- Tehnika i motori
- Parent Category: AMS
- Objava
Automobili na vodonik (H2), uskoro ili ne??
Vodonik (H2), neko kaže i hidrogen, je najlakši gas u univerzumu, ali i najrasprostranjenija materija i čak 75 posto univerzuma predstavlja vodonik.
Na Zemlji ga nema u čistom obliku, a da bi se dobio, treba ga izdvojiti iz, najčešće metana (CH4), ili iz vode (H2O). Pošto je metan, blago rečeno, užasan po okoliš, jer je desetinama puta gori od ugljen-dioksida kao staklenički plin, uništava ozonski omotač, ima ga u naslagama metanskog klatrata (led koji gori), ima ga u močvarama, a nastaje djelovanjem i raspadom mikroorganizama (stvara se bez prisustva kisika), ... njegova prihvatljiva transformacija u vodnik bilo bi nešto najbolje što je civilizacija do sada postigla. U SAD-u se oko 94-95 posto vodonika dobije upravo iz metana. A ako niste znali, LNG ili zemni plin je uglavnom metan, mislim da je učešće metana oko 85 do 90 posto u istom. Jako je zapaljiv i eksplozivan, nema okus i miris i nije otrovan, ali će, normalno, izazvati gušenje u zatvorenim prostorijama, ako udio kisika u prostoriji padne ispod 19,5 posto. Kada metan sagorijeva, on, po jedinici mase, oslobađa više toplote od drugih fosilnih goriva, ali i manje ugljen-dioksida, stoga je njegova primjena danas široka, najčešće za grijanje stambenih prostora i dobijanje električne energije. Kod sagorijevanja u SUS motorima, nema čvrstih čestica u ispuhu, pa je ii kao takav je prihvatljiviji od motora. Odlagališta otpada su izvor metana, a korisnije bi ga bilo sagorijevati i da se ta energija ne koristi ni za šta nego da onako isparava u atmosferu.
A šta je sa vodonikom? Njegovo sagorijevanje u SUS motoru ili još bolje u propulzivnim ćelijama, ili ćelijama goriva, ili pogrešno "gorivim ćelijama", kao nusporizvod ima - vodu, tačnije vodenu paru. I astronauti u stvari dobijaju struju i iz ćelija goriva na svom letu, gdje vodonik oksidira stvarajući električnu energiju i vodenu paru, koju astronauti koriste za piće. Zašto sam napisao "još bolje" prije spominjanja gorivih ćelija? Razlog je što je koeficijent iskoristivosti dobijanja energije tu oko 65 posto, dok je koeficijent iskorištenja u cilndirima SUS motora daleko manji, zbog nastajanja velike količine toplote koja odlazi kor sistem hlađenja u okoliš, ali i savladavanja otpora trenja u samom motoru.
Sada malo i o stanju u kojem se vodonik može nalazitinalazi. Vodonik je plin, i kao takav lakši je čak 11 puta od zraka koji dišemo pri uslovima koji vladaju na našoj planeti. U stvari pošto sadrži jedan elektron i jedan proton to je najlakšli plin u svemiru. Ovaj broj 11 je zanimljiv i zbog toga što je za 1 kilogram mase vodonika potrebno 11 kubnih metara vodonika na atmosferskom pritisku. Sa tim jednim kilogramom moglo bi se preći 100 kilometara koristeći ga u automobilu (koji oksidira u vodonikovim ćelijama).
A kako ga skladištiti i/ili sabiti?
Postoji više načina, jedan je da se stavi u posudu pof ogromnim pritiskom, drugi način je da se ohladi dok postane tečan, i treći je da se koriste materijali koji ga absorbuju, ali ga mogu i osloboditi.
Kada je u pitanju sabijanje pritiskom, pod pretpostavkom da zadržimo temperaturu okoline, potreban je pritisak od 700 bar-a (700 puta veći od normalnog atmosferskog pritiska, ili pritisak na dubini od oko 7 kilometara). Pod tim pritiskom može se uskladištiti 5 kilograma vodonika u rezervoaru zapremine 125 litara. I to bi bio taj neki minimum da se može preći 500-ak kilometara sa jednim punjenjem. Zamislite kakav bi rezervoar trebao biti, i kakav bi bio način dopunjavanja, ako u njemu mora da vlada takav pritisak.
Na donjoj slici je Mazda RX-8 sa rezervoarom korejskog proizvođača ILJIN (ima i rok trajanja). Napravljen od aluminijuma i ojačan materijalima na bazi ugljeničnih vlakana pod pritiskom od 350 bar-a, i zapremine 110 litara, može uskladištiti 2,4 kilograma vodonika! Sagorijevan je u Wankel motoru, i autonomija sa jednim punjenjem vodonika je bila oko 100 kilometara!
Dalje, šta je potrebno za tekuće stanje vodonika? Potrebno je hlađenje i držanje te niske temperature. I to ne bilo kakvo, nego bi ga trebalo ohladiti do -252,87 °C da bi se preveo u tekuće stanje, a da bi bio pod atmosferskim pritiskom. Na taj način bi za 5 kilograma vodonika trebao rezervoar zapremine 75 litara (gustina 71 kg/m3). Da bi se ova temperatura postigla, i održavala trebala bi savršena izolacija rezervoara, ali i postojenje koje može ovoliko spustiti temperaturu. Potpuno sam siguran da niko od vas ne bi želio automobil sa takvim načinom skladištenja. Ovo se inače danas koristi samo za svemirske letove, jer se i brzo potroši, a ako i iscuri u svemiru, nije opasan.
Za apsorbciju od strane drugih materijala mislim da se koriste materijali magnezijum i mislim aluminijski hidridi. Problem je što se samo manja količina može apsorbovati, i najbolji rezultati su danas da se može apsorbovati vodonika čija je masa 2 do 3 posto mase materijala koji ga apsorbuje. Za pet kilograma vodonika, trebao bi rezervoar težak 200-ak kilograma. S tim da ima ograničenje u pogledu oslobađanja vodonika iz materijala. Neprimjenjivo kod automobila.
Ponavljam kao papagaj, i da je zbog svoje atomske strukture takav da prolazi kroz svaki materijal, a ako uzmemo u obzir i to da nema miris, i nemoguće ga je detektirati čulom mirisa, niko ga od nas ne želi u svojoj garaži takvog. Sjetite se Hindenburga ().
Ni ovo nije sve, pa sada malo i njegovoj energetskoj vrijednosti. Ona je oko 120 MJ/kg, i poredeći sa benzinom kojiima 44 MJ/kg ona je puno veća. Ali ako uporedimo specifičnu vrijednost po decimetru kubnom zapremine, onda imamo radikalno drugačiju situaciju, a to je 8MJ/dm3 za vodonik i 32 MJ/dm3 za benzin. Za nekakav pristojan domet automobila, koji danas imaju i električni automobili sa baterijama, pod uslovom da se koriste gorive ćelije ili se vodonik sagorijeva u cilindrima, potrebno je uskladištiti od 5 do 13 kilograma vodonika u automobil, na siguran način i jeftino.
Kako?
Ja za sada ne vidim način, iako se opet, kao prije 7-8 godina, kada sam napisao da automobile na vodonik nećemo gledati sigurno još najmanje 10-15 godina (klikni ovdje), sve češće pojavljuju najave istih čak i u automobilskim medijima. Tada su ih najavljivali po žutim portalima sa "Uskoro", "Za par godina", "M**** će 2015. početi sa prodajom automobila na vodonik" ... i puno nebuloza i gluposti već u naslovima, a što spada u samu definiciju žutih medija. Jednostavno, nekulturno je, jadno pa i narcisoidno pisati takvo nešto sa takvim naslovima o nečemu što se ne poznaje ama baš nimalo, a kako rade novinari i prevodioci žutih medija, koji su i danas medijski autoritet za SVE predstavnike automobilskih brendova u Bosni i Hercegovini. Ni danas se ne odustaje, isti su naslovi tu opet, a da se niko nije ni izvinuo za ono napisano godinama prije što je vrijeđanje inteligencije i obmanjivanje svojih čitalaca i "komentatora"
Ovo je samo jedan od ograničavajućih faktora primjene vodonika. Drugi najveći je rentabilna proizvodnja vodonika. Ali to je tema za neki drugi članak.
Nedžad GREBOVIĆ, dipl.ing.maš
