„Zelené“ taháky pro středoškoláky (i dospělé) 2
Víte, jak funguje palivový článek?
 20.12.2012 Palivové články slouží k přímé přeměně chemické energie
na stejnosměrný elektrický proud.
Základem jsou elektrochemické
procesy. Při chemické reakci vstupních látek – paliva a
okysličovadla - se chemická energie přeměňuje na elektrickou energii.
Nejčastějším palivem
je vodík
vázaný v některé složitější chemické sloučenině, například v metanolu
(metylalkoholu) či metanu, získávaném ze zemního plynu. Vodík se
nejprve chemickou reakcí uvolní a poté vstupuje do palivového článku.
Jako okysličovadlo se obvykle používá čistý kyslík.
Vlastní chemická reakce probíhá na elektrodách
ponořených do elektrolytu
– tedy vodivém roztoku iontů
ve vodě. Při ní dochází k rozkladu atomů paliva na kladně nabité
částice – kationty a záporně nabité částice – volné elektrony.
Spojíme-li vodivě obě elektrody, vytvoříme elektrický obvod,
kterým budou volné elektrony protékat, a vznikne elektrický proud.
Volné elektrony pak v elektrolytu reagují s okysličovadlem a kationty z
paliva a dochází k jejich okysličování – spalování, za vzniku vody –
tedy vlastně „popela“.
Elektrolyt přitom plní dvojí úlohu: jednak umožňuje
průchod elektricky nabitých částic, jednak odděluje oba plyny, aby
nepřišly do přímého styku (což by vedlo k výbušné chemické reakci).
Princip fungování ukazuje obrázek na zjednodušeném příkladu, kdy
palivem je vodík a okysličovadlem kyslík.
Existují rozmanité druhy palivových článků, využívající
různé druhy paliva a elektrolytu, ale fungující v podstatě na témž
principu. U některých typů je elektrolyt nahrazován polymerovou
membránou nebo tuhými keramickými sloučeninami, které umožní průchod
pouze některým iontům (polymery jsou organické sloučeny, známé v
každodenním životě především jako umělé hmoty). Palivové články pracují
při různých provozních teplotách, od 80 °C až po 1000 °C. Články s
provozními teplotami kolem 100 °C (80 až 120 °C) se nazývají nízkoteplotní,
články s vyššími provozními teplotami jsou vysokoteplotní.
Jejich vlastnosti jsou různé podle typu. Obecně lze ale říci, že
nízkoteplotní články jsou v porovnání s vysokoteplotními méně náročné
na odolnost zařízení, ale náročnější na kvalitu paliva.
Palivové články se dnes prakticky uplatňují zejména jako zdroj energie
při kosmických letech (kosmická loď Apollo byla např. vybavena sérií
palivových článků o celkovém výkonu 75 kW), u vojenské techniky nebo
pro podmořská zařízení. Čím dál více se objevuje i jejich další využití
v praxi, např. v automobilech, kolejových vozidlech nebo v
manipulační technice – viz Palivové články ve
vysokozdvižných vozících
Hlavní výhodou palivového článku je čistota provozu a vysoká
energetická účinnost. Hlavní nevýhodou jsou vysoké investiční náklady.
redakce Proelektrotechniky.cz Bonus: Vtip o palivovém článku  Přečtěte si také:
 14.12.2020
Jednou z dalších zemí EU, která se seznamuje s provozem
palivočlánkových autobusů, je Irsko. Průmyslové sdružení Hydrogen
Mobility Ireland slavnostně přivítalo v první polovině listopadu 2020 v
jeho hlavním městě Dublinu první palivočlánkový autobus, který zde poté
vyrazil do ulic na testovací provoz. 
 22.10.2020
V současné situaci, kdy je většina vodíku pro
palivočlánkové aplikace vyráběna pomocí tzv. parního
reformingu, se hledají stále nové způsoby jeho
ekologičtější výroby. Vedle elektrolýzy z obnovitelných zdrojů nebo
využití malých jaderných reaktorů je
další z možných cest využívání vysokoteplotních palivočlánkových
jednotek, které mají na vstupu zemní plyn nebo bioplyn. Americký
výrobce FuelCell Energy bude takovouto výrobu vodíku testovat ve známém
výzkumném středisku Idaho National Laboratories (INL). Odbornou
veřejnost o tom informoval na začátku října 2020.
 18.9.2020 Celkem
31 palivočlánkových vlaků Alstom
Coradia iLint se v současné době připravuje pro
provoz v německých spolkových zemích Dolní Sasko a Hessensko v převážně
rovinatém nebo mírně zvlněném terénu. O tyto vlaky projevil zájem také
rakouský národní železniční dopravce ÖBB. Od první dekády v září 2020
do konce listopadu téhož roku bude na zkoušku provozován na hornatých
regionálních tratích na jihu Rakouska.
 11.9.2020 V situaci, kdy plavidla poháněná spalovacími motory
představují významný zdroj znečištění vodních ploch a kdy zároveň
baterie nejsou až na výjimky dostatečným zdrojem energie pro jejich
elektrický pohon, představují palivové články slibnou příležitost pro
významné zekologičtění tohoto druhu dopravy. Po ojedinělých aplikacích
v říční plavbě nebo na trajektech představil
kanadský dodavatel palivočlánkových jednotek Ballard začátkem září 2020
vůbec první komerční palivočlánkovou jednotku pro pohon lodí pod
produktovým označením FCwaveTM.
 31.8.2020 Region
německé metropole Kolín nad Rýnem rozvíjí už od roku 2011
palivočlánkové autobusy, které provozuje tamní regionální dopravce
Regionalverkehr Köln GmbH (RVK). Park palivočlánkových autobusů tohoto
dopravce je dnes největší v Evropě – činí celkem 37 vozidel. Široká
veřejnost s ním byla seznámena v srpnu 2020, těsně před jeho uvedením
do provozu v plném rozsahu, v areálu RVK v Meckenheimu nedaleko Kolína
nad Rýnem.
 21.8.2020 Mezinárodní
unie veřejné dopravy UITP ve spolupráci s projekty JIVE
a JIVE 2 vydala v červenci 2020 stručné shrnutí
nejnovějších zkušeností „Fuel cell buses: Best practices and
commercialisation approaches“, česky „Palivočlánkové autobusy:
osvědčené praxe a přístupy ke komercializaci“. Pro naše čtenáře z ní v
tomto článku vybíráme některé zajímavé poznatky.
 13.7.2020
Začátek července 2020 se stal významným milníkem v
evropské historii palivočlánkové elektromobility: Do Švýcarska bylo
dodáno prvních deset nákladních tahačů typu of XCIENT Fuel Cell od
společnosti Hyundai. Jde o vůbec první aplikaci palivočlánkové
elektromobility v evropské těžké nákladní dopravě.
 11.6.2020 Vídeňské
elektrické autobusy jsou pro české příznivce elektromobility spojovány
především s jednorázovým projektem
elektrických midibusů průběžně dobíjených pantografem z troleje.
Vídeňský městský dopravce Wiener Linien nicméně pro svůj rozvoj
elektrických autobusů uvažuje i s dalšími alternativami, palivočlánkové
autobusy nevyjímaje. Důkazem je testovací provoz palivočlánkového
autobusu od polského výrobce Solaris, který proběhne v prvních
červnových týdnech 2020.
 25.5.2020 Na evropský
trh již brzy vstoupí zcela nový dodavatel palivočlánkových autobusů,
portugalská společnost CaetanoBus. Jak byla odborná veřejnost
informována v květnu 2020, během tohoto roku začne v německém městě
Niebüll na linkách dopravce Autokraft GmbH (dceřiné společnosti
Německých drah – DB) provoz dvou palivočlánkových autobusů od tohoto
výrobce. Oficiálně byl představen na veletrhu Busworld 2019.
 21.5.2020 Stacionární
palivočlánkové jednotky řady SureSource od amerického výrobce FuelCell
Energy, jehož projekty na našich stránkách průběžně sledujeme,
zaznamenaly v květnu 2020 důležitý milník: Od začátku svého fungování
na různých místech tří světových kontinentů (Amerika, Evropa a Asie)
vyrobily v součtu 10 mil. MWh energie.
 11.5.2020 Již
dříve avizovaná 4MW palivočlánková elektrárna ve více než 80tisícovém
městě Danbury v americkém státě Connecticut zahájila koncem dubna 2020
komerční provoz. Účinnost této elektrárny s palivovými články od
společnosti FuelCell Energy je srovnatelná a plynovými turbínami,
přitom neprodukuje prakticky žádné škodlivé emise.
 14.4.2020 Vysokoteplotní elektrolýza vody je jedním z
perspektivních směrů, jak získávat „čistý“ vodík pro pohon
palivočlánkových vozidel i pro mnohé další účely. Je proto předmětem
rozmanitých rozvojových projektů (pro její využití se uvažuje například
s malými reaktory). Významným
projektem v této oblasti je nyní připravovaný vysokoteplotní
elektrolyzér s pracovním názvem MULTIPLHY s výkonem 2,6 MW v
nizozemském Rotterdamu. Jedním z jeho realizátorů je i společnost
Sunfire, v níž skupina ČEZ vlastní minoritní podíl přes fond Inven
Capital. Odborná veřejnost o tom byla informována zkraje dubna 2020.
 6.4.2020 Jihokorejské
město Inčchon (anglicky Incheon) – téměř třímiliónová metropole, ležící
nedaleko hlavního města Soulu, má od roku 2018 smlouvu s americkou
společností FuelCell Energy na provoz
20MW palivočlánkového kogeneračního parku pro
dálkové vytápění v tomto městě po dobu 20 let. Partnerem je energetická
společnost Korea Southern Power Co. Ltd. (KOSPO). Ukazuje se, že od
svého zprovoznění na konci června 2018 přesahuje reálný provoz této
palivočlánkové jednotky předpokládané provozní parametry.
 31.3.2020 V
březnu 2020 zaznamenala elektrická městská doprava pozoruhodný milník:
Na linky městské dopravy v 700tisícové Rize, hlavním městě Lotyšska,
vyjelo na linku č. 4 tamního dopravce Rīgas satiksme již dříve
avizovaných deset
trolejbusů Solaris s palivočlánkovým prodlužovačem dojezdu.
 24.3.2020 V
rámci evropského projektu JIVE bude od roku 2021
jezdit v německém Kolíně nad Rýnem celkem 15 palivočlánkových autobusů
od polského výrobce Solaris. Odborná veřejnost o tom byla informována v
březnu 2020. Jde o součást sdružené zakázky na dodávku palivočlánových
autobusů měst Kolín nad Rýnem a Wuppertal.
 19.2.2020 Palivové články s tavnými uhlíkatými sloučeninami od amerického výrobce
FuelCell Energy, určené pro stacionární aplikace, jsou využívány na
mnoha místech USA i jinde ve světě jako ekologický zdroj energie. V
roce 2018 byla jejich životnost technicky prodloužena z 5 na 7 let, což
začátkem ledna 2019 oficiálně potvrdil i jejich výrobce. Toto
prodloužení má významné provozní a především ekonomické aspekty.
 12.2.2020 Palivočlánkové
elektrické jednotky se ukazují být funkční bezemisní alternativou pro
dieselové osobní vlaky na neelektrifikovaných regionálních tratích.
Jejich průkopníkem v sériové výrobě je typ Coradia
iLint od společnosti Alstom, jichž objednaly
německé regiony pro svoji veřejnou dopravu již celkem více než
čtyřicet. V lednu 2020 byl k jejich dodávce učiněn důležitý technický
krok: Výrobce vlaků Alstom podepsal smlouvu na dodávku trakčních
baterií pro tyto vlaky s německým dodavatelem bateriových systémů
Akasol.
 30.1.2020
Mikrosítí (anglicky microgrid) rozumíme rozvodnou elektroenergetickou
síť omezenou na určitý počet zdrojů energie a míst její spotřeby.
Mikrosíť tak vlastně představuje jakousi zmenšenou verzi veřejné
energetické soustavy, zpravidla využívající obnovitelné zdroje energie
nebo kogeneraci a vytvářenou na principu smart
grid. Jejich častým a nanejvýš potřebným
využitím je propojení kritické infrastruktury města (bezpečnostní a
záchranné složky, zdravotnická zařízení apod.) v mikrosíti s nezávislým
a zaručeně spolehlivým zdrojem energie pro případ výpadku veřejné
energetické sítě.
 9.5.2014 Město
Bridgeport v americkém státě Connecticut bude mít již druhý
palivočlánkový energetický zdroj. Po Brigeportském palivočlánkovém
parku bude
v areálu University of Bridgeport instalována 1,4MW palivočlánková
kogenerační jednotka. Na začátku května 2014 to oznámil její dodavatel,
společnost FuelCell Energy
|
