Już na przełomie XIX i XX wieku Juliusz Verne, nazywany "dziadkiem science fiction", przewidział ogromny potencjał jaki drzemie w wodorze i tlenie. Dziś, te ówczesne, szalone wizje francuskiego pisarza, przybierają materialne formy i mogą być kolejnym kamieniem milowym w branży motoryzacyjnej.

Zastosowanie wodoru jako alternatywnego paliwa, napędzającego samochody przewija się na motoryzacyjnym podworku od kilku lat. Niestety mimo tego, że woda jest najpowszechniejszym i najszerzej dostępnym surowcem na świecie, powszechne stosowanie wodoru jest nadal pieśnią przyszłości. Ma na to wpływ kilka istotnych czynników jak chociażby wysokie koszty produkcji czy zaawansowanie technologiczne systemu. Zupełnie inną sprawą jest kierunek, w którym rozwijać ma się napęd wodorowy.

Wielu ekspertów na świecie jest przekonana, że wodór będzie w przyszłości stanowił efektywny substytut benzyny. Potwierdził to chociażby ostatnio Mercedes-Benz, który uruchomił produkcję modelu Klasy B F-CELL. Pytanie tylko, który wariant zasilania pojazdów wybrać. Możliwości są dwie.

Pierwsza z nich ukierunkowana jest tylko na sam wodór molekularny (cząsteczkowy) - H2. Wytwarzany jest przez pojedyncze atomy wodoru, które mogą ulegać spalaniu w połączeniu z podgrzanym powietrzem. Takie właściwości wodoru stwarzają mocne podstawy do tego, aby przy niewielkiej ingerencji w budowę silnika spalinowego - emituje ciepło - napędzać go wodorem molekularnym. Jednostka nie emitowałaby przy tym szkodliwego CO2, a w wyniku wysokiej temperatury spalania do atmosfery przedostawałyby się tylko niewielkie ilości tlenku azotu. Co prawda jest to związek trujący dla człowieka, jednak jak zapewniają inżynierowie współczesna motoryzacja, jest w stanie ograniczyć stopień jego emisji do poziomu dużo niższego, niż w przypadku obecnie stosowanych konwencjonalnych jednostek napędowych, zatruwających powietrze spalinami.

Przy powyższej koncepcji wiernie obstają BMW i Mazda. Jednak obie firmy w swoich projektach zdają sobie sprawę z jednej, bardzo istotnej wady. Zróżnicowanej wydajności H2. W przypadku koncepcyjnych aut BMW (Hydrogen 7) i Mazdy (RX-8 Hydrogen) silnik napędzany wodorem cząsteczkowym osiąga 42% wydajności. W prostych słowach oznacza to, że trochę mniejszą moc i słabsze osiągi alternatywnie napędzanej jednostki.

Biorąc pod uwagę czynnik wydajności, dużo lepiej radzi są z tym druga koncepcja aut zasilanych wodorem, wyposażonych w ogniwa paliwowe. Wydajność tego typu układów ustalona została obecnie na nieco poniżej 60%. To więcej niż w przypadku sprawności tradycyjnych jednostek. Dla przykładu silniki elektryczne mogą poszczycić się wynikiem na poziomie 90%.

W porównaniu z silnikami spalinowymi, ogniwa paliwowe produkując z wodoru energię i po utlenieniu wodę (także w postaci pary wodnej), dokonują tego "na zimno". Dosłownie oznacza to, że końcowy produkt jaki powstaje to nie ciepło, a prąd, który napędza w konsekwencji jednostkę elektryczną w samochodzie. Niestety energia wodorowa jest trudna do utrzymania przez dłuższy czas w typowych warunkach atmosferycznych. Wodór ma 2700 razy mniejszą gęstość energetyczną, niż klasyczne paliwo. Jako, że jest najmniejszym pierwiastkiem chemicznym, wydostanie się z każdego pojemnika. Odbija się to na ograniczonym zasięgu samochodu. Metody na ominięcie tego problemu są dwie: skroplenie wodoru poprzez ochłodzenie do -260 stopni Celsjusza lub skondensowanie energii w zbiorniku pod wysokim ciśnieniem przy ciśnieniu od 350 do nawet 700 bar. W taki sposób zasięg auta z ogniwami paliwowymi zwiększy się nawet do 450 kilometrów.

Najistotniejsza kwestia, mogąca zdecydować o szybkim bądź bardzo powolnym nadejściu aut zasilanych wodorem, dotyczy wysokich kosztów produkcji. Wyprodukowanie jednego pojazdu z ogniwami paliwowymi jest obecnie blisko 20-krotnie droższe niż auta z silnikiem spalinowym. A dodatkowo trzeba pamiętać, że wodór sam w sobie nie jest źródłem energii, tylko nośnikiem energii i będzie przyjazna środowisku tylko wtedy, jeśli nie będzie - jak dotąd - pochodzić z surowców kopalnianych.

Jarosław Bartkiewicz