Nowa era dla mobilności i motoryzacji kreuje się właśnie na naszych oczach, czego przejawem są m.in. rewolucyjne sposoby przechowywania energii, do których zalicza się PowerPaste, czyli wodór zaklęty w paście.
Wodór jako paliwo przyszłości
Cały świat dąży do obniżenia negatywnego wpływu na środowisko pod kątem zanieczyszczeń naszej atmosfery. Częścią tego dążenia jest oczywiście przejście z tradycyjnych form komunikacji, które przed dekady oparliśmy na paliwach kopalnych, na te bezemisyjne, a więc nieszkodzące środowisku. Obecnie coraz więcej firm sięga po elektryczne napędy, przez co dopiero teraz możemy zaobserwować znaczący rozwój technologii.
Chociaż w tym momencie najwięcej wiąże się z akumulatorami litowo-jonowymi, to zespoły i firmy na całym świecie głowią się, jak zapewnić im alternatywę. Jedni stawiają na bardziej obiecujące połączenia pierwiastków w akumulatorach na czele z akumulatorami litowo-siarkowymi, ale też bardziej wyszukane technologie półprzewodnikowe i wreszcie coś z zupełnie innej bajki, czyli wykorzystanie w transporcie przyszłości wodoru.
Ten pierwiastek chemiczny jest jednym z najczęściej spotykanych pierwiastków na Ziemi, a nawet Wszechświecie. Jako bezwonny i bezbarwny łatwopalny gaz może wydawać się łatwy do pozyskania (jest przecież praktycznie wszędzie), ale w rzeczywistości jego pozyskanie w użytecznym stanie nie jest zarówno proste, jak i tanie. Obecnie wykorzystuje się do tego najczęściej reforming parowy gazu ziemnego, ale też bardziej energochłonną elektrolizę wody.
Chociaż wykorzystanie wodoru nie jest zbyt szerokie, nie bez powodu w przyszłości może się to drastycznie zmienić. Jest bowiem uważany za jedno z paliw przyszłości, dzięki swoim właściwościom i możliwości zapewnienia w pełni bezemisyjnego transportu. Dlatego powstają właśnie samochody na wodór, czy drony, a plany nad samolotami ruszyły na dobre wiele miesięcy temu. Wśród jednych z graczy, którzy chcą wprowadzić wodór do lotnictwa, znalazł się Airbus, ale w rzeczywistości jest cała masa firm, która próbuje tchnąć w niego użyteczność zarówno w zastosowaniach lądowych, jak i powietrznych.
Jak to działa, czyli jak wodór może zastąpić benzynę? O tym możecie poczytać w naszym artykule na temat tego, jak działają samochody na wodór. W skrócie jednak warto zaznaczyć, że wodór jest właśnie „zamiennikiem” paliwa, bo to z niego układy napędowe czerpią energię do rozpędzenia swoich silników. Jak pisaliśmy wcześniej:
Wodór nie napędza bezpośrednio silnika, jak benzyna, ale ulega reakcji chemicznej w ogniwach paliwowych, gdzie zachodzi proces odwróconej elektrolizy. W nim wodór wchodzi w reakcję z tlenem dostarczonym z zewnątrz, czego produktem jest energia elektryczna, ciepło i woda, która w formie zdemineralizowanej, niczym spaliny, jest emitowana na zewnątrz.
Uzyskane ciepło można wykorzystać np. do ogrzewania kabiny, czy systemu akumulatorów, które również znajdują się na pokładzie samochodu „na wodór”. Jest jednak znacznie skromniejszy od tego w tradycyjnych BEV, ale magazynuje energię na przyszłość, przekazując ją w chwilach potrzeby do elektrycznych silników samochodu. Dlatego „samochód na wodór”, to nic innego, jak samochód elektryczny, który energię elektryczną czerpie bezpośrednio z reakcji z udziałem wodoru i tlenu.
W rzeczywistości nie kojarzę żadnego projektu, który wykorzystywałby wodór nie w formie pokładu energii dla elektrycznych systemów napędowych, więc pamiętajcie, że wodór, to tylko pokład energii dla pojazdów, które z niego korzystają. Jasne – trudno o jego dostępność, stacji jego tankowania jest zaledwie garstka, ale potencjał na jego produkcję i tym samym obniżenie kosztów, jest ogromny.
Przykładowo, nie dziś wspomina się o wykorzystaniu elektrowni odnawialnych źródeł energii właśnie do procezu elektrolizy wody, czyli wspomnianej wyżej produkcji wodoru. Cały ten proces wymaga bowiem energii elektrycznej, którą tego typu farmy mogłyby przekazywać do podsystemu generowania wodoru w chwilach, kiedy nie musiałyby przekazywać energii do sieci. Jest to więc świetny substytut do wielkich i kosztownych baterii, w które zwykło się wyposażać co ważniejsze farmy słoneczne, czy wiatrowe.
PowerPaste niczym paliwo przyszłości?
Jak już widzicie, potencjał na wykorzystywanie wodoru w przyszłości jest ogromny, ale niektóre aspekty z nimi związane są nie do przeskoczenia. Mowa m.in. o braku infrastruktury, wyzwaniach związanych z jego magazynowaniem i wreszcie samej wybuchowej naturze wodoru. Tutaj wchodzi PowerPaste, czyli zupełnie nowe i obiecujące podejście do wykorzystania wodoru w transporcie, które może sprawić znaczące rozpowszechnienie się pojazdów elektrycznych na wodór.
Ta powstała za sprawą wysiłku zespołu naukowców z Instytutu Fraunhofera Produkcji Technologii i Zaawansowanych Materiałów IFAM w Niemczech i przyjmuje formę z pozoru zwyczajnej pasty. W swojej szarej formie nie wygląda zbyt obiecująco i przypomina bardziej tanie pasty termoprzewodzące, ale drzemie w niej potencjał, który zwrócił na PowerPaste uwagę serwisów z całego świata.
Wodór został połączony z pastą za sprawą specjalnej formuły chemicznej. W grę wchodzi dokładnie sproszkowany magnez, którego miesza się z wodorem, uzyskując wodorek magnezu. Ten etap procesu produkcyjnego wymaga temperatury rzędu 350 stopni Celsjusza i ciśnienia od pięciu do sześciu razy okazalszego, niż to w atmosferze. Następnie do uzyskanego związku chemicznego dodaje się stabilizatory (estry) i sole metali, a następne wymieszanie całości doprowadza do powstania PowerPaste.
Trudno wyobrazić sobie jej tankowanie na stacjach, których przecież jeszcze nie ma, dlatego obecny pomysł sprowadza się do wciskania jej w stosowne wkłady, które instalowałoby się w pojazdach. Obecnie mowa o tych mniejszych, bo jednośladowych elektrycznych motocyklach, ale też dronach, choć w rzeczywistości PowerPaste ma potencjał do napędzenia większych pojazdów po dopracowaniu technologii.
Skąd bierze się rewolucyjność PowerPaste? Ma na to wpływ kilka czynników, ale ten najważniejszy sprowadza się do jej fenomenalnej gęstości energetycznej (ilości energii w określonej formie fizycznej). Czytamy, że w grę wchodzi gęstość 10 razy okazalsza, niż w akumulatorach litowo-jonowych, porównywalna, a nawet przewyższająca tą, którą oferuje benzyna i wreszcie wyższa niż w zbiornikach ze skompresowanym wodorem pod ciśnieniem 700 barów.
Skąd biorą się takie właściwości PowerPaste, które brzmią dosyć nierealnie? Spokojnie, naukowcy nie nabijają nas w butelkę, bo zastosowanie tej pasty w pojeździe sprowadza się do jej łączenia z wodą. Wodą, która przecież składa się z wodoru i dzięki temu PowerPaste czerpie z niej praktycznie połowę wodoru, jakiego generuje w podsystemie pojazdu, którego przekształca się na energię do napędzenia silników elektrycznych.
Gdyby tego było mało, PowerPaste pozostaje stabilna poniżej temperatury 250 stopni Celsjusza, co zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa w myśl pozostawiania pojazdu na słońcu w upalny dzień. Dodatkowo sposób uzupełniania zbiornika wody i PowerPaste w pojeździe omija problemy związane z infrastrukturą, ale znów generuje nowe z dbaniem o odpowiednią ilość tych „wkładów” w domu.
IFAM, który z PowerPaste ewidentnie jest zadowolony, planuje rozpocząć produkcję do czterech ton pasty rocznie we własnym zakładzie, który już powstaje, do końca 2021 roku.
Niestety, choć ta pasta brzmi obiecująco, to nadal nie wiemy, co działoby się z użytymi wkładami PowerPaste, jak również co dzieje się z magnezem, który jest częścią mieszanki. Gdyby tego było mało, na ten moment nie wiemy nic o pojeździe, który mógłby ją wykorzystać, czy proces produkcji PowerPaste jest przyjazny środowisku i wreszcie tego, jak to będzie wyglądać pod kątem ceny, kiedy technologia zadlomowi się już na rynku.
