Aby vodík nahradil fosilní paliva
v dopravě, bude nutno vybudovat
nový řetězec jeho výroby,
uskladnění a dopravy. To je
v současné době jedna z priorit
evropského výzkumu
energetiky.
Pro nejbližší období
jsou k dispozici
dva ověřené principy:
elektrolýza a reforming.
Nicméně současné
výrobní procesy
budou vyžadovat
pro dodávky vodíku
do palivových článk
ů t e c h n o l o g i c k é
a komerční přizpůsobení.
Hydrolýza je
dobře technicky zvládnuta a je běžně
užívána v mnoha průmyslových
procesech. Ale je poměrně drahá,
spotřebuje mnoho elektrické energie
a jen zřídka se užívá pro výrobu
většího množství vodíku. Nemělo
by také smysl vyrábět vodík pomocí
elektřiny z elektráren na fosilní
paliva. V Řecku a na Kanárských
ostrovech probíhá pilotní projekt
elektrolýzy elektřinou z větrných
elektráren, což by mohlo být jedním
z dílčích řešení, zejména na
jižních pobřežích Evropy. Jinou
cestou je využití tepla získaného
ze slunečních zrcadel nebo jaderných
reaktorů. Voda se při teplotách
nad 1000 oC rozkládá na kyslík
a vodík.
Obecnějším řešením je extrakce
vodíku z fosilních uhlovodíků.
Lze k tomu použít různé postupy.
Například reformingem směsi
zemního plynu a vodní páry za přítomnosti
katalyzátoru vznikne za
vysoké teploty vodík a oxid uhlíku.
Jiným postupem je oxidace, kterou
se odstraní síra a oxid uhelnatý
atd. Reforming se v chemickém
průmyslu běžně užívá zejména při
syntéze čpavku. Tímto procesem
se v současné době vyrábí zhruba
polovina světové potřeby vodíku.
Pro výrobu vodíku v lokálních podmínkách
bude nutno vyvinout nové
reformingové metody, a zejména
omezit emise skleníkových plynů
i dalších zplodin reformingu. Ještě
složitější je vývoj malých zařízení,
která budou umístěna přímo ve
vozidlech, takže u pump mají vozidla
čerpat jen různá paliva (zemní
plyn, metan, metanol, naftu atp.).
Ve vzdálenější budoucnosti lze
předpokládat zvládnutí procesů
získávání vodíku zplynováním
biomasy. Termochemické metody
to dokáží a výzkum v tomto směru
se intenzivně rozvíjí. Ještě odvážnější
myšlenka je využití složitého
enzymatického systému nazývaného
hydrogenese, který stimuluje
vznik vodíkových molekul za určitých
podmínek. Praktická proveditelnost
a využitelnost však obsahují
zatím mnoho neznámých.
Dalším problémem je skladování
vodíku. Jeho objem při běžné teplotě
je velký a přitom je mimořádně
hořlavý. Pro stlačení do lahví tlakem
350 až 700 barů se spotřebuje
cca 10 % jeho kalorického obsahu.
Přitom materiály lahví, tanků
nebo potrubí musí snášet značné
tlaky a musí vylučovat jakoukoliv
možnost infiltrace velmi lehkými
vodíkovými atomy. Pro instalaci
ve vozidlech musí být také odolné
proti nárazu a nesmí být těžké. Jedním
ze způsobů skladování je zkapalnění
vodíku. Ale to nastává při
teplotě - 253 oC, a vysokém tlaku.
K tomu je nutno vynaložit externí
energie v hodnotě 30 % kalorického
indexu vodíku. Nádrže pak
musí mít vynikající tepelně izolační
vlastnosti.
Jednu z nadějných cest ke skladování
vodíku otevírají nanotechnologie.
Některé nové typy slitin
a uhlíkových nanotrubic mají
schopnost při běžné teplotě ukládat
vodíkové atomy ve své struktuře.
Za určitých katalytických
podmínek a ohřátím na 80 oC,
což je teplota palivového článku
v provozu, se pak vodík uvolňuje.
Objem uskladněného vodíku
v pórech hmot je přibližně stejný
jako při skladování vodíku v tekuté
formě. Přitom zacházení s těmito
"nádržemi" by nemělo dělat
problémy. Nyní se řeší záležitosti
stability obsahu, změny ukládání
a uvolňování, hmotnosti nádrží
a samozřejmě také ceny.
