Vodíková pasta jako revoluční řešení zdroje energie pro pohon elektromobilů, možná i TZB
Ověřuje se použití Powerpaste, vodíkové pasty, která je po smíchání s vodou zdrojem vodíku pro palivové články k výrobě elektrické energie. Pasta se doplňuje za normálních teplot i tlaků.
Aktuální sešit časopisu Chlazení 2/2021 upozornil na novou možnost získání elektrické energie. Německý Fraunhofer institut IFAM totiž představil revoluční řešení, vodíkovou pastu, která má sloužit jako zdroj energie pro elektromobily využívající vodíkové palivové články. Vozidla by netankovala vodík, ale doplňovala pastu za běžného tlaku a teploty a vodu.
Současnou nevýhodou použití palivových článků je především drahá výroba vodíku, většinou rozkladem zemního plynu případně elektrolýzou z vody. Oba způsoby jsou energeticky náročné a dalším problémem je následné skladování vodíku. Vodík v nádržích musí být pod velmi vysokým tlakem nebo musí být podchlazený na teplotu −252 °C, aby se udržel v kapalném skupenství.
S inovativním řešením přišel Fraunhofer institut pro výrobní technologie a pokročilé materiály IFAM. Novinku nazval Powerpaste, a ta je v podstatě tím, co říká její název – pastou obsahující energii. Základem je hydrid hořečnatý MgH₂, estery a metalické soli. Princip použití spočívá v tom, že z nádrže je pomocí pístu v množství podle potřeby vytlačována pasta, ke které se přidává voda H2O a při následné chemické reakci se uvolňuje vodík jak z pasty, tak z vody, pro přímé využití v palivových článcích:
MgH2 + 2 H2O → 2 H2 + Mg(OH)2
Obr. Schéma zkušebního generátoru elektrické energie TRL 5 pracujícího s vodíkovou pastou Powerpaste (Zdroj: Fraunhofer IFAM)
V nádrži lze v podobě pasty uskladnit mnohem více budoucí energie než v případě vodíku v kapalné formě. Vědci uvádějí, že ve srovnání například s Li-Ion₂ nabíjecími bateriemi elektromobilů se dosahuje až desetinásobně vyšší hustota energie a nebo je plně srovnatelná, případně i vyšší, než u benzínu.
Obr. Hmotnostní Wh/kg a objemová Wh/litr energetická hustota (zleva) Li-Ion baterií, methanolu, benzínu a Powerpasty (Zdroj: Fraunhofer IFAM)
Zásadním přínosem je snadná výroba pasty, bezpečnost i levná distribuce. Místo baterií palivové články, místo časově náročného dobíjení baterií rychlé doplnění Powerpasty a demineralizované vody. Oproti čistě vodíkové technologii lze pastu běžně skladovat, nebylo by potřeba budovat vodíkovou infrastrukturu. Pasta zásadně zlevňuje investici i do „tankovacího zařízení“, která je například u zkapalněného vodíku velmi vysoká. Lze si představit distribuci pasty i ve formě výměnných kartuší s recyklací obalů.
Fraunhofer institut IFAM vyvinul a odzkoušel plně automatizovaný prototyp TRL 5 pracující s palivovým článkem PEM o výkonu 100 W PEM. Na základě úspěšného ověření provozu je nyní ve výstavbě zkušební výrobní linka Powerpaste s roční kapacitou 4 tun pro zabezpečení pilotního projektu s elektrickými skútry a motocykly, která bude uvedena do provozu koncem letošního roku.
Vedle využití pro pohon elektrovozidel by se Powerpasta mohla stát levným a bezpečným záložním zdrojem energie pro provoz energeticky méně náročných systémů TZB, například pro elektrické řídicí systémy, nouzové osvětlení, bezpečnostní doběh oběhových čerpadel atd.
Zdroj informací
Bližší informace pro zájemce o tuto technologii, o ekologické souvislosti atp. včetně kontaktu lze získat zde:
www.ifam.fraunhofer.de/en/powerpaste
