O tym, że pokłady paliw kopalnych powoli się wyczerpują raz po raz jesteśmy informowani przez środki masowego przekazu, a najdobitniej przez ceny na stacjach benzynowych. Jeszcze kilka, kilkanaście lat temu sposobem na oszczędzanie był zakup diesla, bo litr oleju napędowego kosztował przynajmniej złotówkę mniej niż benzyny. Obecnie ceny obu tych paliw praktycznie się zrównały i zakup diesla, z racji wyraźnie wyższych kosztów serwisowania, już nie do końca się opłaca.

Jakiś czas temu na łamach jednego z popularnych tygodników przeczytałem interesujący artykuł na temat ropy naftowej, państw ją wydobywających i zarabiających na niej oraz organizacjach monitorujących zasoby tego surowca. Z publikacji jasno wynikało, że tak naprawdę nikt na świecie nie jest w stanie oszacować rzeczywistych zasobów ropy naftowej i tak naprawdę nikt nie ma w tym interesu. Co więcej, kraje arabskie zaopatrujące niemal cały świat w paliwa korzystają z komfortowej dla siebie sytuacji i w sytuacjach kryzysu ekonomicznego, czy też militarnego windują ceny tego surowca do niedorzecznych pułapów, raz po raz zbijając na tym fortunę. I na dobrą sprawę cały świat, łącznie z potężnymi Stanami Zjednoczonymi, nic na taki stan rzeczy poradzić nie może. Jedynym logicznym i uzasadnionym politycznie oraz ekonomicznie wyjściem z trudnej sytuacji wydaje się być skupienie całego potencjału badawczego na paliwach alternatywnych.

I tak, niektórzy producenci stawiają na gaz ziemny, Toyota w modelach Lexus stawia na technologię hybrydową, Mitsubishi i Chevrolet na samochody elektryczne. A kto stawia na najbardziej ekologiczne z ekologicznych paliw – wodór?

Dlaczego „najbardziej ekologiczne z ekologicznych”? Otóż odpowiedź jest dziecinnie prosta – jedynym produktem ubocznym uzyskiwania energii z ogniw wodorowych jest para wodna.

Wodór jest jednym z najprostszych pierwiastków chemicznych, który na Ziemi w formie cząsteczkowej praktycznie nie występuje (no może poza drobnym wyjątkiem, jakim jest górna część atmosfery). Za to we Wszechświecie jest go pod dostatkiem: wodór wchodzi w skład m.in. gwiazd i obłoków międzygwiezdnych.

Skoro nie występuje w przyrodzie w formie cząsteczkowej naturalnie, to człowiek na przestrzeni setek lat nauczył się go otrzymywać metodami przemysłowymi i laboratoryjnymi. I tak, wodór można pozyskać:

• przepuszczając alkan (np.: metan) nad parą wodną;
• poddając koks (czysty węgiel) działaniu pary wodnej – reakcja Boscha;
• działając bardzo wysoką temperaturą na metan;
• atakując cząsteczki metanu czystym tlenem.

Każda z tych metod ma swoje wady oraz zalety i każda z nich umożliwia pozyskanie paliwa, jakim w ogniwach paliwowych (wodorowych) jest wodór.

Ogniwa paliwowe (wodorowe) to elektrochemiczne urządzenia, które wykorzystują reakcję chemiczną wodoru i tlenu do generowania energii użytecznej (energii elektrycznej, energii cieplnej). Jedynym produktem ubocznym reakcji jest… woda.

Ogniwo paliwowe zbudowane jest z trzech podstawowych elementów: dwóch elektrod (anody i katody) oraz rozdzielającego je elektrolitu w stanie ciekłym lub stałym. Cechą charakterystyczną elektrolitu jest jego półprzepuszczalność: elektrolit ma zdolność przewodzenia kationów, jednak uniemożliwia przepływ elektronom. Dodatkowo, ogniwo wodorowe zaopatrzone jest w przewody doprowadzające w sposób ciągły paliwo: wodór w formie cząsteczkowej do anody i tlen w postaci czystej lub w postaci powietrza do katody. Wodór trafiający na anodę ulega rozbiciu na kation wodoru (proton H⁺ wędrujący poprzez elektrolit do katody) i elektron. Powstały elektron przepływa obwodem zewnętrznym do katody, generując prąd elektryczny, który można wykorzystać do napędu pojazdu. Dodatkowo elektron jonizuje cząsteczkę tlenu trafiającą na katodę. Powstałe cząstki silnie reaktywne (proton H⁺ i anion O^-2) łączą się ze sobą tworząc cząsteczkę wody (H₂O), produkt uboczny ogniwa paliwowego.

Pojazdy wykorzystujące ogniwa paliwowe do napędu na obecnym etapie rozwoju borykają się jeszcze z wieloma problemami, z których wymienić można choćby: koszt wytwarzania, źródło wodoru, stabilność, niezawodność i trwałość ogniwa, magazynowanie wodoru, masa pojazdu, astronomiczne ceny katalizatorów reakcji – platyny, infrastruktura techniczna umożliwiająca „tankowanie” odpowiedniego paliwa, itd. Najważniejszy z nich to oczywiście koszt jednostkowy produkcji takiego pojazdu, który na chwilę obecną jest astronomiczny i wynosi nawet kilkaset tysięcy dolarów (np.: Honda FCX Clarity). Mimo zawrotnej ceny, pojazdy tego typu (Honda FCX Clarity) to samochody, które już poruszają się po drogach, np.: Californii w USA, jednak mają one charakter stricte eksperymentalny i zostały przekazane znanym osobistościom w celach promocji technologii wodorowej

Inna sprawa to lobby naftowe i gospodarka światowa, która w 100% oparta jest na ropie naftowej. Szejkowie, chcąc zbijać fortunę „tu i teraz”,  nadal będą przekonywać świat, że ich zasoby ropy naftowej są bardzo duże i nie ma potrzeby odwracania się od tego najtańszego i najprostszego w użyciu nośnika energii.

Zasoby ropy naftowej, jakie są, nikt naprawdę nie wie. Jedyne, co wiadomo na pewno, to fakt, że stopniowo się kończą. Największe złoża naftowe w Arabii Saudyjskiej (i jednocześnie na świecie), pole Ghawar, eksploatowane jest nieprzerwanie od lat 50-tych XX wieku. Jego zasoby powoli się kończą, o czym świadczą zabiegi stosowane przy wydobyciu (pompowanie wody do złoża w celu zwiększenia ciśnienia i wydobycia więcej surowca) – taka metodyka działania, w opinii ekspertów, charakteryzuje złoża wchodzące w fazę wyczerpania. Wyższe koszty wydobycia będą przekładać się na wyższe ceny na stacjach benzynowych. Już teraz benzyna i olej napędowy kosztują ponad 5 PLN za litr, a niestety będzie jeszcze drożej. Brytyjski minister ds. gospodarki przewiduje, że już pod koniec tego roku cena litra paliwa na brytyjskich stacjach benzynowych może przekroczyć… 2 funty za litr (obecnie 1.3 funta).

O zaletach ogniw paliwowych można by dyskutować bez końca. Jak każde rozwiązanie, ogniwa paliwowe mają również wady. Jednak prawda jest taka, że czy tego chcemy czy też nie, pokolenie współczesnych dwudziestolatków najprawdopodobniej dożyje dnia, w którym zasoby ropy naftowej najzwyczajniej w świecie się  wyczerpią. I to w dużej mierze od nas zależy już dziś, jak wcześnie sobie to uświadomimy, i zaczniemy się  do tego przygotowywać, rozwijając m.in. ogniwa paliwowe.