Magyar világújdonság: 2in1 hidrogéncella

Egyedülálló módon nem csak előállítja, hanem tárolja is a hidrogént az Accusealed hidrogéncellája. Az energiaoldal.hu a feltalálóval, Kulcsár Sándorral beszélgetett.

Mikor kezdték el a kutatást és miért pont a hidrogénnel?

A fejlesztést 5-6 éve kezdtük. Napelemekkel foglalkozunk és rájöttünk, hogy a megújuló energiaforrások legnagyobb problémája, hogy nem tudják az energiát tárolni. Az olajat lehet tárolni, a benzint, uránt lehet tárolni, de az elektromos energiát csak nehezen és drágán. Ezenkívül összevetettük a különféle energiahordozók fajlagos energiatartalmát, és a hidrogéné a legmagasabb, de persze az összes nehézséget ismerni kell. Így döntöttünk a hidrogén mellett.

Az előállítása lehetséges például metánból, vagy úgy, hogy hevített szénre vizet fújnak, de ezeknek az eljárásoknak ökológiai hátrányai vannak. Ha hidrogént hozok létre a szénből, éppúgy szén-dioxidot kapok, mint ha elégetem. Az egyedüli megmaradó lehetőség a vízbontás. Ez azért előnyös, mert a villamos áramot számtalan módon előállíthatjuk megújuló energiaforrásokból, pl. nap-, vagy szélenergiából, vagy atomenergiával, ami szintén nem jár szén-dioxid-kibocsátással.

Nehezebb kérdés a hidrogén tárolása. Ennek jelen pillanatban háromféle módja van. Vagy lehűtjük a hidrogént -253 fokra és ott tartjuk, de ez pocsékolás, mert folyamatos energiát igényel a hűtés. Németországban több ilyen kísérleti gépkocsi is készült, de a problémát az jelentette, hogy kb. egy hét alatt elpárolgott a tankból a hidrogén.

A másik lehetőség a hidrogén összesűrítése 400-700 atmoszféra nyomásra. Itt is két probléma van, az egyrészt a kompresszáláshoz is energia kell, ami körülbelül 25-40%-a a tárolt energiának, másrészt gyakorlatilag innentől kezdve egy bombát viszünk magunkkal, hiszen a hidrogén nagyon robbanásveszélyes.

A harmadik lehetőség, hogy valamivel felitatjuk a hidrogént, mi ezt az utat választottuk 5-6 évvel ezelőtt és el is kezdtünk dolgozni rajta. Az utolsó 3-4 évben nyertünk egy igen jelentős pályázatot egy hidrogénnel hajtott gépkocsira. A négy nyertes cég között volt az Accuseeled Kft., a MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézete, a BME Gépjárművek Tanszéke és a VHJ Kft. Együtt hoztunk létra egy konzorciumot, ami a gépkocsit elkészítette a tavalyi év februárjára.

Bár a gépkocsit nem versenyre készítettük, de végül két versenyen is elindítottuk, ahol összesen három díjat: két elsőt és egy harmadikat nyertünk. A harmadik helyezésben közrejátszott, hogy ez egy 1,6 tonnás jármű, és ezért a rövid budapesti pályán hátrányba került a kanyarokban.

A működés lényege, hogy ugyanabban az edényben történik a hidrogén termelése és tárolása is, ezzel időt és energiát, továbbá helyet spórolunk. Ezt eddig senki más nem tudta megoldani. Az óriási előnye, hogy szinte teljesen biztonságos, mivel olyan erősen van kötve a hidrogén, hogy ha átszúrom a cellát, akkor sem szivárog, sőt akár pisztollyal is belelőhetek, akkor sem történik robbanás. Mindössze a csővezetékben található hidrogén. Ha a kis mennyiségű elektrolit kifolyna, a tárolt hidrogén akkor sem szabadulna fel.

Az idei évben már a felhasználás, a gyakorlati alkalmazás is elkezdődhet. Többféle lehetőség van. Az egyik a gépkocsi, ahol talán a legcélszerűbb a benzinnel együtt történő felhasználás. Ennek az az előnye, hogy nem kell új motort, erőátvitelt fejleszteni. Az autót már több mint száz éve fejlesztik, rengeteg jó és kiforrott technika található benne. Ezért egyszerűen a hidrogént a benzin mellé keverjük. Ennek az az előnye, hogy lényegesen kevesebb benzin fogy és az égés is tökéletesebb. A hidrogén motorba juttatása nagyon egyszerű, a szívócső vákuumát kihasználva megoldható. Az egész rendszerre jellemző egyébként, hogy túlnyomás sehol sincs benne, így a gáz sem szökik el.

A kísérleti autóban 70 hidrogéncella található.

Mi található a cellában?

Gázelektródok, amelyek elnyelik a hidrogént. Ólmot nem tartalmaz, meglehetősen olcsó anyagokból épül fel, az anyagköltsége várhatóan nem lesz több a hasonló kapacitású ólomakkumulátorok anyagánál. A fajlagos energiasűrűsége viszont megfelel a lítiuménak, vagy még egy kicsit nagyobb is, a lítium viszont 7x-8x annyiba kerül, mint egy ólomakkumulátor.

 

Mennyi a várható élettartama?

Hasonló az akkumulátorokéhoz, 200-1000 ciklus közötti, használattól függően 2-7 év.

Milyen mennyiségű energiát tárol?

Egy ilyen cellában 80 liter hidrogén van. Egy ólomakkumulátor energiatartalma 40Wh/kg, a lítiumé 80-100Wh/kg, ez pedig 150-170Wh/kg. A hatásfok függ a felhasználás módjától. Ha villanymotort akarunk hajtani vele, az veszteséggel jár, de ha elégetjük és melegítésre használjuk, akkor az jóval hatékonyabb, jelenleg is zajlik ezzel kapcsolatos kísérletünk.

A töltési idő szintén az akkumulátorokéhoz hasonlítható, 5-12 óra közötti. Háromórás töltés is lehetséges, de ez nem ideális.

Tehát a használata hasonló a hagyományos akkumulátorokhoz azzal a különbséggel, hogy az elbontott vizet időnként pótolni kell.

Folyamatban van az ipari bevezetés kísérlete is. Egy ilyen eszköz ideális lenne szélerőművek, napelemek által termelt energia tárolására és a szükséges időpontban való visszanyerésére. Jelenleg a világon az egyik legnagyobb probléma pont az energiatárolás kérdése, ezt eddig még senki nem tudta rendesen megoldani.

A jelenlegi modell gépkocsihoz lett kifejlesztve, de lehetséges nagyobb teljesítményű cellák létrehozása, ez egy külön fejlesztési folyamatot igényel. Jelenleg nem nagyon vannak ilyen fejlesztésekre támogatások, és a külföldi tőke bevonása is problémás ma Magyarországon. Ez nagyban megnehezíti a további munkát. Vannak külföldi érdeklődők, de lehetőség szerint azt szeretnénk elérni, hogy a találmány Magyarországon maradjon.

Dolgozunk egy hagyományos gépkocsin, amit ilyen cellákkal látunk el, szeretnénk, ha még ebben az évben el tudna készülni. Az eddigi kísérleteink alapján már egy kevés hidrogénnel is könnyedén elérhető 15-17%-os benzinmegtakarítás.

Szabályozható a hidrogéntermelés mennyisége?

Igen, villamos árammal tetszőlegesen szabályozható a kinyert hidrogén mennyisége. Kevés áram szükséges ehhez, a reakcióideje pedig meglehetősen gyors. Más eljárások ritka földfémeket alkalmaznak és melegítést igényelnek, erre itt nincs szükség. Arra különösen törekszünk, hogy ne használjunk ritka, drága, esetleg mérgező anyagokat, hanem a cellák olcsón gyárthatóak és újrahasznosíthatóak legyenek. Ebben az eszközben egy kevés ezüstön kívül nincs drága alapanyag. A ritka földfémekkel egyébként az is a probléma, hogy jellemzően Kínában találhatók és a beszerzésük jövője még az egyre dráguló árak mellett is meglehetősen bizonytalan.

Ebben a formában már megvásárolható?

Igen, adtunk már el belőle. Eddig alapvetően kísérleti célra vásárolták, például napelemek energiatárolásának megoldására. Persze mire egy találmány tömeggyártásra alkalmassá válik, az elég sok időt szokott igényelni. Mikor Fleming felfedezte, hogy egy gombaspóra megöli a baktériumokat, még nyolc évre volt szükség a penicillin létrehozásához.

Természetesen ez az eszköz nem fog minden mást kiváltani, de nem is ilyen megoldás. Meg kell találni azokat a területeket, ahová ez jelenti az ideális megoldást.