Tańsze ogniwa wodorowe w zasięgu ręki. Zaoszczędzimy fortunę!

Pojazdy napędzane wodorem mają szansę stać się nową alternatywą dla samochodów spalinowych czy elektrycznych. Niestety wciąż technologia ta nie jest udoskonalona do tego stopnia, aby liczyć na jej masową implementację w wielu modelach aut. Naukowcy ze Szwecji przeprowadzili pewne analizy, które przybliżają nas do wizji nieco tańszych pojazdów zasilanych przez ogniwa wodorowe bez tak dużej ilości krytycznego pierwiastka – platyny.
Przykładowy pojazd tankowany paliwem wodorowym / źródło: Dr. Artur Braun (Arturbraun), Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Przykładowy pojazd tankowany paliwem wodorowym / źródło: Dr. Artur Braun (Arturbraun), Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

W czasopiśmie naukowym Journal of Power Sources pojawiła się praca badawcza uczonych z Politechniki Chalmers w Göteborgu (Szwecja) dotycząca ogniw wodorowych. Wykorzystali oni modelowanie komputerowe do sprawdzenia, czy ogniwa z ekstremalnie niskim dodatkiem platyny wciąż są w stanie gwarantować duży zasięg jazdy samochodu.

Czytaj też: Kuriozalna praktyka tchnęła życie w stare ogniwa wodorowe. Mogą działać nawet o połowę dłużej

Okazuje się platyna jest swoistym wąskim gardłem na drodze do upowszechnienia wodorowych ogniw paliwowych. Ten ultra rzadki metal szlachetny używany jest jako materiał katalityczny podczas reakcji chemicznych zachodzących w katodach. Platyna występuje w skorupie ziemskiej w bardzo małych ilościach – ledwie 4 ppb (części na miliard). Najczęściej wydobywa się ją w postaci rodzimej, w stopie z irydem lub jako rudę.

Pierwiastek jest eksploatowany z zasobów na terenie USA, Kanady, RPA, Zimbabwe czy Etiopii. Jak widzimy, jego występowanie ogranicza się tylko do kilku krajów na świecie, a zawartość w skale jest bardzo znikoma. Najbogatsze złoża zawierają najwyżej 10-30 gramów platyny na tonę skały. Tak specyficzna sytuacja związana z surowcem sprawia, że ogniwa wodorowe w obecnej formie nie będą w stanie zwojować światowych rynków.

Kopalnia platyny w Republice Południowe Afryki. Stan z 2016 roku / źródło: Ryanj93, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Ogniwa wodorowe z mniejszą ilością platyny. Na razie to tylko hipotetyczne dywagacje

Szwedzcy naukowcy podczas swoich analiz próbowali sprawdzić w sposób teoretyczny, czy ogniwa wodorowe z mniejszym dodatkiem platyny mają praktyczny sens. Jako przykład porównawczy wykorzystano model Toyoty Mirai, której ogniwo paliwowe jest zbudowane z 370 komórek o powierzchni 237 centymetrów kwadratowych, ma moc 114 kW i obciążenie platyną w katodzie na poziomie 0,31 mg/cm2.

Czytaj też: Powstały tanie ogniwa wodorowe. To kolejny krok w kierunku nowych źródeł energii

Symulacje różnych scenariuszy wykazały, że istnieje potencjał aplikacyjny dla ogniw paliwowych z dodatkiem platyny jedynie 0,01 mg/cm2. Jednym z warunków byłoby to, aby konstruować ogniwa z większej liczby komórek. Co ciekawe, pomimo zwiększonych nakładów ilość wykorzystanej platyny byłaby wciąż bardzo mała, co generowałoby redukcję kosztów produkcji ogniwa o kilkadziesiąt procent.

Czytaj też: Wodorowe ogniwa paliwowe doczekały się przełomu. Dzięki nowemu składnikowi są znacznie tańsze

Niemniej jak przyznaje dla PV Magazine Tatiana Santos, jedna z autorek artykułu, wyniki badań wciąż są tylko hipotetycznym modelem. Na drodze do finalnego zastosowania tego rozwiązania będzie czekać naukowców jeszcze wiele wyzwań. Powyższa praca uczonych chociażby nadal nie odpowiada na podstawowe pytanie: czy ogniwa z katodami o niskim obciążeniu platyną w ogóle da się produkować na masową skalę?