Budoucnost ve jménu fenoménu H2: Honba za nulou

Je na prvním místě periodické tabulky. Je nejhojněji zastoupeným prvkem v celém vesmíru, a proto i přirozeně dokonalým palivem (budoucnosti), třebaže Toyota s ním začala pracovat už před 30 lety… Vodík..

Psal se rok 1992, tehdy mladoboleslavská Škodovka ještě vyráběla Favority, když Toyota začala souběžně zkoumat technologie hybridního, vodíkového a elektrického pohonu. O čtyři roky později se veřejnosti představil první vůz na palivové články, postavený na původním modelu Toyoty RAV4.

Uběhlo 30 let.

Dnes jako jedna z mála nabízí čtyři elektrická řešení: plně hybridní vozy, plug‑in hybridy, bateriový elektrický pohon a vodíkový elektrický pohon. Vodíková technologie je postavena na staletém postupu reverzní elektrolýzy vody.

Palivové články využívají vodík, který se slučuje s kyslíkem získávaným ze vzduchu. Touto jednoduchou chemickou reakcí se vyrábí elektřina pohánějící vozidlo. A je jedno, jestli jde o vodíkový automobil Mirai, vodíkový autobus SORA nebo vodíkový vlak FCH2RAIL.

Všechny stroje čistí vzduch a jediné „emise“ představuje čistá voda. Palivový článek sestává ze dvou elektrod a membrány, přes kterou pronikají pouze kladně nabité kationty vodíku H+ . Protony vodíku se slučováním s aniony kyslíku O2 mění ve vodu.

Elektrony jsou přesměrovány do elektrického obvodu, čímž vzniká proud k pohonu vozidla. Za každých ujetých 10 000 km vyčistí Mirai vzduch pro jednoho člověka na celý rok.

Palivové články mají velmi jednoduchou konstrukci – jsou složeny ze dvou elektrod a polymerové elektrolytické membrány.

Za hranice (ne)možného

Alternativní a nízkoemisní pohony Toyoty mají i vlastní kampaň. Beyond Zero (Za nulou). A na podzim na ni naváže i stejnojmenná roadshow, kdy budou u dealerů v rámci nízkoemisních pohonů k vidění Corolla Cross s nejnovějším hybridem 5. generace.

RAV4 plug-in hybrid, vodíková Mirai a elektromobil Toyota bZ4X. Tedy všechny čtyři typy pohonů. K testovacím jízdám budou pro zájemce připravené RAV4 plug-in hybrid a Toyota Mirai. „Beyond Zero pro nás znamená, že chceme jít za hranice toho, co nabízí běžná automobilka.

Naše starost o planetu nekončí tím, že uděláme technologicky nejvyspělejší auto na trhu. Chceme jít za hranice nulových emisí a nabídky veškerých možných alternativních pohonů,“ říká marketingový manažer české Toyoty Michal Velička.

Honba „za nulou“ představuje závazek automobilky být uhlíkově neutrální – do roku 2030 chce značka nabízet 30 různých modelů s nulovými emisemi, a do roku 2035 bude v Evropě prodávat výhradně auta s nulovými emisemi.

Uhlíková neutralita přitom znamená kompletní přístup zaměřený na vynulování celkových emisí CO2 napříč celým životním cyklem vozidla – včetně výroby, distribuce, provozu, recyklace a konečné likvidace. A cesta k tomu vede před elektřinu a vodík.

Toyota Mirai sdílí s hybridními modely 80 % komponent!

Jak funguje palivový článek

Palivové články mají velmi jednoduchou konstrukci – jsou složeny ze dvou elektrod a polymerové elektrolytické membrány. Polopropustná membrána umožňuje pouze prolínání protonů, kdy kationty vodíku proudí ke katodě, kde reagují s anionty kyslíku.

Elektrony z anody jsou přesměrovány do vnějšího elektrického obvodu, čímž vzniká proud potřebný k pohonu vozidla. Palivové články jsou bezúdržbové a nepodléhají opotřebení. Na rozdíl od hybridů vodíkové automobily nepoužívají spalovací motor.

Sestava palivových článků produkuje veškerou elektřinu nezbytnou k pohonu automobilu, kdy čerpá vodík z trojice zásobníků zabudovaných pod podlahou vozidla. A zatímco hmotnost baterie elektromobilu s podobným výkonem činí 700 kg, vodíková Toyota Mirai 2. generace ve svých zásobnících převáží celkem 5,6 kg paliva.

Tankování zabere 5 minut a podle odborníků z celého světa by do roku 2030 měl počet vodíkových čerpacích stanic narůst 100násobně ze 450 na 45 000.

Toyota v lednu 2022 zahájila výrobu modulů 2. generace, postavených na vlastním pokročilém systému palivových článků.

Evropská výroba modulů palivových článků 2. generace

To, že se Toyota vývojem a výrobou vodíkových palivových článků zabývá letos přesně 30 let, má další výsledky. V lednu 2022 zahájila v Bruselu výrobu modulů 2. generace, postavených na vlastním pokročilém systému palivových článků. Nový systém, přepracovaný do kompaktnějších a lehčích modulů, rovněž vykazuje vyšší energetickou hustotu.

Moduly s napětím 400 až 750 V jsou navíc k dispozici ve dvou variantách, buď v podobě krychle, nebo jako plošší obdélníkové kusy, se jmenovitým výkonem 60 nebo 80 kW. Najdou uplatnění u všech firem, které vyvíjejí a vyrábějí produkty na palivové články. A to napříč různými druhy dopravy, jako jsou například nákladní auta, autobusy, vlaky a lodě…

Palivový článek sestává ze dvou elektrod a membrány, přes kterou pronikají pouze kladně nabité kationty vodíku H+ . Kationty vodíku se slučováním s aniony kyslíku mění ve vodu. Elektrony jsou přesměrovány do elektrického obvodu, čímž vzniká proud k pohonu vozidla.

První vodíkové autobusy a vlaky…

Začátkem roku automobilka dodala prvních šest modulů palivových článků pro nový vodíkový vlak FCH2RAIL. Unikátní souprava kombinuje odběr elektřiny ze standardního trakčního vedení s bezemisním vodíkovým pohonem bez potřeby vnějšího zdroje. Prototypem je elektrický osobní vlak CIVIA španělského výrobce CAF, který poskytl železniční dopravce Renfe.

V květnu pak Toyota dodala i moduly palivových článků pro autobusy – konkrétně pro nový městský autobus divize Daimler Buses. Jde o druhou generaci plochého modulu o výkonu 60 kW s možností snadného zabudování do střechy autobusu společně s baterií a zásobníky na vodík.

Hlavním přínosem technologie je prodloužení dojezdu čistě elektrického autobusu v městském provozu až na cca 400 km pro klasický jednoduchý autobus a až 350 km v případě kloubového autobusu. Díky spojení baterie a palivových článků k prodloužení dojezdu odpadá potřeba dobíjení za provozu.