Mercedes na wodór – prezentacja z tygodnika „Motor” z 1982 roku

Mercedes zasilany wodorem – oczywiście zamiast benzyny, gdyż zarówno z wody, jak i z gazu miejskiego daje się uzyskiwać wodór, gaz palny, co gorsza – wybuchowy.

Właśnie wodór zbiera się podczas procesu ładowania akumulatora w poszczególnych jego ogniwach i dlatego producenci tych źródeł energii tak usilnie przestrzegają przed zbliżaniem się do akumulatorów z otwartym ogniem.

Kto raz tego nie posłuchał, a jakoś przeżył (ostatecznie ilość wodoru w akumulatorze jest ograniczona), ten pamiętać będzie, że wodór jednak wybucha. Gdy postępować z nim w sposób właściwy – staje się doskonałym paliwem mającym jedną tylko wadę: ciężko je przechowywać.

Wodór przewozić można w postaci gazowej, ale jest to tylko możliwość teoretyczna. Nie wyobrażamy sobie przecież zbiornika-sterowca ciągniętego na linie za każdym samochodem. Do tego dochodzą jeszcze względy bezpieczeństwa.

Można też pokusić się o przewożenie wodoru w postaci płynnej. Trudność polega wówczas na tym, że wodór staje się płynny dopiero w temperaturze -253°C. Zbiornik musiałby więc mieć bardzo grubą izolację termiczną, coś w rodzaju wielkiego termosu. Również i w tym przypadku dość znaczne jest niebezpieczeństwo wybuchu.

Pozostaje już tylko trzecia możliwość – „opakowywanie” atomów wodoru w porowatą substancję wykonaną z metalu, jak np. magnez, stop magnezu z niklem czy żelaza z tytanem. Siatka krystaliczna z takiego materiału jest w stanie, w zależności od użytego metalu, związać od 1 do 3 atomów wodoru na każdy atom materiału siatki. Proces tankowania takiego zbiornika trwa kilkanaście minut i wytwarza się przy tym pewna ilość ciepła, którą trzeba odprowadzić.

Od czego jednakże pomysłowość ludzka. Skoro do pobierania wodoru z tego dziwnego opakowania trzeba dostarczać ciepła, cóż prostszego niż wykonać uniwersalny wymiennik pobierający podczas jazdy ciepło od układu wydechowego, a chłodzony przy tankowaniu zimną wodą doprowadzaną i odprowadzaną przez 2 dodatkowe węże.

W ramach zakrojonej na szeroką skalę akcji poszukiwania nowych rodzajów paliw, firma Daimler-Benz wprowadziła do eksploatacji 10 samochodów zasilanych czystym wodorem i 5 – mieszaniną wodoru z benzyną. W tym ostatnim przypadku układ elektroniczny zwiększa udział benzyny w mieszance w miarę zwiększania obciążenia silnika, tak że przy pełnym otwarciu przepustnicy silnik pracuje na czystej benzynie, a przy obrotach biegu jałowego - na czystym wodorze. Zaletą tego rozwiązania jest uzyskiwanie spalin o mniejszej zawartości związków szkodliwych, zwłaszcza podczas jazdy z częściowym obciążeniem.

Wodór, występujący w mieszance w ok. 50% przy najczęściej spotykanym stanie obciążenia silnika, pozwala na spalanie go z dużymi nadmiarami powietrza. Stąd oszczędność paliwa sięgająca do 20%, jeśli odnieść ją do wartości opałowej paliwa. Fakt, że samochód ma zbiornik na benzynę działa uspokajająco na kierowcę, każdy błąd w układzie zasilania wodorem staje się niegroźny, gdyż można przejść natychmiast na jazdę na benzynie.

Gorzej z samochodami na czysty wodór. Tu kierowca zdany tylko na jeden rodzaj paliwa i… jedną tylko eksperymentalną stację tankowania. Nic dziwnego więc, że eksperyment przeprowadzany jest w Berlinie Zachodnim, z racji niewielkich odległości jakie można tam pokonywać.

Zasięg samochodu jest zresztą ograniczony do 150 km. Trzy zbiorniki wodoru ważą po 140 kg każdy, a łączna ilość zawartego w nich paliwa odpowiada... 19 litrom benzyny. Nawet, gdyby powiodły się próby nad zbiornikami udoskonalonego rodzaju i tak samochód ze zbiornikiem tzw. typu hybrydowego będzie musiał wieźć ze sobą ciężar co najmniej 10-krotnie większy, niż w przypadku napędu benzyną. Wydawałoby się, rzecz nie do przyjęcia. Tymczasem jest to rozwiązanie ciągle jeszcze korzystniejsze ciężarowo niż napędzanie samochodu energią elektryczną z akumulatorów.

Przy eksploatacji na czystym wodorze konieczny okazuje się wtrysk wody do komór spalania. Zużycie tego dodatkowego płynu jest dość znacznie - ok. 10 litrów na 100 km. Cóż jednak znaczy ten 20-kilogramowy zbiorniczek przy masie zbiornika głównego. Wtryskiwanie wody zapobiega, jak się okazuje, detonacyjnemu spalaniu, a także uniemożliwia cofanie się płomienia do rury ssącej, co przy zasilaniu wodorem ma niejakie znaczenie.

Pytanie najważniejsze, skąd brać wodór, choćby nawet tylko do samochodów doświadczalnych? Otóż okazuje się, że nie trzeba budować żadnych rurociągów i sieci przesyłowych, stacja tankowania wytwarzać może wodór we własnym zakresie, rozkładając gaz miejski. Głównym elementem wyposażenia chemicznego jest przy tym „siatka molekularna”, która wyłapuje cząsteczki wodoru.

Prowadzi się również doświadczenia nad uzyskiwaniem wodoru w garażu użytkownika, również poprzez rozkład gazu miejskiego bądź też elektrolizę wody i jej zamianę na wodór i tlen. Na razie te sposoby wystarczają.

Gdyby jednak w wyniku ograniczenia dostaw benzyny miało kiedykolwiek dojść do szerszego stosowania wodoru, nie wystarczyłoby gazu miejskiego i pozostałaby tylko elektroliza Do niej z kolei trzeba by znacznych ilości prądu elektrycznego. Naukowcy duże nadzieje wiążą w tym przypadku z ogniwami słonecznymi.

Ale to muzyka przyszłości. Na razie zbiera się doświadczenia podstawowe, mające udowodnić, że napęd wodorem jest w pełni możliwy i – przy zachowaniu odpowiednich środków bezpieczeństwa – także w pełni bezpieczny.

Tekst: Tomasz Sobiecki; „Motor” 26/1982