Ісландія однією з перших помітила потенційну загрозу і поставила перед собою амбітну мету. Невеличка європейська острівна країна має намір стати повністю незалежною від нафти та першою у світі державою, яка перейшла на водень замість пального. Ціль: 40% машин та суден перейдуть на альтернативне паливо ще до 2020 року, а до 2040 - і всі 100-відсотково.
Цей принцип не новий. Ще понад півтора століття тому британський юрист та фізик Вільям Роберт Гров писав, що "холодне горіння" кисню та водню генерує електричний струм. У 1839 він описав так звані "гальванічні газові батареї". Так було винайдено паливний елемент. Втім, незабаром двигун внутрішнього згорання зайняв основну нішу в автоінженерії. Хоча паливний елемент є значно досконалішим.
Ось як воно працює в альтернативних двигунах: водень вступає в реакцію, при цьому виділяється електрика, тепло та вода. Більше того, водень доступний практично в необмеженій кількості. Пальне, яке ніколи не буде у дефіциті, є чудовою перспективою для всієї автопромисловості.
"Паливний елемент є надзвичайно ефективним винаходом - вдвічі ефективнішим, аніж звичайний двигун. Він абсолютно безшумний і не виділяє шкідливих газів. Паливні елементи - дешеві, вони можуть бути виготовлені у будь-яких об’ємах - як живлення для комп’ютера, так і для руху автомобіля чи судна. Жоден двигун внутрішнього згорання не зрівняється з ним у цьому", - каже професор Зігфрід Кройслер.
На відміну від складних двигунів внутрішнього згорання, паливні елементи складаються всього лише з кількох нерухомих частин: двох електродів та надтонкої покритої платиною полімерної мембрани. Із вдосконаленням виробничого процесу вміст дорогої платини звели до мінімуму. Водночас ефективність паливного елемента зросла, що дозволило складати його з менших та дешевших частин.
А зараз розглянемо, як він працює. З боку аноду каталізатор на полімерній мембрані розділяє молекули водню на протони та електрони. Протони проходять крізь мембрану, а електрони - через електричне коло та живлять - в даному випадку - електродвигун. З боку катоду, молекули кисню вступають в реакцію з електронами та протонами, утворюючи воду. Таке "холодне горіння" виробляє електричний струм - приблизно один вольт на елемент.
Отож, щоб забезпечити достатнім зарядом автомобіль, сотні елементів поєднуються у так звані стеки паливних елементів. Напруга кожного окремого елемента сумується, щоб забезпечити потужність необхідну для руху автомобіля.
Чи не єдиною проблемою автомобілів на водні залишається їхній обмежений асортимент. Вони все ще не можуть досягти такої видовищності, як машини на звичайних двигунах. У науковців ще є над чим працювати.
"Нам все ще потрібно працювати над системами, які б вмістили ще більше водню. Необхідно досягти кращого наповнення пальним, щоб полегшити життя споживачеві. Ми повинні переконати його, що водень таке ж безпечне і надійне пальне як бензин чи дизель", - каже інженер-дослідник Ерхард Шуберт.
Є ще й інша проблема: у водню все ще погана репутація. Чимало автолюбителів побоюються, що найменше зіткнення може призвести до вибуху. У них водень асоціюється з водневою бомбою!
"Водень є майже настільки ж небезпечним, як і природний газ, яким ми користуємось вдома. Природний газ може вибухнути, звісно ж; він відноситься до легкозаймистих речовин. Але цю технологію використовують десятиліттями. Тож я не думаю, що виникнуть якісь проблеми з водневим паливом", - каже професор Зігфрід Кройслер.
Поставку перших автівок на паливних елементах на ринок очікують за 15 років. Ціна буде приблизно така ж, як сьогодні на машини з автоматичною трансмісією. Вартість мембран та інших компонентів постійно знижується. Кілька років тому презентаційний зразок паливного елемента коштував би тисячі євро. Сьогодні його можна придбати за півтори сотні.
Переваги новинки вже відчули на автобусах. Чимало компаній інвестують у водневий транспорт - і не лише міського призначення. Автобуси на паливному елементі вже курсують дорогами Мадрида, Лондона, Пекіна та Гамбурга - і ще більше готуються вийти у рейс.