Samochody wodorowe stanowią odpowiedź na kurczące się zasoby ropy naftowej. Nie ulega wątpliwości, że te, prędzej czy później zostaną wyczerpane. Wciąż jeszcze pozostaje nam konwencjonalny napęd elektryczny, w którym za zasilanie jednostki napędowej odpowiadają akumulatory, jednak mimo znaczącego postępu, który na przestrzeni lat dokonał się w tej dziedzinie, dalekie podróże "elektrykiem" wciąż jeszcze są dość kłopotliwe. Zasilanie wodorowe eliminuje niedogodności związane z czasem ładowania ogniw, dlaczego zatem ta technologia nie doczekała się jeszcze zastosowania na masową skalę?

 

Samochody wodorowe: jak działają?

Samochody wodorowe mogą być napędzane na dwa sposoby. Wodór może ulegać spalaniu w komorach konwencjonalnego silnika, zupełnie jak benzyna i każde inne paliwo, albo wytwarzać energię elektryczną w ogniwach paliwowych. Wynika to z jego właściwości - energia, która powstaje w procesie wiązania wodoru z tlenem w cząsteczce wody, jest mniejsza niż całkowita energia wiązania cząsteczek H2 i O2. Wynika z tego, że w następstwie reakcji wiązania wodoru z tlenem w cząsteczce wody, powstaje nadmiar energii, który może być odprowadzony w formie ciepła, możliwego do przetworzenia na energię mechaniczną, albo energii elektrochemicznej. 

Zastosowanie wodoru w silniku tłokowym jest zatem możliwe, ale sprawia to pewien problem. Wodór charakteryzuje się niską energią zapłonu i szerokim zakresem granic spalania, co może być przyczyną przedwczesnego zapłonu. Kolejnym problemem jest magazynowanie płynnego wodoru. Ten rodzaj paliwa pochłania znaczne ilości energii, przez co po kilkunastu dniach, zmienia swój stan skupienia w lotny i uchodzi ze zbiornika.

Nieco inaczej przechowywany jest wodór wykorzystywany do zasilania ogniw paliwowych. W cylindrycznych zbiornikach magazynowany jest sprężony wodór. Aby było to możliwe, zachodzi konieczność zastosowania niezwykle wytrzymałych "butli". Te przypominają swoim kształtem zbiorniki LPG, jednak wszelkie podobieństwa kończą się na cylindrycznej formie. Ich wewnętrzna część jest wykonana z metalu (ze stali lub z aluminium), a zewnętrzna - z wytrzymałych kompozytów. Dzięki temu, charakteryzują się bardzo dużą odpornością na uszkodzenia. 

Może się wydawać, że zasilanie ogniwami paliwowymi to wręcz kosmiczna technologia. Cóż, jest w tym trochę racji, bo wodór jest wykorzystywany nie tylko do spalania w silnikach rakietowych. Ogniwa paliwowe odpowiadają za zasilanie promów kosmicznych w energię elektryczną. Sama zasada ich działania jest jednak dość prosta. Odprowadzony ze zbiornika wodór trafia do ogniwa, gdzie dostarczane jest też powietrze. Prąd stały z ogniwa trafia do przetwornicy trakcyjnej, gdzie ulega zamianie na prąd zmienny. W takiej formie, trafia do silnika indukcyjnego, a wytworzony moment obrotowy zostaje przeniesiony na koła.

Samo ogniwo składa się z katody i anody. Rozdziela je membrana elektrolityczna albo elektrolit. Taka konstrukcja sprawia, że możliwy jest przepływ kationów, ale nie elektronów. Wodór, który jest doprowadzany do anody, ulega rozbiciu na elektrony i protony. Te drugie przedostają się do katody, gdzie trafia także powietrze. Elektrony są natomiast doprowadzane do katody obwodem zewnętrznym. Reakcja doprowadza do powstania prądu elektrycznego, wody i ciepła.

Istnieje wiele odmian ogniw paliwowych, ale w samochodach stosowane są ogniwa niskotemperaturowe, których elektrolit uzyskuje swoje właściwości w stosunkowo niewielkiej temperaturze - niższej niż 250 stopni Celsjusza. Ich zaletą jest mała bezwładność czasowa - ogniwa mogą być uruchomione błyskawicznie. Dodatkowo, nie wymagają stosowania materiałów termoodpornych i zapewniają większe bezpieczeństwo niż ogniwa wysokotemperaturowe. Ta technologia ma jednak pewne wady, a podstawową jest konieczność stosowania czystego wodoru.