia wody w wino, ale wodór w prąd. Jak działa i co w sobie kryje?

Niektórym może się wydawać, że auta z wodorowymi ogniwami paliwowymi to wymysł ostatniej dekady. Ale nic bardziej mylnego. Już w 1996 r., podczas targów w Tokio, Japończycy przedstawili efekty swoich - trwających wtedy 4 lata - prac. Były to 3 propozycje aut z alternatywnym napędem. Wśród nich zarówno samochód elektryczny i wodorowy bazujący na Toyocie RAV4, jak i hybrydowy Prius.

Ten ostatni wybił się najszybciej. Choć trzeba zaznaczyć, że i jego początki wcale nie były łatwe, a sprzedaż nie napawała optymizmem. Dopiero kolejne lata i następne generacje przesądziły o sukcesie Priusa.

Można by rzec, że teraz mamy powtórkę z rozrywki. Auta z wodorowymi ogniwami paliwowymi jeszcze raczkują, a w Polsce to właściwie dopiero otwierają oczy. Japończycy wieszczą im jednak sukces podobny do tego, jaki odniosły hybrydy. Pierwsza generacja Toyoty Mirai rozeszła się w nakładzie 11 tys. egzemplarzy i nie była dostępna w Polsce (podobnie jak pierwszy Prius). Trudno się temu dziwić, skoro nie ma u nas stacji tankowania wodoru.

Wraz z drugą generacją się to zmieni. Nowy Mirai będzie dostępny w Polsce w wybranych salonach od połowy czerwca, czyli niebawem po planowanym na przełomie kwietnia i maja otwarciu pierwszej stacji tankowania wodorem. Do przyszłego roku takich miejsc ma już być 11, natomiast do 2025 r. - łącznie 32 stacje. Brzmi to na razie jeszcze skromnie, ale od czegoś trzeba zacząć.

Zacznijmy od tego, że nie każdy samochód, który tankuje wodór, przetwarza go w ten sam sposób. Przykładowo BMW Hydrogen 7 z 2005 r. było wyposażone w klasyczny silnik, który spalał wodór. W przypadku Toyoty Mirai mamy do czynienia z autem elektrycznym, gdzie prąd wytwarzany jest z wodoru.

Najprościej rzecz ujmując, Toyota Mirai ma na pokładzie małą elektrownię, a energia powstaje na zasadzie odwróconej elektrolizy. Jak to przebiega dokładnie? Upraszczając, ogniwo paliwowe (których w Mirai jest aż 330) składa się z 2 elektrod (dodatniej i ujemnej) oraz membrany polimerowej.

Na wejściu do układu podawany jest - tankowany i gromadzony w zbiornikach - wodór. Tam jedna z elektrod przyciąga cząsteczkę wodoru. Membrana przepuszcza jednak tylko protony, natomiast elektrony muszą "wędrować" naokoło, co generuje przepływ prądu. Protony łączą się z tlenem, dając znany z "aut wodorowych" odpad, czyli wodę.

Wbrew pozorom Toyota Mirai dzieli aż 80 proc. komponentów z modelami hybrydowymi. Bezpośrednio od nich zapożycza m.in. akumulatory czy jednostkę sterującą przepływem energii, która została przejęta z obecnej generacji Priusa.

Mała bateria o pojemności 1,3 kWh, która - swoją drogą - pochodzi z Lexusa LS500h (podobnie jak modułowa płyta podłogowa), może być dla niektórych zaskoczeniem, ale faktem jest, że Mirai wcale nie ma dużych i ciężkich akumulatorów. Dlaczego? Ponieważ wytwarzana energia jest na bieżąco przekazywana na koła, a energia gromadzona w baterii pochodzi w dużej mierze z rekuperacji i wykorzystywana jest np. podczas rozruchu.

Jak więc są rozmieszczone poszczególne podzespoły? Pod maską znajdziemy wspomniane wcześniej ogniwa paliwowe, które w poprzedniej generacji Miraia, rozłożone były w podłodze. Inna płyta podłogowa pozwoliła też lepiej rozmieścić zbiorniki na wodór. Są 3 – w tunelu pod podłogą, pod tylną kanapą oraz za tylną osią. Ostatnim istotnym elementem jest sam silnik elektryczny, umieszczony przy tylnej osi i napędzający tylne koła. To zostało z kolei przejęte z Lexusa UX300e.

W ostatnich latach można było zewsząd usłyszeć komentarze, że akumulatorowe auta elektryczne to przeżytek, a prawdziwą przyszłością są właśnie "auta wodorowe". Jaką mają przewagę?

Zacznijmy od zasięgu, który w Toyocie Mirai ma wynosić 650 km i, co warte podkreślenia, wymaga zatankowania tylko 5,6 kg wodoru (czyli tyle, ile mieszczą zbiorniki). Toyota obliczyła, że - chcąc uzyskać ten zasięg za pomocą akumulatorów - Mirai musiałby "wozić" ze sobą baterie o pojemności aż 85 kWh. A to, rzecz jasna, waży, a wodorowa toyota i tak lekka nie jest - ma 1900 kg.

Kolejnym plusem jest czas tankowania, który trwa tylko 3 minuty. Nie ma więc mowy o długim oczekiwaniu na stacji ładowania. Toyota bardzo szczyci się też faktem, że Mirai jest wyposażony w zaawansowany system filtrów, który oczyszcza powietrze m.in. z tlenków azotu czy cząstek stałych, co - według Japończyków - czyni go wręcz "ujemnieemisyjnym". Żeby sobie uświadomić efektywność tego systemu, wyobraźcie sobie, że gdy pokonacie 10 tys. km Toyotą Mirai, oczyszczone zostanie tyle powietrza, ile człowiek "zużywa" w rok.

Ważnym aspektem są także koszty użytkowania, które możemy oszacować na bazie danych z Zachodu. Kilogram wodoru kosztuje na stacji ok. 9,5 euro, natomiast do przejechania 100 km potrzeba średnio 0,7 kg wodoru, co oznacza koszt ok. 30 zł/100 km.

Ostateczne ceny Toyoty Mirai nie są jeszcze znane, ale niedługo odbędą się pierwsze jazdy tym modelem, podczas których poznamy więcej szczegółów. Jeśli jesteście ciekawi, jak jeździ "samochód na wodór", zajrzyjcie niebawem na Autokult.pl.