Řešení emisí v dopravě se stalo jedním z hlavních témat boje proti změnám klimatu. V oblasti osobních automobilů je nyní hlavním trendem přechod na bateriovou elektromobilitu, která však při dnešních parametrech není pro nákladní a kamionovou přepravu vhodná. Perspektivní alternativu však nabízí vodík.
Na první pohled není snadné rozlišit automobil s palivovým článkem od toho, který jezdí na benzin anebo naftu. Vypadají stejně, po několikaminutovém doplnění paliva jsou schopné ujet více než 500 km. Je zde však jeden zásadní rozdíl — oproti benzinovým či naftovým motorům produkuje elektrická pohonná jednotka nulové emise. To je důvod, proč bude vodíková technologie figurovat na předních místech přechodu k nízkouhlíkové dopravě, pokud jde o elektrifikaci nákladních vozidel.
OD PALIVOVÉHO ČLÁNKU K JEJICH SVAZKŮM
Vodíkový palivový článek je elektrochemické zařízení přeměňující chemickou energii paliva (vodík) a okysličovadla (vzdušný kyslík) na elektrickou energii. Ta je posléze použita k napájení elektrického motoru elektrovozidla. Odpadním produktem je pouze ztrátové teplo a voda. Díky tomu, že nedochází k žádnému spalování paliva, jedná se o čistý, bezemisní zdroj elektřiny. Jediný palivový článek ale generuje jen malé elektrické napětí (> 1 V), proto jsou ukládány do svazků oddělených bipolárními deskami. Tím vzniká tzv. stack (svazek) palivových článků s napětím již vhodným k napájení elektrického pohonu (~ 400 V).
VODÍKOVÁ TECHNOLOGIE MUSÍ BÝT BEZPEČNÁ
Podle Tomáše Bauera, vedoucího vývoje palivových článků v českobudějovickém vývojovém centru Bosch, je zajištění bezpečnosti jeden ze stěžejních elementů vývoje systému s palivovým článkem. Vodík má velice malé molekuly procházející dokonce krystalovou mřížkou některých materiálů, což znamená, že volba materiálů a těsnost celého systému s palivovým článkem je elementární pro efektivní a bezpečný provoz. Za běžných teplot se vodík vyskytuje pouze v plynném skupenství. Z důvodu maximalizace množství vodíku a minimalizace velikosti nádrží se vodík stlačuje pod tlakem 350—700 atmosfér (mobilní sektor).
Nádrže pro mobilní aplikace jsou tlakové láhve, které se dnes vyrábějí z velice odolných a pevných kompozitních materiálů zajišťujících naprostou bezpečnost a nepropustnost vodíkových molekul. Systém obsahuje mnohé bezpečnostní senzory, ventily a další ochranné prvky zajišťující odpojení nebo naopak rychlé a bezpečné vyprázdnění vodíkových nádrží v případě jakékoliv nestandardní situace, například při havárii, kritickém zvýšení teploty atd.
„Vodík díky své malé hustotě v případě netěsnosti a případného zapálení vytváří úzký vertikální plamen, který uhasne po rychlém vyprázdnění nádrží. Naproti tomu zažehnutí netěsné palivové nádrže benzinu většinou pohltí celé vozidlo,“ dodává Bauer.
Bezpečná je také recyklace. Běžným problémem je při recyklaci baterií zbytkový náboj, který zůstává v systémech s ukončenou životností. Ten představuje bezpečnostní riziko. U svazků palivových článků takový problém neexistuje. V momentě, kdy dojde k přerušení dodávky vodíku, nezůstává v zásobníku žádný náboj. „Recyklace platiny navíc spoléhá na robustní a dobře známé procesy s účinností regenerace nad 90 %,“ doplňuje Walther Jochen, ředitel vývoje palivových článků firmy Bosch.
POTENCIÁL PRO MASOVÝ ROZVOJ
Oblast vodíkových technologií je v poslední době považována za velice perspektivní, navíc přispívající k dekarbonizaci průmyslu i dopravy. Vodík je jedním z pilířů k dosažení evropských cílů uhlíkové neutrality v roce 2050 (tzv. European Green Deal). Společnost Bosch věří, že již v roce 2030 by mohl být každý 8. nově registrovaný těžký nákladní automobil na světě poháněn palivovými články. Bosch vyvíjí široké portfolio produktů pro vozidla s palivovými články — od senzorů, regulačních ventilů, řídicích jednotek, čerpadla a elektrických kompresorů až po kompletní vodíkové systémy pro užitková vozidla. V portfoliu má také svazek palivových článků tvořící srdce celého systému. Sériová výroba komponentů a systémů bude zahájena v letech 2022 a 2023.
| BOSCH ROZŠIŘUJE VODÍKOVÉ PORTFOLIO |
| Společnost Bosch rozšířila portfolio výrobků pro mobilní vodíkové aplikace o komponenty pro systémy H2 nádrží, např. ventily nádrží nebo regulátory tlaku. Za tímto účelem navázala spolupráci v oblasti vývoje s italskou specializovanou firmou OMB Saleri. Spolupráce zahrnuje licenční a vývojovou dohodu na několik produktů pro řešení skladování vodíku pod tlakem 350 barů a 700 barů a spojuje know-how obou partnerů. Italská technologická společnost OMB Saleri z Brescie v severní Itálii je jedním z předních světových specialistů na komponenty pro řešení skladování vodíku. Jako partner Bosch těží z jejích odborných znalostí v oblasti vývoje, moderní testovací infrastruktury H2 a testovacích stanic a komponentů, které se již osvědčily v prvních aplikacích. Společnost Bosch na oplátku přispívá svými zkušenostmi s industrializací inovativních výrobků a globální vývojovou a výrobní sítí pro velké série. Společné tzv. simultánní inženýrské týmy nyní dále rozvíjejí stávající výrobky a optimalizují je pro velkosériovou výrobu. |
