2020.11.21, 08:40
A hidrogén, mint üzemanyag

Alternatív energiaforrásként a hidrogén hosszú ideje foglalkoztatja a szakembereket, hiszen annyira kézenfekvő megoldás. De a mindennapi használathoz rögös út vezet.

A hidrogént az ipar minden területe hosszú ideje használja. Kezdve az élelmiszeriparon át a gépgyártásig, széleskörűen alkalmazott gáz. Hajtóanyagként azonban eddig minimális volt a szerepe, lényegében csak a rakétatechnikában alkalmazták és alkalmazzák ma is ebben a szerepkörben.

A „civil” iparban voltak ugyan próbálkozások a hidrogén hajtóanyagkénti munkára fogására, de ezek inkább kísérleti jellegűeknek tekinthetők: ilyen volt a Szovjetunióban épített kísérleti TU–154-es hidrogénüzemű sugárhajtású repülőgép. A hidrogén ugyanis nem feltétlenül hagyja magát, hogy az ember azt tegyen vele, amit csak akar: rendkívül reaktív anyag (gondoljunk a durranógáz-kísérletekre, vagy a német Hindenburg léghajó katasztrófájára), kiemelten robbanásveszélyes, ezért nagy nyomáson cseppfolyósítva szállítják, tárolják.

Van mit megoldaniuk a mérnököknek. De érdemes ezen dolgozniuk, mert ha minden nehézségre megoldást találnak, akkor olyan energiahordozót nyerünk, amelyet oxidálva vízgőz az égéstermék. További előny, hogy a hidrogéngyártáshoz a víz alapanyag majdnem mindenhol a rendelkezésre áll, de ez nem feltétlenül van így. Ivóvízkészletben a világ egyre nagyobb része nem bővelkedik, a tengervíz bontása pedig újabb problémákat vetett fel.

A vízre, mint alapanyagra két megoldást látnak járhatónak: az egyik ma még részben kísérleti, ez a tengervíz használata. A gond az, hogy a sós víz rendkívüli mértékben korrodálja a vízbontáskor használt elektródákat. Azonban tavaly a kaliforniai Stanford Egyetem kutatói mutattak be olyan nikkel vegyülettel bevont anódot, amelynek az élettartama nagyságrendekkel nagyobb az addig használt és a tengervíztől 12 óra használat után már korrodálódó elektrodáktól.

A víz mellőzésének a másik útja már napi gyakorlat. Az iparban a hidrogént hosszú idő óta földgázból állítják elő. Ennek az eljárásnak az egyik mellékterméke azonban a szén-dioxid, a mára bizony üldözött anyag. Hogy néz az ki, hogy eleve bányászott anyagból állítanak elő károsnak tekintett melléktermékkel egy tisztának tekinthető üzemanyagot? Japán kutatók válasza erre a következő: az így keletkezett szén-dioxid-mennyiséget visszapumpálnák a kitermelt földgáz helyére, így nem kerül a légkörbe.

Hidrogen Uzemanyag 2
Toyota Mirai sorozatgyártású üzemanyagcellás autó

A hidrogénnel a következő kérdéskör a gáz kezelése: azaz a szállítás, az átfejtések, a tankolások. Az ipari felhasználáshoz 200-300 bar nyomáson tárolják, szállítják a gyártott hidrogént. Erre van kialakított és mára biztonságosnak tekinthető technológia. Azonban a gépjárművekben való alkalmazáshoz nagyobb nyomásra van szükség, hogy egy töltéssel, a belső égésű motorral hajtott autókét megközelítő legyen a hidrogént felhasználó üzemanyagcellás jármű hatótávolsága.

Megoldásként olyan üzemanyagtöltő állomásokat képzelnek el a fejlesztők, ahol helyben állítják elő a gázt, így a költséges szállítás összege kiesik – napjainkban a szállítás speciális tartálykocsikban történik, amelyek veszélyesanyag-szállítóknak minősülnek az utakon. A német kutatók által elképzelt rendszerben a hidrogén egyfajta puffer energiatároló lenne. Ugyanis a szél- és naperőművek kapacitása nagyban függ a környezeti körülményektől. Esetükben az energia-előállítás volumene nem szabályozható úgy, mint egy hagyományos hő-, víz- vagy atomerőmű esetén. Pontosabban: akaratlagosan a termelést csak csökkenteni lehet, az igény szerinti növelésre nem mindig van mód (szélcsend, borús idő, éjszaka).

Így az ideális körülmények között a helyzetet kihasználva megtermelt zöld energia fölöslegével – tehát amit nem használnak fel – hidrogént állítanának elő. A zöldenergia- előállítók holtidejében pedig a hidrogén újrafelhasználásával termelnének villamos energiát az igények folyamatos fedezésére. Ennek a rendszernek a mellékvonalán látnák el a közlekedést is a hidrogén üzemanyaggal.

Hidrogen Uzemanyag 1
Üzemanyagcellás áramfejlesztő egység: bárhová telepíthető

A gépjárműállomány reformjára szolgálnának a hidrogént felhasználó járművek. Ezek az eszközök üzemanyagcellákkal állítanak elő áramot, a cellák üzemanyaga a hidrogén. A hidrogén gépjárműbe tankolása/tárolása elméletileg már megoldott, bizonyítják ezt a BMW, a Hyundai és a Toyota működő kísérleti, illetve már sorozatgyártású járművei. A működési rendszer is bizonyított, ami viszont még megoldandó kérdés, az hasonló az elektromos autóknál tapasztalttal: drága az előállítás.

Az elektromos autók esetén a ritka földfémeket tartalmazó akkumulátorok az elsődleges költségnövelők, az üzemanyagcellások esetében pedig a ritka földfémeket tartalmazó üzemanyagcellák. Kétféle üzemanyagcellát ismerünk, az egyik a direkt metanol membrán cella: ezt előállítani olcsóbb, viszont autóba nem jó, mert nem tud gyorsan alkalmazkodni a változó áramtermelési igényhez. Tehát, ha mélyre nyomja a „gázpedált” az autós, csak 10 perc múlva kezdene gyorsulni a kocsi. Így szükséges lenne egy nagyobb kapacitású puffer-akkumulátor, ami nehezebbé tenné az autót, drágábbá a gyártást.

Ezért alkalmazzák a protoncsere-membrán cellákat. Ebben platina elektródák vannak, amelyek nemcsak drágák, de hajlamosan a szén-monoxid-„mérgezésre”, ami hatékonyságuk csökkenésével járhat. Tavalyelőtt azonban az amerikai Rice University kutatói kínai kutatókkal együttműködve egy nitrogénnel szennyezett grafénon és ruténiumon alapuló katalizátort dolgoztak ki, amely képes kiváltani a platinát az üzemanyagcellákban.

Mind a vízbontásra, mind az üzemanyagcellára feltalált új megoldások a kísérleti időszakukban működtek. A kutatók és a fejlesztők következő feladata, hogy ezeket beillesszék a már létező rendszerekbe és megoldják az ipari méretű gyártás kérdéseit.

Gyakoribb az autóelkobzás, mint gondolnánk

Több európai országban is az autó elkobzásával járhat, ha valaki durván megszegi a közlekedési szabályokat.

...
2024.03.28. 14:33

Gyakoribb az autóelkobzás, mint gondolnánk

Több európai országban is az autó elkobzásával járhat, ha valaki durván megszegi a közlekedési szabályokat.

Ha nem Fiat, akkor Vespa

Igazi sztár lett abból a 103 éves olasz hölgyből, aki jogosítvány nélkül Fiatot vezetett.

...
2024.03.26. 13:22

Ha nem Fiat, akkor Vespa

Igazi sztár lett abból a 103 éves olasz hölgyből, aki jogosítvány nélkül Fiatot vezetett.

„Sweet sixteen”

Billy Idol dalában jobban hangzik, a Központi Statisztikai Hivatal összesítésében már kevésbé, a 16-os szám, amely felé a személyautóink átlagéletkora tart.

...
2024.03.23. 07:45

„Sweet sixteen”

Billy Idol dalában jobban hangzik, a Központi Statisztikai Hivatal összesítésében már kevésbé, a 16-os szám, amely felé a személyautóink átlagéletkora tart.

Követik az idők szavát: páncélozott Toyota

Gyári extraként rendelhető páncélozás a Toyota Hiluxhoz: de nem az európai piacon.

...
2024.03.20. 11:05

Követik az idők szavát: páncélozott Toyota

Gyári extraként rendelhető páncélozás a Toyota Hiluxhoz: de nem az európai piacon.

2,6 millió km-t futott Toyota: és még bírta volna

Tizenhat év alatt hétszer tette meg a Föld és a Hold közötti távolságot egy Toyota pickup az Egyesült Államokban.

...
2024.03.16. 08:05

2,6 millió km-t futott Toyota: és még bírta volna

Tizenhat év alatt hétszer tette meg a Föld és a Hold közötti távolságot egy Toyota pickup az Egyesült Államokban.

Ilyen sem történik sokszor

Megbírságoltak egy 103 éves olasz nőt, mert lejárt jogosítvánnyal és biztosítás nélkül vezetett.

...
2024.03.15. 07:05

Ilyen sem történik sokszor

Megbírságoltak egy 103 éves olasz nőt, mert lejárt jogosítvánnyal és biztosítás nélkül vezetett.

Autók negatív extrákkal

450 ezer kilométert tüntettek el egy Volvo számlálójából, hogy jobb áron eladhassák. Ilyen és ehhez hasonló rekordok születtek tavaly.

...
2024.03.14. 11:24

Autók negatív extrákkal

450 ezer kilométert tüntettek el egy Volvo számlálójából, hogy jobb áron eladhassák. Ilyen és ehhez hasonló rekordok születtek tavaly.

LEGO-BMW csodák

A Speed Champions sorozat 676 alkatrészből álló újdonságaként lesznek kaphatók a BMW versenyautói LEGO-készletben.

...
2024.03.10. 14:18

LEGO-BMW csodák

A Speed Champions sorozat 676 alkatrészből álló újdonságaként lesznek kaphatók a BMW versenyautói LEGO-készletben.