Roky předtím, než David Hasselhoff předvedl svou formu na Baywatch, řídil Pontiac Trans Am na Miami Vice. Seriál se točil kolem Michaela Knighta a jeho uměle inteligentního vozidla KITT. Tohle auto bylo snem každého teenagera, který si udělal řidičák. Dosahoval rychlosti až 300 mil za hodinu. Měl hlas, který zněl jako hlas moudrého dědečka. Bylo to dokonalé auto snů.
Má to ale háček. KITT nejezdil na benzín. Ve scénáři dostal motor na vodíkové palivo. To umožnilo Knightovi pronásledovat padouchy po obrazovce, aniž by se musel obávat výbuchů.
Rychle vpřed o několik let. Série byla uzavřena. Hodnocení se zhroutilo. Ale myšlenka vodíku nezmizela. Politici o tom začali mluvit jako o kouzelné kulce. Říkali, že nahradí uhlí a ropu. Řekli, že to vyřeší naši energetickou krizi. V roce 2003 vyčlenil George W. Bush 1,2 miliardy dolarů na vyřešení tohoto problému. Chtěl, aby se vodík stal standardním palivem pro Američany.
Na papíře to dává smysl. Vodík pohání slunce. Je to nejhojnější prvek ve vesmíru. Můžeme ho vyrobit z vody. Hoří čistě. Žádný smog. Žádné skleníkové plyny.
Tak proč to nezaujalo trh?
Myslete na rez. Rez ničí kov. Vodík dělá to samé. Dělá kov křehkým. Snižuje pevnost konstrukce. Požírá karoserii jako termiti ve dřevě. Pokud chcete, aby se vaše auto nerozpadlo, vodík je oříšek.
Problém s vodíkovými palivovými články
Hlavním problémem technologie vodíkových palivových článků je životnost. Tradiční spalovací motory jsou odolné. Dobře zvládají teplo a tlak. Vodíkové palivové články fungují jinak. Pracují při nižších teplotách, ale stále čelí materiálním problémům.
Kovové součásti degradují. Není to jen nepříjemnost. To je základní inženýrská bariéra. Auta by měla vydržet dlouho. Pokud nádrž zkoroduje, auto přestane jezdit. Většina výrobců proto zůstává u baterií nebo tradičního benzínu.
Příslib vodíku byl jasný. Čistá energie. Neomezená nabídka. Nulové výfukové emise. Ale realita je chaotická. Neexistuje žádná infrastruktura. Skladování je obtížné. Materiály jsou vrtošivé.
Stále čekáme, až technologie dožene humbuk. Do té doby zůstává KITT fikcí. Skutečná auta ale zůstávají na benzín.
Neviditelný nepřítel uvnitř kovu
V současné době se zabýváme vysoce pevnými slitinami. Ocel. Kompozity na bázi niklu. Něco, co zpevní váš podvozek a zabrání kolapsu zavěšení. Atomy vodíku se nestarají o strukturální integritu. Prostě se dostanou dovnitř.
Vědci o tom vědí již od roku 1875. Fyzice procesu stále plně nerozumí. Co víme jistě je, že vodík difunduje. Šíří se to. Zejména při vysokých teplotách. Jakmile jsou uvnitř, atomy se spojí do párů. Stávají se z nich molekuly. Skrývají se v mikroskopických trhlinách uvnitř kovové mřížky.
Tlak rychle narůstá.
Pevnost v tahu klesá. Pak se kov rozbije. Bez varování. Žádná rez. Prostě čistý úlet.
Vědci nedokážou předpovědět, kde se to stane příště. Počítačové simulace ukazují tento proces v reálném čase. Závažnost závisí na typu slitiny a okolní teplotě. Je to tichý zabiják konstrukčních součástí.
“Vodíkové křehnutí se stalo metlou takových objektů, jako jsou letadlové lodě, bitevní lodě, letadla, kosmické lodě a jaderné reaktory.”
Sázky byly vždy vysoké. V roce 1985 byl britský voják rozdrcen k smrti. Anglické šrouby amerických houfnic ráže 155 mm selhaly. Drželi distribuční mechanismus pro zvedání a spouštění zbraně. Šrouby praskly pod tlakem výstřelu. Vodíková křehkost způsobila, že byly příliš křehké, aby vydržely nárazy. Voják se ocitl pod troskami. O rok dříve praskly šrouby tanků M1 Abrams. Stejný problém.
To platí nejen pro vojenskou techniku. Automobilový průmysl je tím znepokojen. Zejména segment vozů na vodíkový pohon.
Palivové články a problém koroze
Vodíková auta používají palivové články. Chemie je jednoduchá. Vodík se setkává s kyslíkem. Získáte teplo. Dostanete elektřinu. Jediným výfukem je vodní pára. Čistě. Efektivní.
Ale infrastruktura je špatná. Kovové součásti jsou zranitelné.
Infiltrace začíná v továrně. Chromování. Svařování. Frézování. Lisování. Všechny tyto procesy zavádějí vodík do kovové matrice. Tím věc nekončí. Řízení auta dále saturuje kov. Vodík uniká do palivových nádrží. Požírá kuličková ložiska. Ničí zásobníky palivových článků.
Díly selžou bez varování.
Když jedete 70 mph na dálnici, myslíte na prasklinu v palivovém potrubí. Nebo o selhání ramene zavěšení. Náklady na opravy jsou astronomické. A riziko je smrtelné.
Koncepce vodíkového auta zatím nevzdávejte. Vědci v Německu sledují pohyb atomů. Mapují trasy. Cílem je vytvořit materiály odolné proti křehnutí. Nové slitiny, které odpuzují vodík.
Vědci také experimentují s tepelnými řešeními. Neustálé zahřívání zachycených atomů. Udržujte je v pohybu, aby se neusazovaly a nevytvářely oblasti vysokého tlaku.
Lepší porozumění vede k lepšímu inženýrství. Palubní palivové nádrže, které se neznehodnocují. Komponenty, které dlouho vydrží.
Jsme blízko vyřešení této hádanky. Věda o materiálech dohání ambice.
Bude budoucnost automobilové výroby založena na plynu?
Proč se stále vracíme k vodíku? Toto je hustá energie. Nízká hmotnost. Žádné uhlíkové emise z výfuku. Skladování je ale náročné. Tanky jsou těžké. Kov neustále selhává.
Průlom nebude v motoru. Bude v hutnictví.
Pokud se nám podaří zastavit difúzi, můžeme bezpečně používat vodík při vysokém tlaku. Budeme schopni stavět lehčí auta. Auta, která jezdí dále na stejné čerpací stanici. Nejsou potřeba žádné nabíjecí stanice. Pouze plnicí čerpadlo.
Věda jde rychle. Simulace jsou stále přesnější. Testování materiálů je stále přesnější.
Uvidíme vodíková auta. Nebudou vypadat jako dnešní prototypy. Budou vypadat jako běžná auta. Ale pod kapotou budou nádrže a potrubí jiné. Vyztužené. Udržitelný.
Do té doby hlídáme šrouby. Dáváme pozor na tanky. Čekáme, až se kov pohne vpřed.
