Samochody napędzane wodorem to przyszłość motoryzacji. Jak działają samochody napędzane wodorem, takie jak Toyota Mirai i BMW X5?

Samochody napędzane wodorem nie zajmują jeszcze silnej pozycji na rynku. Niewielu producentów decyduje się całkowicie skupić na rozwoju tej technologii. Nadal trwają prace głównie nad silnikami elektrycznymi i mniej zanieczyszczającymi spalinami lub silnikami hybrydowymi. Mimo dużej konkurencji samochody napędzane wodorem są ciekawostką. Co warto o nich wiedzieć?

Jak działa energia wodorowa?

Największą zaletą pojazdów napędzanych wodorem jest ich przyjazność dla środowiska. Warto w tym miejscu zaznaczyć, że aby móc je tak zdefiniować, konieczne jest respektowanie zasad ochrony środowiska także w procesie produkcyjnym. 

Samochody napędzane wodorem działają w taki sposób, że wytwarzają energię elektryczną potrzebną do poruszania się pojazdu. Jest to możliwe dzięki zainstalowanym ogniwom paliwowym ze zbiornikiem wodoru, który wytwarza energię elektryczną. Akumulator elektryczny pełni rolę bufora. Jego obecność w całym układzie silnika pojazdu jest niezbędna np. podczas przyspieszania. Może również pochłaniać i magazynować energię kinetyczną podczas hamowania. 

Proces zachodzący w silniku wodorowym 

Warto też dowiedzieć się, co dokładnie dzieje się w silniku wodorowym samego pojazdu. Ogniwo paliwowe wytwarza energię elektryczną z wodoru. Jest to spowodowane odwróconą elektrolizą. Sama reakcja polega na tym, że wodór i tlen w powietrzu oddziałują ze sobą, tworząc wodę. Generuje to ciepło i energię elektryczną do napędzania silnika elektrycznego.

Ogniwa paliwowe w samochodach wodorowych

Ogniwa paliwowe PEM są stosowane w pojazdach napędzanych wodorem. Jest to polimerowa membrana elektrolityczna, która oddziela wodór i tlen otaczające anodę i katodę. Membrana jest przepuszczalna tylko dla jonów wodorowych. W tym samym czasie na anodzie cząsteczki wodoru rozdzielane są na jony i elektrony. Jony wodoru przechodzą następnie przez pole elektromagnetyczne do katody, gdzie łączą się z tlenem atmosferycznym. W ten sposób tworzą wodę.

Z drugiej strony elektrony wodoru nie mogą przejść przez pole elektromagnetyczne. Dlatego przechodzą przez drut łączący anodę i katodę. W ten sposób generowana jest energia elektryczna, która ładuje akumulator trakcyjny i napędza silnik elektryczny samochodu.

Co to jest wodór?

Uważany jest za najprostszy, najstarszy i jednocześnie najbardziej powszechny pierwiastek w całym wszechświecie. Wodór nie ma określonego koloru ani zapachu. Zwykle jest gazowy i lżejszy od powietrza. W naturze występuje tylko w postaci związanej, na przykład w wodzie.

Wodór jako paliwo – skąd jest pozyskiwany?

Pierwiastek H2 otrzymuje się w procesie elektrolizy. Wymaga to prądu stałego i elektrolitu. Dzięki nim woda jest rozdzielana na osobne składniki - wodór i tlen. Sam tlen powstaje na anodzie, a wodór na katodzie. H2 jest często produktem ubocznym procesów chemicznych, syntezy gazu ziemnego lub rafinacji ropy naftowej. Znaczna część zapotrzebowania na wodór jest zaspokajana przez odnawialne źródła energii.

Wodór ze źródeł odnawialnych – jakie surowce zaliczają się do tej grupy?

Warto doprecyzować, które konkretnie materiały można nazwać surowcami odnawialnymi. Aby pojazdy napędzane wodorem i ogniwami paliwowymi były zrównoważone, paliwo musi pochodzić z takich źródeł, jak:

• fotowoltaika;
• Energia wiatrowa;
• energia wodna;
• energia słoneczna;
• energia geotermalna;
• biomasa.

Samochody napędzane wodorem – Toyota Mirai

Toyota Mirai 2022, podobnie jak 2021, to jeden z najczęściej wybieranych modeli przez klientów. Mirai ma zasięg do 555 km i silnik elektryczny o mocy 134 kW umieszczony z tyłu samochodu. Energia jest wytwarzana przez pokładowe ogniwa paliwowe umieszczone pod przednią maską samochodu. Wodór jest wykorzystywany jako energia pierwotna i magazynowany w zbiornikach w tzw. tunelu kardana pod tylnymi siedzeniami. Zbiorniki mieszczą 5,6 kg wodoru pod ciśnieniem 700 barów. Atutem jest również design Toyoty Mirai – design samochodu nie jest futurystyczny, lecz klasyczny.

Mirai przyspiesza do 100 km/h w 9,2 sekundy i osiąga prędkość maksymalną 175 km/h.. Toyota Mirai zapewnia stałą moc i bardzo dobrze reaguje na ruchy kierowcy – zarówno podczas przyspieszania, jak i hamowania.

Wodorowe BMW X5 - samochód, na który warto zwrócić uwagę

Gama pojazdów napędzanych wodorem obejmuje również SUV-y. Jednym z nich jest BMW X5 Hydrogen. Model w swojej konstrukcji nie odbiega od piecowych odpowiedników z tej samej serii. Mogą się różnić tylko panele świetlne lub konstrukcja felg, ale nie są to rzucające się w oczy niespójności. Produkt bawarskiej marki posiada dwa zbiorniki mogące pomieścić do 6 kg gazu, a także ogniwa paliwowe o mocy do 170 KM. Co ciekawe, BMW połączyło siły z Toyotą. Zasilany wodorem model X5 został opracowany przy użyciu tej samej technologii, co samochody azjatyckiego producenta Hydrogen NEXT. 

Czy samochody napędzane wodorem są naprawdę ekologiczne?

Główną zaletą samochodów napędzanych wodorem jest to, że są przyjazne dla środowiska. Jednak to, czy tak jest w rzeczywistości, zależy w dużej mierze od sposobu produkcji wodoru. W czasach, gdy głównym sposobem pozyskiwania paliwa jest produkcja z gazu ziemnego, energia elektryczna, która sama w sobie jest ekologiczna i bezemisyjna, nie ogranicza wszystkich zanieczyszczeń powstających podczas produkcji wodoru. Nawet po dłuższym użytkowaniu samochodu. Samochód napędzany wodorem można nazwać całkowicie zielonym, jeśli energia potrzebna do jego działania pochodzi w całości ze źródeł odnawialnych. Jednocześnie pojazd jest całkowicie bezpieczny dla środowiska. 

Samochody na wodór - podsumowanie

Pojazdy elektryczne mają coraz większy zasięg, a przy tym dają dużo frajdy z jazdy. Jednak tankowanie pojazdów elektrycznych może być wyzwaniem. Auta z takim napędem doskonale sprawdzą się w okolicach dużych miast, takich jak Warszawa.Stacji tankowania wodoru w naszym kraju jest wciąż niewiele, ale to powinno się zmienić do 2030 r., kiedy to według Orlenu liczba stacji wzrośnie do ponad 100.