Jak działają silniki wodorowe?

Wiele osób uważa silniki wodorowe za doskonałą alternatywę dla silników na paliwa kopalne. Istnieją dwa typy silników wodorowych, które opierają się na różnych zasadach zasilania. Silniki wodorowe na wodór działają w sposób podobny do silników spalinowych na ropę. Silnik na wodorowe ogniwa paliwowe działa na zasadzie mieszania wodoru i tlenu, generując energię elektryczną podczas reakcji chemicznej.

Silniki wodorowe do spalania są takie same jak inne silniki spalinowe, z tą różnicą, że wykorzystują wodór zamiast paliwa kopalnego, co ułatwia przekształcenie procesu produkcyjnego z palników naftowych na silniki wodorowe. Te silniki wodorowe spalają ciekły wodór w celu poruszania tłokami i generowania mocy. Wodór dostarcza wysoką energię bez wytwarzania szkodliwych spalin.

Istnieją jednak pewne ograniczenia silnika spalinowego wodorowego, które czynią go niepraktycznym. Aby utrzymać wystarczającą ilość paliwa, aby był użyteczny, wodór musi być przechowywany w postaci płynnej, co wymaga schłodzenia do ekstremalnie niskich temperatur. Tak niskie temperatury mogą prowadzić do odkształceń i pękania nie tylko zbiornika paliwa, ale także otaczającej go konstrukcji. Izolacja i wzmocnienie pojazdu, aby wytrzymać te temperatury, podnosi koszty produkcji do zaporowego poziomu.

Alternatywą dla tego modelu jest model z ogniwami paliwowymi. Wewnątrz ogniwa paliwowego miesza się wodór i tlen, które łączą się, tworząc wodę. Ta reakcja chemiczna uwalnia również energię elektryczną, która może być magazynowana i wykorzystywana do zasilania silnika. Woda jest jedynym spalinem wytwarzanym przez ten silnik, co czyni go dobrym rozwiązaniem dla zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza.

Wewnątrz ogniwa paliwowego sprężony gazowy wodór przechodzi przez katalizator pokryty platyną, gdzie elektrony są odciągane, wytwarzając elektryczność i tworząc dodatnie jony wodorowe. Tlen wstrzyknięty do komórki przez katodę wiąże się z jonami, wytwarzając wodę. Ta woda może następnie zostać uwolniona jako spaliny. Energia generowana przez pojedyncze ogniwo paliwowe nie wystarczyłaby do zasilania pojazdu, ale można by połączyć szereg ogniw, aby zapewnić wystarczającą ilość energii.

Istnieją również ograniczenia dotyczące silników wodorowych z ogniwami paliwowymi. Są wyjątkowo delikatne i mogą nie być wystarczająco wytrzymałe, aby przetrwać w pojeździe. W swojej konstrukcji wykorzystują drogie komponenty i metale szlachetne, takie jak platyna, co podnosi koszty produkcji.

Ogniwa paliwowe są również podatne na zamarzanie, zwłaszcza przed uruchomieniem. Po uruchomieniu silnika wodorowego w procesie chemicznym wytwarzana jest wystarczająca ilość ciepła, aby ogniwa nie zamarzły. Nie wytwarzają jednak tyle ciepła, co silniki spalinowe, a silniki z ogniwami paliwowymi rozgrzewają się znacznie dłużej.