Palivový článek

Jeden z další alternativních zdrojů je použití vodíku, který má vysokou účinnost a bude ho vždy dostatek. Ne jako ropy, které bude nedostatek už kolem roku 2010. Proto se palivový článek brzy využije pro pohon automobilů a ne jako dosud pouze pro raketoplány. Vodík je součástí vody a dá se z ní velice špatně uvolnit. K rozbití této vazby je potřeba hodně energie a zdá se, že se nevyplatí používat vodík pro pohon automobilů, protože to bude ztrátové. Ale řešení se vždy najde. Každá elektrárna má nadbytek elektřiny a protože se nedá uskladnit dalo by se jí využít k rozbití molekuly vody na vodík a kyslík. A zároveň by se tak elektřina uskladnila a později dala využít. V případě vysokého nadbytku elektřiny by i cena vodíku klesala a byl by všude dostupný. Další způsob jak zajistit vodík je v jaderných reaktorech, kde při vysokých teplotách se voda sama rozloží. A ještě jeden způsob, který je zatím ze vzdálené budoucnosti. Pomocí genetického inženýrství se budou moci vytvořit mikroorganismy, které by získávali energii ze slunečního záření a rozkládali vodu. Skladování vodíku se bude za pomocí hydridů. Jde o kovy nebo jejich slitiny, které jsou schopné uložit v 1 kg kovu až 200 litrů vodíku za nízkého tlaku a jsou tak bezpečné pro člověka. Klasické spalování vodíku by se nemělo používat, protože vzduch obsahuje nejenom kyslík, ale také dusík. Do vzduchu by se tedy vylučovali nejen vodní páry, ale také nebezpečné oxidy dusíku. Mohl by se v tom případě použít systém známý už z raketoplánů Apollo. V němž se vodík a kyslík slučují na speciálních elektrodách či membránách za vzniku elektrického napětí. Účinnost toho palivového článku je v posledních typech až 70%, což je téměř nevídané. Jedna z prvních automobilových společností, která se této myšlenky chopila je firma OPEL.

První z těchto automobilů je Opel Zafira.
Hlavní součástí celé technologie je kromě tepelných výměníků a chladičů vody také sada palivových článků. Je to blok dvou stovek do série zapojených článků, který je svými rozměry srovnatelný s rozměry dnešních spalovacích motorů. V něm dochází k řízené elektrochemické reakci vodíku a kyslíku, při níž se vytváří elektrická energie. Jediným odpadem je teplo a obyčejná voda. V závislosti na provozních podmínkách dává soustava palivových článků při konstantním zatížení výkon 109 koní, špičkově ovšem až 163 koní. Vznikající stejnosměrný elektrický proud se v elektronické řídící jednotce mění na proud střídavý o napětí 250 až 380 Voltů, kterým je napájen třífázový asynchronní motor o výkonu 75 koní. Ten pohání přední kola vozu. Vodík, který je potřebný pro práci zabudovaných palivových článků je uložen ve zkapalněném stavu v nádrži z ušlechtilé oceli při teplotě mínus 253 stupňů Celsia. Nádrž je izolována několika vrstvami skelné tkaniny, která má stejné termoizolační vlastnosti jako devět metrů silná izolace z pěnového polystyrenu. Její objem je 75 litrů, což postačuje pro uchování přibližně pěti kilogramů vodíku. Nádrž je umístěna pod zadními sedadly před zadní nápravou a umožňuje vozu dojezd přibližně 400 km. Při maximálních výkonových požadavcích pomáhají živit pohonnou jednotku ještě další vysokonapěťové akumulátory uložené pod podlahou tzv. zavazadelníku. Tam je také uložen kompresor (dodávající kyslík do palivových článků) a katalytická spalovací komora, ve které vyhoří zbytkové plyny (vznikající při elektrochemické reakci v palivových článcích).

Princip chemické reakce se neliší od akumulátorů popsaných u verze - elektromobil. U palivových článků ovšem látky nutné k chemické reakci nejsou uloženy, ale dodány zvenčí. Obě elektrody jsou spojeny membránou, která propouští jádra vodíku, nikoli však elektrony. Po průchodu stěnou článku reagují ionty vodíku s kyslíkem na vodu. Během reakce vzniká elektrická energie používaná k pohonu elektromotoru. Vodík nutný k reakci se získává přeměnou metanolu. Celé hnací ústrojí sestává z elektroniky, měniče metanolu (kompresoru/expandéru). Akumulátory jsou vřazeny jako výkonová rezerva a pro uložení rekuperované energie během brždění.Pohon předních kol, maximální rychlost 160 km/h. Zrychlení z 0 na 100 km/h za 16 vteřin není žádný dobrý čas, ale pokud bereme v potaz, že tento automobil má hmotnost přes 1600 kg, tak je to zrychlení dostačující.