Vodikove gorive ćelije: kako koristiti vodik kao gorivo?

Gorive ćelije su elektrokemijski uređaj koji služi za neposrednu pretvorbu kemijske energije, sadržane u nekom kemijskom elementu ili spoju, u istosmjernu električnu struju. Goriva ćelija, isto tako kao i baterija, sastoji od dviju elektroda uronjenih u isti elektrolit. Na anodi gorivnog članka oksidira gorivo, tj. neki kemijski element ili spoj visokog sadržaja unutrašnje energije. Elektroni, proizvedeni oksidacijom goriva, odvode se od anode vanjskim krugom vodiča i preko trošila (otpornik, električni motor istosmjerne struje, žarulja i sl.) do katode. Na katodi neki se drugi element ili spoj (oksidans) reducira zahvatom elektrona proizvedenih na anodi. Proizvodi reakcije, negativni i pozitivni ioni, spajaju se u elektrolitu, a nastali produkt odvodi se iz gorivnog članka. Često je konačni produkt reakcije isti kao da je gorivo izgorjelo u oksidansu uz izravnu pretvorbu kemijske u unutrašnju toplinsku energiju. Odatle i potječe naziv gorivni članak.

Princip rada gorivnog članka može se najlakše objasniti na do sada najbolje razvijenom sustavu s vodikom kao gorivom i kisikom kao oksidansom. Kada se vodik i kisik u plinskom stanju dovedu u kontakt i aktiviraju, oni reagiraju, spajaju se u vodu i oslobađaju energiju:
2H₂ + O₂ › 2H₂O + energija
Gorivni članci su visoko djelotvorni pretvarači energije. Bez pokretnih su dijelova i rade bez buke. Primjena gorivnih članaka ograničena je za sada na svemirske letjelice i u neke vojne svrhe, dakle tamo gdje visoka nabavna cijena nije problem.
Ukupni stupanj djelovanja niži je od termodinamičkog uglavnom zbog unutrašnjeg pada napona i nepoželjnih promjena koje nastaju u članku tijekom rada. Do sada postignuti ukupni stupanj djelovanja gorivnog članka tipa vodik – kisik jest oko 0,60.
FCEV (fuel cell electric vehicle), je u biti automobil s električnim pogonom, koji struju koristi iz sustava vodikovih gorivnih ćelija. Tako električna energija nije uskladištena u akumulatoru, nego se proizvodi u automobilu iz vodika, u paketu gorivnih ćelija. To zahtjeva velike spremnike komprimiranog vodika pod visokim tlakom., ali u ekspolataciji je to ekološki čisti pogon, jer je njen rezultat, osim električne energije, čista voda.

Davor Kindy

Foto: Internet