Gorivo budućnosti

This is the HTML version on my article published in Tjednik, 1998;53:60-1


Piše: Dr.sc. Zdenko Franić
franic@imi.hr


Koncept gorivih ćelija kao kao da je djelo pisaca znanstvene fantastike. Gorive ćelije su učinkovite, nemaju rotirajućih dijelova, pri radu ne stvaraju buku, niti zagađuju okoliš, jer je otpadni produkt procesa stvaranja energije voda. Davnašnji je to san elektrokemičara, koji kombinira prednosti strojeva s unutarnjim sagorijevanjem s prednostima baterija. No, takve ćelije ne samo da postoje, već više od tri desetljeća i proizvode električnu struju potrebnu za pogon satelita i svemirskih brodova. Glomaznost, te vrlo visoka cijena (uostalom kao i svega u svemirskoj tehnologiji) na zemljinoj je površini limitirala njihovu uporabu na svega nekoliko egzotičnih aplikacija. Kad bi bile manjih dimenzija, mogle bi se rabiti za upogonjenje automobila. Nove tehnologije ukazuju na jeftinija i učinkovitija rješenja, te najavljuju da njihovo vrijeme tek dolazi. Kao i u baterijama, električna struja se u gorivim ćelijama proizvodi kemijskim reakcijama, te se za razliku od baterija mogu gotovo neograničeno mnogo puta ponovo napuniti.

Prihvatljiva alternativa
Gorive ćelije se najčešće spominju kao prihvatljiva alternativa koja bi mogla zamijeniti današnje motore s unutarnjim sagorijevanjem, te pokretati vozila 21. stoljeća. One naime imaju znatne prednosti u odnosu na pogon vozila električnom strujom kakav npr. razvija General Motors. Pogonsko gorivo takvih ćelija najvjerojatnije će biti vodik, iako su moguća i druga rješenja. Vodik u elektrolitu kemijski reagira s atmosferskim kisikom, pri čemu se između elektroda stvara razlika potencijala, odnosno električni napon. Poseban tehnički problem bio je načiniti kruti elektrolit koji sadrži pokretne H+ ione. To je uspješno riješila kanadska tvrtka Ballard Power System koja je dizajnirala tzv. PEM (proton-exchange membrane) gorivu ćeliju u kojoj kao elektrolit služi tanka membrana od polimera zvanog nafion. Glavna poteškoća pri uporabi gorivih ćelija u automobilima jest sigurno skladišenje vodika. Iako se vodik može komprimirati u spremniku, postoji bojazan da bi u slućaju neke nezgode moglo doći do eksplozije komprimiranog plina. Naime, još je uvijek, barem u USA, živo kolektivno sjećanje na katastrofu njemačkog cepelina Hindenburg iznad mjesta Lakehurst u državi New Jersey, iako se dogodila daleke 1937. godine. Tada je u eksploziji vodika, koji je kao plin lakši od zraka držao cepelin u zraku, poginulo 36 ljudi. Uz sigurnosne probleme, problem je i to što proizvođači automobila moraju relativno brzo donijeti stratešku, ali poslovno izuzetno rizičnu odluku o tome koje će gorivo u nešto daljoj budućnosti zamijeniti benzin i naftu. Teško je pak očekivati da će to proteći bez otpora naftnih kompanije koje se neće olako odreći profita, ali i geostrateškog pa i političkog utjecaja kakav danas imaju. Možda je upravo to razlog što su automobilske industrije onih zemalja, koje nemaju niti jake naftne kompanije niti vlastita nalazišta nafte, najviše napredovale u razvoju gorivih ćelija. U poslijednje su dvije godine japanska Toyota i njemački Daimler-Benz već predstavili svoja pokazna vozila na gorive ćelije. Toyota je riješila problem uskladištenja vodika tako što je vodik "uskladištila" u obliku nekih hidrida (spojevi metala s vodikom). No, da i Daimler-Benz misli dugoročno i ozbiljno svjedoči njegova suradnja s tvrtkom Ballard, u koju je uložio sumu od 450 milijuna dolara, postavši tako vlasnikom 25% cijele tvrtke. Naime, kako se za Ballardovu tehnologiju interesiraju i drugi, poimenice General Motors, Honda, Nissan, Chrysler, Volkswagen i Volvo, Daimler-Benz ih je učinkovito preduhitrio. Toyota i Daimler-Benz također istražuju i tehniku proizvodnje vodika razgradnjom metanola. Iako je i to prihvatljivo rješenje s aspekta zaštite okoliša, umjesto benzinskih postaja, bile bi potrebne mreže punionica metanola, što ovo rješenje ne čini toliko atraktivnim

Mikro- gorive ćelije
Za razliku od rješavanja problema automobilske industrije, izumitelj Robert Hockaday iz Los Alamosa imao je doslovce "mnogo manje" ambicije. Njegova je ideja bila minijaturizirati gorive ćelije, kako bi potrebnom energijom snabdijevale celularne telefone. Baterije celularnih telefona istroše se nakon samo nekoliko sati razgovora, dok u standby režimu traju tek nešto dulje. Hockaday smatra da može načiniti gorivu ćeliju koja bi davala dovoljno energije za čak 100 sati razgovora, te se potom ponovo napuniti dodavanjem neznatne količine alkohola. Hockaday, koji je bio zaposlenik Odjela za lasere X- zraka u Los Alamos National Laboratory, se počeo intresirati za gorive ćelije prije dvadesetak godina, kada se o celularnim telefonima još nije niti razmišljalo. Fascinirala ga je sličnost gorivih ćelija s biološkim sustavima, budući da one poput živih bića uskladišćuju energiju u ugljikovodicima, a usputni proizvodi oksidacije jesu voda i ugljični dioksid. Prije tri godine dao je otkaz, te se potpuno posvetio svojim istraživanjima. Godine 1995. brojnim je poboljšanjima proširio svoj patent gorive ćelije još iz 1984. godine. Ti su mu rezultati pomogli da sklopi ugovor sa svojim bivšim poslodavcima, temeljem kojem mu je omogućeno korištenje izuzetno dobro opremljenih istraživačkih laboratorija u Los Alamosu. Za Hockadayeva se istraživanja nedavno zainteresirao i poduzetnik Marvin Maslow, direktor tvrtke Manhattan Scientifics. Iako je neobično da se znatnija sredstva ulažu u istraživanja jednog jedinog čovjeka, Hockaday je sredinom siječnja 1998. godine dobio potporu od čak milijun dolara. Ukoliko se mikro-gorive ćelije pokažu učinkovite, otvorila bi se mogućnost proboja na doslovce globalno tržište, dok bi profiti bili nesagledivi. Procjenjuje se naime da je tržište telefonskih baterija vrijedno milijardu dolara godišnje. Za sada, Hockadayeva goriva ćelija ima snagu samo 1 miliwatt (mW), no on procjenjuje da bi za oko šest mjeseci napornog rada bio u stanju konstruirati ćeliju snage 300 mW, dovoljno za celularne telefone u standby režimu. Za godinu dana Hockaday se pak nada da bi dosegnuo granicu od 4 W, dovoljno za punu operabilnost celularnog telefona. Tada bi tvrtka Manhattan Scientifics započela pregovore s telefonskim ili elektroničkim kompanijama kako bi tijekom 1999. godine mikro-gorive ćelije izbacila na tržište. Poslije toga Hockaday se planira pozabaviti dizajniranjem gorivih ćelija za prijenosna računala i ostale elektroničke naprave gladne energije, čime bi se dobila autonomnost djelovanja. Kako su u konačnici za uspjeh cijelog projekta bitne jednostavnost i cijena, Hockaday se pobrinuo da se njegove gorive ćelije mogu doslovce tiskati, vrlo jednostavnim postupkom, u biti tehnikom litografije. Detalje je, naravno, patentirao. S gotovo eksponencijalnim rastom tržišta prijenosne elektronike, Hockaday kaže da će nastaviti raditi ono što mu najbolje leži: inovacije. Na taj način, bit će uvijek korak ispred konkurencije. Na tržištu kapitala, za sada su ove aktivnosti vjerojatno pripomogle blagom, ali kontinuiranom rastu dionica tvrtke Manhattan Scientifics.

Chip


Croatian Line

Last Update: 5 April 1998.

[ http://mimi.imi.hr/~franic]

Webtechs Cougar Checked
Webtechs Cougar Checked!

However, please note there are some non SGML characters in text