Plynný vodík
Plynný vodík je nejlehčí ze všech prvků ve vesmíru, je asi 14x lehčí než vzduch a to znamená že vodík se rozpíná velmi rychle při jeho úniku. Vodík se skládá s dvou atomů vodíku a proto má chemické označení H₂. Je bezbarvý, bez zápachu a netoxický, ovšem vysoce hořlavý. Vodík je nejhojnější chemická substance ve vesmíru a tvoří přibližně 75%. Na Zemi je ho znatelně méně pouze 0.15% z celkového objemu, je přítomen v různých formách skupenství, např. ve vodě, H₂O.
Výroba vodíku
První záznam o uměle vytvořeném vodíku je ze začátku 16. století, kdy kyseliny reagovaly s různými kovy. Dnes máme hned několik způsobů výroby vodíku, různé způsoby mají též vice či méně dopad na životní prostředí a stale se pracuje na tom, aby výroba vodíku byla co nejvíce ekologická. Dnes již víme, že pro životní prostředí je nejlepší pokud můžete využít solární energii či větrné turbíny, ale i tyto metody mají určitý negativní dopad na životní prostředí.
Vodík vyráběný pomocí solární energie (obrázek 7)
Zde vysvětlíme pouze jeden způsob a to velmi zjednodušeným způsobem. Můžeme říci, že výroba vodíku je zde provedena tím, že od sebe oddělíme kyslík a vodík. Toto se děje pomocí elektrické energie, kterou pustíme do vody. Slaná voda je výhodou, protože vede elektřinu lépe. Tento process oddělování těchto dvou prvků můžeme též nazvat jako rozštěpení vody. To, co se děje poté, je že se z kyslíku a vodíku stanou samostatné plyny. V této kapitole se nebudeme příliš zabývat výrobou jaok takovou. Faktem ale je, že tento proces je běžně proveditelný v domácích podmínkách, pokud máte správné vybavení. Musíte mít ale na paměti, že máte co do činění s hořlovým plynem.
Různé typy vozidel
Vývoj má za sebou dlouhou cestu a použití vodíku můžeme dnes vidět ve všech možných typech vozidel. Většina velkých výrobců vozidel na světě testuje své vlastní motory do aut, která pohání pouze vodík než aby motory pouze modifikovali k vodíkovému pohonu. Je ale nutné dodat, že vývoj jde kupředu opravdu velmi rychle a je velmi těžké zde uvést naprosto nejnověší poznatky, protože zítra už mohou být zastaralé. Autobusy s tradičním spalovacím motorem jsou v některých částech světa úspěšně poháněny vodíkem.
Autobus poháněný vodíkem s konvenčním motorem za jehož výrobou stojí společnost Keyou (obrázek 8)
Jeden z problémů je, že nejsou naprosto bez emisí, protože obsah oxidu uhelnatého CO, a oxidu uhličitého CO₂, je téměř neznatelný, ale na druhou stranu je zde obsah oxidu dusnatého, NOx, s kterým se potýkáme, abychom ho udrželi na akceptovatelné úrovni. V procesu hoření je použit vzduch a dusík ve vzduchu se přemění na oxid dusnatý, což znamená, že tato vozidla nesplňují požadavky, aby mohla být klasifikována jako bezemisní, ale výzkum v této oblasti take pokračuje. Toto vysvětlíme později a take jak s tím pracovat. Též v oblasti nákladních vozidel je výzkum veden směrem k použití vodíku jako paliva pro již existující spalovací motory. Dálkoví dopravci, kteří byli zcela závislí na fosilních palivech již závislí nebudou muset být.
Teoreticky jezdit bez fosilních paliv, pouze na vodík je možné. Motory prokázaly, že fungují stejně tak dobře na vodík jako na naftu a výkon motoru, točivý moment a účinnost paliva je stejná jako byla předtím. Některé společnosti, které se zabývají vstřikováním paliva dokonce tvrdí, že jejich produkt vykazuje lepší výsledky a to jak v účinnosti tak otáčkách. Navíc, problémy, které mají majitelé eletrických aut týkající se dobíjecích stanic a času, který dobíjení zabere, zde odpadá, a čas se v dopravním sektoru velmi cení.
V námořní dopravě jde vývoj stejným směrem a navíc zde bude ještě větší dopad na ekologické cíle, protože zde nejsou žádné restrikce jaké palivo je použito a též žádná purifikace zplodin, některé přepravní společnosti již vodík testují.
Letecká doprava též vyvíjí alternativní zdroje pohonu pro letadla, a jednou z alternativ je vodík. Nedávno uskutečnili úspěšné pokusy letů na vodíkový pohon, v tomto případě se jednalo ještě o směs jiného paliva, kterému se říká elektro palivo. Elektro palivo je kolektivní název pro paliva obsahující uhlík vyrobená pomocí elektřiny jako hlavního zdroje energie. Uhlíkové atomy v palivu pocházejí z oxidu uhličitého sesbíraného ze vzduchu, moře a plynů z elektráren, můžeme to nazvat formou recyklace oxidu uhličitého.
Různé typy letadel se testují (obrázek 9)
Raketoplány též používají vodík, ovšem v kapalné formě, společně s kapalným kyslíkem. Nádrže jsou vysoké, 15 podlažní o objemu 530 000 litrů kapalného kyslíku a 1.5 milionu litrů kapalného vodíku. Tyto se zplyňují ve spalovací komoře a zajišťují pohon pro raketu. Veškeré toto palivo je spotřebováno během 8 minut a 20 sekund.
Raketoplán s plnými nádržemi naplněnými kyslíkem a vodíkem (obrázek 10)
V krátkosti můžeme říci, že vodíkové palivo můžeme v podstatě použít ve všech typech vozidel a letadel či plavidel. Ikdyž zatím to vypadá, že vývoj v sektoru osobních automobilů poněkud vázne. Nicméně už se začínají objevovat první vlaštovky prototype u různých světových výrobců.
[1]Kumar (2016)