V súčasnosti sa približne 25% svetovej vyprodukovanej energie využíva v oblasti dopravy a logistiky. Je preto prirodzené, že tento sektor je mimoriadne dôležitý pre naplnenie ekologických cieľov, ktoré si stanovila väčšina krajín v oblasti znižovania vyprodukovaných skleníkových plynov. 

 Napríklad v Nemecku, predstavujú autá poháňané na diesel alebo benzín až 96% trhu s automobilmi, v ostatných krajinách je tento pomer veľmi podobný. 

Alternatív k vyriešeniu tohto problému je pritom hneď niekoľko. V súčasnosti sa najväčšej popularite tešia autá poháňané na elektrické batérie, ako aj autá poháňané vďaka LPG. Možnou alternatívou je aj využívanie vodíka v doprave. 

Ako sa vyrába vodík?

Výroba vodíka je v súčasnosti možná vďaka viacerým postupom a z viacerých zdrojov. Ako zdroj výroby vodíka dnes prevládajú fosílne palivá, z ktorých sa vyrába skoro 96% svetovej produkcie (najmä kvôli technologickej dostupnosti a nízkej cene). Proces má viacero podôb:

• Reakcia zemného plynu s horúcou parou – zemný plyn sa mení na plyn syntetický, vodu a CO, pričom CO následne reaguje s vodou a vznikne vodík.
• Reakcia horúcej pary a uhlia – vzniká syntetický plyn z ktorého získame vodík.
• Bio-elektrolýza: Špecifické mikroorganizmy možno využiť na výrobu enzýmu nazývaného hydrogenáza, ktorý pôsobí ako katalyzátor pri rozklade vody na vodík.
• Elektrolýza – elektrická energia pôsobí na vodu, ktorá sa rozkladá na kyslík a vodík.
• Foto-elektrolýza: Slnečná energia priamo pôsobí na vodu kde prebieha proces fotolýzy

Ak chceme rátať s vodíkom ako s palivom budúcnosti, je nutné, aby výroba vodíka prešla z fosílnych spôsobov (zmiešavanie zemného plynu či uhlia s vodnou parou) na spôsoby, kde môžeme využiť obnoviteľné zdroje energie – teda solárnu a veternú energiu, či iné bez-emisné alebo nízko emisné spôsoby (elektrolýza, fotoelektrolýza, bioelektrolýza). 

Výroba vodíku v našom regióne

V rámci nášho regiónu má najväčší potenciál práve vyrábanie vodíka prostredníctvom elektrolýzy, keže nemáme dostatočne vhodné geologické a geografické podmienky na výrobu vodíka prostredníctvom fotoelektrolýzy (čiže výroby priamo zo slnečných lúčov). 

Takáto výroba vodíka však vyžaduje značné množstvo elektrickej energie, ktoré musí byť navyše dodávané v stálych dodávkach. Takéto dodávky sú vzhľadom na parametre nášho regiónu značne nedosiahnuteľné prostredníctvom solárnej a veternej energie. 

Ak by aj takýto prítok elektrickej energie bolo možné technologicky zabezpečiť, oproti veternejším regiónom v severnom mori či slnečnejším oblastiam na juhu Európy, by sa vodík produkovaný v našom prostredí stal ekonomicky menej rentabilným a menej konkurencieschopným. 

Riešenie by v tomto prípade mohla priniesť práve jadrová energia, ktorá je najmä v prostredí Českej a Slovenskej republiky značne rozvinutá, má vhodné podmienky na ďalšie budovanie a má značnú dlhodobú podporu zo strany politických elít i verejnosti. 

Jadrová energia produkuje obrovské množstvo energie, ktoré je nutné stále a nepretržite exportovať na trh a bola by ideálnym zdrojom pre výrobne vodíkového paliva, ktoré práve potrebujú veľké množstvo energie v stálych a nepretržitých dodávkach. 

Súčasne by prípadné výkyvy, či už na strane spotreby alebo výroby, mohli pokryť vodné a prečerpávacie elektrárne, ktoré sú na Slovensku a v blízkom susedstve taktiež značne rozvinuté a v dostatočnom množstve. 

Jadrová energia by súčasne produkovala elektrickú energiu za veľmi nízke ceny, vďaka čomu by bol vodík vyrábaný v našom regióne mimoriadne lacný a tým pádom konkurencieschopný, či už na európskom alebo svetovom trhu. 

Takáto výroba a predaj na trhy by priniesli značné finančné zisky vlastníkom a investorom daných výrobných zariadení. Zároveň by priniesli aj značné a najmä dlhodobé finančné prostriedky do štátnych rozpočtov. Okrem toho by to znamenalo aj veľké množstvo pracovných miest v dobre platenom a technologicky vyspelom priemysle a možnosť pre domáce strojárske a stavebné firmy získať významné zákazky.

Ako funguje vodíkový motor?

Vodíkový motor funguje vďaka vodíkovým palivovým článkom. Takýto článok funguje ako malý reaktor (elektrochemický), ktorý vytvára elektrinu z chemickej energie paliva a oxidanta. 

Pri tejto elektrochemickej reakcii reaguje vodík a kyslík, ktoré vstupujú oddelene do palivového článku. Vodík prichádza do anódy, kyslík do katódy. Tieto dve elektródy (anódu a katódu) oddeľuje elektrolyt, ktorý tu funguje ako filter proti zmiešaniu oboch prvkov a usmerňuje nabité ióny, ktoré vznikli počas reakcie. 

Vodíkové molekuly vstupujú do anódy palivového článku, kde reagujú s katalyzátorom pokrývajúcim anódu, tu sa uvoľňujú elektróny a vznikajú vodíkové ióny s kladným nábojom. Tieto ióny idú elektrolytom až ku kyslíkovej katóde. 

Elektróny ktoré neprejdú cez elektrolyt sú nasmerované ako prúd do elektrického obvodu, kde vytvárajú elektrickú energiu potrebnú na pohon samotného motora (prípadne sa ešte predtým môžu uložiť na elektrickú batériu v aute). Katalyzátor následne nasmeruje vodíkové ióny a elektróny tak, aby sa naviazali na kyslík zo vzduchu, vďaka čomu vzniká vodná para, ktorá následne vychádza z motora von (klasicky cez výfuk). 

Vodík by vo vozidle musel byť skladovaný v tlakovej nádobe a udržiavaný na nízkej teplote, súčasne by vozidlo pravdepodobne potrebovalo aj zásobník kyslíka vzhľadom na pomerne nízky výskyt kyslíka v atmosfére (21%).

Tento článok je súčasťou diskusií o hlavných témach Stredoeurópskej energetickej konferencie. Ak ste nestihli konferenciu sledovať naživo, záznam si môžete pozrieť v anglickom a slovenskom jazyku na našom YouTube. Záverečná správa bude onedlho na našej stránke.