Pokiaľ ide o nové zdroje energie, veterná, vodná, solárna a jadrová energia sú známe a väčšina z nich sú miláčikmi kapitálového trhu. Vodík ako rovnako významný uchádzač však zostal relatívne neznámy a chýba mu silná viditeľnosť. Napriek tomu sa časy menia. Šanghajský import Expo v novembri 2021 prelomil tento prirodzený vzor. Japonská Toyota po prvý raz v Číne predstavila druhú generáciu osobného automobilu Mirai s vodíkovými palivovými článkami. Môže sa pochváliť maximálnym dojazdom 850 kilometrov, čím prekoná väčšinu nových energetických vozidiel poháňaných lítiom na jeden ťah.
V dnešnej dobe sa používa tzv.vozidlo na vodíkový pohon“ odkazuje konkrétne na autá s vodíkovými palivovými článkami. Na rozdiel od lítium-iónových batérií sú však vodíkové palivové články v podstate zariadenia, ktoré generujú elektrickú energiu chemickou reakciou medzi vodíkom a kyslíkom. Konečným vedľajším produktom tejto chemickej reakcie je na rozdiel od konvenčného paliva výlučne voda. vozidlá, ktoré vypúšťajú látky, ako sú oxidy uhlíka, oxidy dusíka a oxidy síry. Preto sa vodík považuje za zdroj energie schopný dosiahnuť „nulové emisie“.
Vo vodíkových palivových článkoch hrá titán kľúčovú úlohu.Bipolárne platne vyrobené z titánu vo vodíkových palivových článkoch majú tenkú hrúbku, vynikajúcu vodivosť, dobré tepelné vlastnosti, vysokú mechanickú pevnosť a účinnú izoláciu plynov. Tieto vlastnosti pomáhajú pri zvyšovaní hustoty výkonu článku. Japonské vozidlo Toyota MIRAI s palivovými článkami využíva bipolárne platne vyrobené z titánu. Okrem toho vrstva difúzie plynu (GDL alebo PTL), ktorá predstavuje 17 % nákladov elektrolyzéra, využíva ako základný materiál anódy vysokovýkonný titán priemyselnej kvality, ktorý umožňuje dosiahnutie maximálnej aktivity.
Základný princíp fungovania vodíkových palivových článkov spočíva v prechode vodíka cez katalyzátor (platinu) na kladnej elektróde článku, kde sa rozkladá na elektróny a vodíkové ióny. Vodíkové ióny sa potom pohybujú cez membránu na výmenu protónov, aby dosiahli negatívnu elektródu, kde reagujú s kyslíkom za vzniku vody a tepla. Súčasne elektróny prúdia z kladnej elektródy cez vonkajší obvod do zápornej elektródy a generujú elektrickú energiu.
Jednoducho povedané, vodík a kyslík sa spájajú v palivovom článku a produkujú elektrinu a vodu. Elektrina poháňa vozidlo, zatiaľ čo voda je jediným vedľajším produktom, ktorý sa z vozidla vytláča.
Z tohto prevádzkového princípu vyplývajú významné výhody vodíkových palivových článkov trojaké:
Po prvé, čistota: Jediným vedľajším produktom je voda, ktorá zabraňuje emisiám oxidu uhličitého.
Po druhé, bezpečnosť:Elektrochemický proces poháňajúci vodíkové palivové články zmierňuje riziká samovznietenia alebo výbuchov, na rozdiel od systémov založených na spaľovaní.
Po tretie, pohodlie: Hvodíkový plyn môže byť stlačený, čo uľahčuje jeho prepravu a skladovanie.
Je dôležité poznamenať, že palivový článok vo vozidlách na vodíkový pohon sa líši od bežných chemických batérií. Palivový článok uľahčuje elektrochemickú reakciu medzi vodíkom a kyslíkom bez spaľovania, pričom ako vedľajší produkt vzniká voda a uvoľňuje sa elektrická energia.
Elektrická energia vo vozidlách s vodíkovými palivovými článkami sa generuje okamžite prostredníctvom reakcie medzi uskladneným vodíkom a atmosférickým kyslíkom v zásobníku palivových článkov, na rozdiel od elektrických vozidiel, ktoré pred použitím ukladajú energiu z vonkajšej siete. Preto, napriek názvu „palivový článok“ vo vozidlách na vodík, ich proces uvoľňovania energie je viac podobný spaľovacím motorom (reagujúcim na benzín s vonkajším kyslíkom) než procesu skladovania energie v elektrických vozidlách.
Podobne ako vo vozidlách so spaľovacím motorom je najdrahším komponentom vo vozidle s vodíkovými palivovými článkami zariadenie na výrobu energie, a nie zariadenie na skladovanie energie (napríklad v elektrických vozidlách je najdrahším komponentom batéria a v rámci batérie je to anóda, katóda a elektrolyt). Konkrétne ide skôr o zásobník palivových článkov ako o zásobník na vodík.
Vzhľadom na relatívne vysoké náklady na systémy vodíkových palivových článkov, najmä na sústavu palivových článkov, sú v súčasnej fáze náklady na výrobu vodíkových vozidiel vyššie ako náklady na čisto elektrické vozidlá a tradičné vozidlá so spaľovacím motorom. Tento nákladový faktor zostáva významným obmedzením vo vývoji priemyslu vozidiel s vodíkovými palivovými článkami.
