Vetyauto

Vetyenergia

Vety on maailmankaikkeuden yksinkertaisin ja runsain alkuaine. Vaikka vety on yksinkertainen ja sitä on niin paljon, sitä ei esiinny luonnostaan kaasuna maapallolla: se on aina yhdistetty muihin aineisiin. Vety sisältää paljon energiaa, mutta puhdasta vetyä polttava moottori ei silti tuota juuri lainkaan saasteita.

Vetyenergian edut

• Vetyä saadaan vedestä jakamalla se hapeksi ja vedyksi, joten sitä on lähes rajattomasti.

• Koska vety on kaksiatominen molekyyli, palamistuotteena syntyy vain vettä. Siksi se ei tuota haitallisia kaasuja, kuten hiilidioksidia, joita bensiini- ja dieselautot tuottavat.

• Vety itsessään ei ole myrkyllistä. Siksi vety on ulosvirtauksen yhteydessä turvallisempi kuin mikään muu kaasu.

Vetyenergian haitat

• On vaikea varastoida niin suuria määriä, joita tarvitaan auton polttoaineeksi.

• Vetyä otetaan usein uusiutumattomista luonnonvaroista, kuten fossiilisista polttoaineista.

Polttokennot

Periaatteessa polttokennot ovat akkujen kaltaisia sähkökemiallisia laitteita, jotka muuttavat polttoaineen kemiallisen energian suoraan ja erittäin tehokkaasti sähköksi (tasavirraksi) ja lämmöksi, jolloin polttaminen jää pois. Toisin kuin akku, polttokenno ei tyhjene eikä vaadi lataamista. Se tuottaa energiaa sähkön ja lämmön muodossa niin kauan kuin polttoainetta syötetään.

Polttokenno koostuu kahdesta elektrodista, jotka on sijoitettu elektrolyytin ympärille. Happi kulkee toisen elektrodin yli ja vety toisen elektrodin yli tuottaen sähköä, vettä ja lämpöä. Sähkökemiallisilta ominaisuuksiltaan erilaisten materiaalien kerrokset on liitetty yhteen galvaanisen kennon muodostamiseksi. Solun ytimessä on kalvo, jonka läpi pääsevät vain varatut molekyylit. Katalysaattorilla päällystetyt kaasun läpäisevät elektrodit kiinnittyvät tähän kalvoon ja lisäävät kerroksen kummallekin puolelle. Elektrodit on puolestaan kytketty laitteeseen, joka voi hyödyntää sähköä. Vetykaasu virtaa kennon toisella puolella oleviin kanaviin ja kulkee kyseisen elektrodin läpi, kun taas sama tapahtuu happikaasulle vastakkaista elektrodia pitkin. Katalyytin kannustamana vety hapettuu edullisen kemian vaikutuksesta vetyprotoneiksi ja luovuttaa elektroninsa viereiselle elektrodille, josta tulee näin anodi. Negatiivisen varauksen kertyminen kulkee sitten pienimmän vastuksen reittiä ulkoisen virtapiirin kautta toiseen elektrodiin. Tämä elektronien virtaus virtapiirin läpi luo sähköä.

Vetyauton käytännön käyttöä koskeva ongelma ratkaistavaksi

Tärkein ongelma vetyauton käytännön käytössä ovat vedyn varastointimateriaalit. Jos siinä käytetään polttokennoa, joka tuottaa sähköä vedyn ja hapen välisestä reaktiosta, sillä ei ole merkitystä. Jos vetyä kuitenkin ruiskutetaan polttomoottoriin, sillä on merkitystä. Nyt vetyä varastoiva säiliö, jossa on suurin mahdollisuus, on menetelmä, jossa käytetään metallihydridiä. Metallihydridi tarkoittaa, että metallin ja vedyn välinen palautuva reaktio muodostaa uudenlaisen yhdisteen. Nyt vedyn varastointitekniikka, jossa käytetään vedyn varastointiyhdisteen metallia, tulee käytännön käyttöön teknisen puolen askeleen verran, mutta vedyn varastointikapasiteetti painoa kohti ei vastaa käyttäjän kysyntää, joten tätä tekniikkaa ei vielä käytetä laajalti. Siksi tämä ongelma olisi ratkaistava.