Pokud jde o nové zdroje energie, větrná, vodní, solární a jaderná energie jsou dobře známé a většina z nich jsou miláčky kapitálového trhu. Vodík jako neméně významný uchazeč však zůstal relativně neznámý a postrádá silnou viditelnost. Přesto se časy mění. Výstava importu v Šanghaji v listopadu 2021 porušila tento přirozený vzorec. Japonská Toyota poprvé v Číně předvedla druhou generaci osobního vozu Mirai na vodíkové palivové články. Může se pochlubit maximálním dojezdem 850 kilometrů, čímž překonává většinu nových energetických vozidel poháněných lithiem na jeden tah.
V dnešní době se používá tzv.vozidlo na vodíkový pohon“ odkazuje konkrétně na auta s vodíkovými palivovými články. Na rozdíl od lithium-iontových baterií jsou však vodíkové palivové články v podstatě zařízení, která generují elektrickou energii chemickou reakcí mezi vodíkem a kyslíkem. Konečným vedlejším produktem této chemické reakce je na rozdíl od konvenčního paliva pouze voda. vozidla, která vypouštějí látky, jako jsou oxidy uhlíku, oxidy dusíku a oxidy síry. Proto je vodík považován za zdroj energie schopný dosahovat „nulových emisí“.
Ve vodíkových palivových článcích hraje titan zásadní roli.Bipolární desky vyrobené z titanu ve vodíkových palivových článcích mají tenkou tloušťku, vynikající vodivost, dobré tepelné vlastnosti, vysokou mechanickou pevnost a účinnou izolaci plynů. Tyto vlastnosti pomáhají zvýšit hustotu výkonu článku. Japonské vozidlo Toyota MIRAI s palivovými články využívá bipolární desky vyrobené z titanu. Navíc vrstva difúze plynu (GDL nebo PTL), která představuje 17 % nákladů elektrolyzéru, využívá jako základní materiál anody vysoce výkonný průmyslový titan, který umožňuje dosažení maximální aktivity.
Základní princip fungování vodíkových palivových článků spočívá v tom, že vodík prochází katalyzátorem (platinou) na kladné elektrodě článku, kde se rozkládá na elektrony a vodíkové ionty. Vodíkové ionty se poté pohybují přes protonovou výměnnou membránu, aby dosáhly záporné elektrody, kde reagují s kyslíkem za vzniku vody a tepla. Současně elektrony proudí z kladné elektrody přes vnější obvod do záporné elektrody a generují elektrickou energii.
Zjednodušeně řečeno, vodík a kyslík se v palivovém článku slučují a vyrábí elektřinu a vodu. Elektřina pohání vozidlo, zatímco voda je jediným vedlejším produktem vypuzovaným z vozidla.
Z tohoto principu činnosti plynou významné výhody vodíkových palivových článků trojí:
Za prvé, čistota: Jediným vedlejším produktem je voda, která zabraňuje emisím oxidu uhličitého.
Za druhé, bezpečnost:Elektrochemický proces pohánějící vodíkové palivové články zmírňuje rizika samovznícení nebo výbuchů, na rozdíl od systémů založených na spalování.
Za třetí, pohodlí: Hvodíkový plyn může být stlačen, což usnadňuje jeho přepravu a skladování.
Je důležité si uvědomit, že palivový článek ve vozidlech na vodíkový pohon se liší od konvenčních chemických baterií. Palivový článek usnadňuje elektrochemickou reakci mezi vodíkem a kyslíkem bez spalování, přičemž jako vedlejší produkt vzniká voda a uvolňuje se elektrická energie.
Elektrická energie ve vozidlech s vodíkovými palivovými články je generována okamžitě prostřednictvím reakce mezi uloženým vodíkem a atmosférickým kyslíkem v zásobníku palivových článků, na rozdíl od elektrických vozidel, která ukládají energii z vnější sítě před jejím využitím. Proto, navzdory názvu „palivový článek“ ve vodíkových vozidlech, je jejich proces uvolňování energie více podobný spalovacím motorům (reagujícím na benzín s externím kyslíkem) než procesu ukládání energie v elektrických vozidlech.
Podobně jako u vozidel se spalovacím motorem je nejdražší komponentou ve vozidle s vodíkovými palivovými články zařízení na výrobu energie spíše než zařízení na uchovávání energie (například u elektrických vozidel je nejdražší komponenta baterie a v rámci baterie je anoda, katoda a elektrolyt). Konkrétně se jedná spíše o zásobník palivových článků než o zásobník vodíku.
Vzhledem k relativně vysokým nákladům na systémy vodíkových palivových článků, zejména na sadu palivových článků, jsou v současné fázi náklady na výrobu vodíkových vozidel vyšší než u čistě elektrických vozidel a tradičních vozidel se spalovacím motorem. Tento nákladový faktor zůstává významným omezením ve vývoji průmyslu vozidel s vodíkovými palivovými články.
