- Priemyselný dizajn a konštrukcia

Vodíkom poháňaný RC model autíčka


Bezpečnosť vodíku v automobiloch

 

Výskumníci už prišli napríklad na to, ako vodík skladovať v aute. Vyvinuli ľahšie nádrže, v ktorých sú piliny železa a titanu. Tie pri tankovaní nasávajú vodík ako špongia, zároveň sa tým odstraňuje nebezpečenstvo výbuchu.

 

Z ekologického hľadiska vodík pri spaľovaní vytvára vodu, nezamoruje teda vzduch. Na našej planéte sú priam nevyčerpateľné zdroje vodíka. Viaže sa s kyslíkom a vytvára vodu. A po jeho zhorení vzniká znovu voda. Vodík má všetky predpoklady nahradiť benzín, naftu, uhlie a z veľkej časti aj elektrickú energiu. Je to každopádne výzia budúcnosti získavania náhradného zdroja energie potrebné pre ľudstvo.

Vodík sľubuje otvoriť novú éru v dejinách ľudstva. Zbavil by nás starostí o energiu a pritom neznečisťoval planétu. V raketách už dnes slúži vodík na pohon, v dohľadnej budúcnosti poslúži aj veľkým oceánskym lodiam, lietadlám a vlakom a napokon naplní nádrže áut. S vodíkom sa počíta ako s palivom pre priemyselné pece, na varenie v domácnosti, na kúrenie a osvetľovania, raz naň napojíme chladničky a klimatizáciu. Od základu zmení hutníctvo. Mocný vodík sa stane všemocným...., no ľahko sa môže stať že jeho potencionálnu energiu, ľudstvo zneužije voči sebe na výskum a výrobu vojenských zbraní, čo niektoré štáty sveta svojím výskumom už naplnili. 

 

V dnešním článku si stručně přiblížíme otázky bezpečnosti vodíkových aplikací.

Téměř všechny paliva jsou nějakým způsobem nebezpečná. Dalo by se s nadsázkou říct, že to je právě ta vlastnost, pro kterou se využívají.

 

Vysoká hustota energie, hořlavost a výbušnost jsou vlastnosti, které jsou společné všem druhům paliv. Skladování takových paliv v prostoru vozidla představuje riziko vznícení případně výbuchu paliva vně spalovací komory tepelného motoru nebo palivového článku. Vodík není v tomto ohledu výjimkou, přesto je jeho chování v mnoha ohledech velmi odlišné od stávajících fosilních paliv.

  • Vodík tvoří spolu se vzduchem hořlavou a výbušnou směs v širokém rozsahu koncentrací (4 - 75 % objemu pro hořlavou směs a 19 - 59 % objemu pro výbušnou směs).
  • Při rychlé expanzi může dojít k samovznícení.
  • Vodík má velmi nízkou zápalnou energii, již velmi malý elektrostatický náboj (0,02 J) může iniciovat vzplanutí paliva.
  • Nízká viskozita a malá velikost vodíkové molekuly kladou zvýšené nároky na utěsnění palivové soustavy.
  • Únik vodíku není možné rozpoznat lidskými smysly.
  • Velmi nízká hustota plynu napomáhá rychlému rozptylu do okolí a tedy k rychlému snížení koncentrace pod zápalnou mez.
  • Nebyly zjištěny toxické účinky na člověka, při hoření nevznikají toxické zplodiny.
  • Za denního světla není vodíkový plamen téměř viditelný.

Přestože většina výše uvedených parametrů je z hlediska bezpečnosti oproti běžným palivům méně příznivých, mnoho praktických zkoušek prokázalo menší destrukční účinky vzplanutí vodíkové nádrže na vozidlo i menší riziko pro posádku. Na následujícím obrázku je test úniku a následného vznícení vodíku vs. benzínu.

bezpecnost

Při destrukci nádrže stoupá vodík díky své nízké hustotě velmi rychle vzhůru a případný požár vzniká ve větší míře vně vozidla. K zvýšení bezpečnosti paradoxně přispívá i menší množství paliva skladovaného ve vozidlech. Bezpečnost se dá dále zvýšit vhodným umístěním skladovací nádrže (například na střechu).

U konvenčních skladovacích systémů je vodík skladován v nádobách za velmi nízkých teplot případně za vysokých tlaků. Takovéto systémy jsou velmi náchylné na porušení pláště skladovací nádoby. Při mechanickém poškození nádoby může dojít ve velmi krátké době k úniku celého obsahu nádrže a k případnému vzplanutí nebo výbuchu.

Při skladování vodíku v kryogenní nádrži dochází vlivem přestupu tepla k pozvolnému odparu. V případě, kdy je odpařený vodík jednoduše vypouštěn do atmosféry je nutné dodržet zvýšená bezpečnostní opatření, aby se zabránilo hromadění vodíku v uzavřených prostorách. Velmi nízká teplota skladovaného vodíku představuje pro člověka vážné zdravotní riziko. Při kontaktu s pokožkou může dojít ke kryogenním popáleninám, omrzlinám a podchlazením; při vdechnutí studených par potom k vážnému poškození plic. Nebezpečné mohou být i vysoce podchlazené kovové části palivového systému, při manipulaci s takovými částmi systému je nezbytné používat ochranné rukavice.

U alternativních systémů skladování vodíku je vodík vázán ve struktuře materiálu; při poruše pláště nádrže tedy nedochází k rychlému úniku vně nádrž vozidla.


Na závěr je třeba připomenout, že využívání vodíku není novinka posledních let. Ve velkém množství je spotřebováván například v ropných rafinériích při výrobě benzínů nebo v potravinářství při ztužování tuků. Relativně nové je pouze jeho používání jako energetického nosiče. Velké množství dopravních prostředků v rámci demonstračních projektů na celém světě (Cute, HyFleet:Cute, ...) denně prokazuje, že je vodík pro tyto účely dostatečně spolehlivé a bezpečné palivo.

 

Zdroj: http://www.hytep.cz


Všetky práva vyhradené. Kopírovanie textu a obrázkov je povolené len so súhlasom XTREAM a.s. a uvedením zdroja www.xtream.sk