Utópiakergetésnek tűnik, de van, ahol már tényleg elkezdődött a jövő. A frankfurti Industriepark Höchst melletti Agip kúton három különböző kútfejből ömlik a folyékony, illetve a sűrített, gáz halmazállapotú hidrogén. Ritkán mozdul meg a pisztoly, a borravalóktól biztos felkopna a kutas álla, ha nem kínálna benzint, gázolajat és különféle gázokat is. Ezen a kúton néhány különleges jármű is megfordul, öt hosszított tengelytávú tüzelőanyag-cellás Mercedes A-osztály, valamint néhány városi busz, akik ezúttal versenytársat kaptak. A Honda elhozta Európába legzöldebb szériaautóját, az FCX Clarity-t. A két sötétbordó Honda FCX Clarity felbolygatja az újdonságra kapós frankfurtiak életét, sokan akarják majd leszólítani a sofőrt és megvenni az autót.

A Honda sajnos nem árulja ezt a kocsit, sőt még forgalmazni sem fogja Európában. Az ok, a kúthálózat, a hidrogén infrastruktúra hiánya. Kaliforniában és Japánban lehet csak lízingelni az autót, hároméves konstrukcióban havi 600 dollár az ára. Olyanok járnak vele, mint Jamie Lee Curtis vagy George Clooney. Pedig az európai hidrogén kultúra is szépen fejlődik, tucatnyi gyártó mutatott be vagy éppen teszteli kísérleti üzemanyagcellás járműveit, több helyen buszokat is, épülnek a kutak, de a helyzet továbbra is reménytelen.

© Autómenedzser

Hogy miért? Szakértők szerint drága a hidrogén előállítása. Hisz tele van vele a Föld, vízből van dögivel. Csakhogy a vízzel működő autót még nem találták ki, a víz szétbombázásához pedig energia kell, az energia pedig pénzbe és energiába kerül. Emiatt pedig nem környezetkímélő. A frankfurti ipari parkban megoldották a problémát, az Akzo Nobel klórgáz termelő üzemének melléktermékeként hasznosítják a felesleges hidrogént. Nem a legkörnyezetbarátabb megoldás – az lenne, ha szél-, illetve napenergiával állítanák elő – de legalább nem kerül sok pénzbe. Konyhasó, víz, elektromos áram – ez a recept, ebből lesz a hákettő gáz, amit sűrítenek, tárolnak, majd 1000 bar nyomású csőrendszeren szállítanak. A kútnál két pisztollyal lehet tankolni, van 350 baros és 700 baros. Mercedes A-osztályból van mindkettő, a Hondát a 700 barossal tankoljak, egy kiló hidrogén ára 8,81 euró. A tesztelt FCX Clarity elméleti hatótávja 460 kilométer, az általunk tesztelt autókat 350-400 kilométeres hatótávolságra becsültük. Egyik kolléga szerint az ötven kilométeres tesztelés során fél kiló hidrogén fogyott, az nagyjából megfelel a gyár által megadott adatoknak, miszerint 100 kilométerenként 1,04 kiló hidrogénnel megelégszik az autó függetlenül attól, hogy városban, országúton vagy vegyes üzemben használjuk. Tankjába 3,92 kiló hidrogén fér, így a 350-400 kilométeres hatótáv reális.

A Honda egyelőre kétszáz járművel kísérletezik, 2050-re 100 millióra becsülik a tüzelőanyagcellás gépkocsik számát, addig azonban megfizethető árú autók kellenek, rendes kúthálózattal. Az FCX egyébként rendben van, mint autó: mutatós, kényelmes, innovatív, dinamikus, takarékos. A csomagtartója azonban szűkös, két kisebb hátizsákon kívül nem fér bele semmi. Célszerű kombi vagy egyterű formába önteni, ott nem tűnik fel annyira a helyhiány. 10 másodperc alatt gyorsul százra, 160-nal képes száguldani (mi 147-tel toltuk a német autópályán), miközben tiszta vizet bocsát ki magából. A durva a Clarityben az, hogy nincs benne hagyományos értelemben vett motor. Mivel maga a hajtómű nagyon kompakt méretű, a Honda mérnökei olyan forradalmian új padlólemezt tervezhettek, amelynek hosszú a tengelytávja, és alacsonyan van a tömegközéppontja, a légellenállást még a hagyományos kipufogó rendszer sem akadályozza. Az ultra könnyű, ötküllős, kovácsolt alumínium keréktárcsákon műanyag terelőlapok vannak, amelyek elnyomják a levegő turbulenciáját, csökkentik a tömeget.

A vezetés élmény egyedi, a kis váltókapcsoló csak irányt vált, a műszerfal holdjáróra emlékeztet. Videójátékszerű színes pulzálása, vibrálása megelevenedik, nincs motorhang, csak egy hangosodó és magasodó vijjogás jelzi, hogy a lemezek alatt komoly munkafolyamat zajlik. A villanymotor különlegesen sima és erőteljes gyorsítóképessége, illetve csöndes üzeme, valamint a motorral hajtott járművekre jellemző vibrációk teljes hiánya az autózás egészen újfajta élményét garantálja.

Az üzemanyagcellás autóban benzintartály helyett hidrogéntartály van. A hidrogén önmagában nem található meg a természetben, hanem sok anyag alkotóelemeként van jelen, s ezekből nyerhető ki. A hidrogént jelenleg elsősorban földgázból állítják elő, de elektrolízis útján vízből is kinyerhető e gáz. A folyamathoz használt energia pedig megtermelhető olyan megújuló energiaforrások által, mint a napenergia, a szélenergia és a vízerőművek. Az üzemanyagcellában a hidrogén egyesül a légköri oxigénnel, és elektromosság keletkezik. Az üzemanyagcella sokkal inkább olyan, mint egy kicsi villanyerőmű, semmint egy akkumulátor. Mivel a jármű a hajtóművét tápláló villanyáramot a fedélzeten állítja elő a hidrogénből és a légköri oxigénből, sem szén-dioxid, sem más emisszió nem keletkezik a folyamat során. Ez az autózás legtisztább módja; az egyetlen emisszió a villanyáram előállításakor keletkező tiszta víz. A kompakt és hatékony lítium-ion akkumulátor tárolja a fékezéskor és lassulás közben, az energia-visszanyerő fékezés során keletkező villanyáramot. Az akkumulátor együttműködik az üzemanyagcellával az autó hajtásában.

A Honda üzemanyagcellájának lényege a V Flow FC egység (a függőleges áramlású üzemanyagcella egység), amely nagy előrelépésnek számít, hiszen kis tömeg és kompakt méretek mellett is nagy kimenő teljesítményt nyújt. Erőssége: vékonyabb cellák, stabilabb áramfejlesztés, hullámszerű áramlási csatornák a könnyebb és kisebb egység érdekében, ugyanakkor jelentős mértékben nagyobb áramtermelő kapacitás, mínusz 30 fokon is indul az autó.

© Autómenedzser

A V áramlású FC egységnek teljesen új a cellaszerkezete, megnövekedett teljesítménye eléri a 100 kW-ot, valamint kisebb és könnyebb. A Honda V áramlású FC egységében protoncserélő membrános üzemanyagcellás (PEMFC) áramtermelő rendszer működik, amely a hidrogén és az oxigén reakciójában keletkező kémiai energiát közvetlenül alakítja át elektromos energiává. A kivételesen vékony protoncserélő membrán (elektrolit membrán) egy-egy pár elektróda réteg és diffúziós réteg között van (a hidrogén és az oxigén elektródák), s így jön létre a membrán elektródás kialakítás (MEA). A két szeparátor között lévő MEA így alkot egy cellát – azaz egy darab áramtermelő egységet. Egy üzemanyagcella egységben több száz ilyen cella van egybeépítve. Hasonlóan az akkumulátorokhoz, ezek a cellák sorba vannak kötve, s együtt biztosítják a nagy feszültséget.

A villanymotor forgórészének tengelye üreges szerkezetű, a koaxiális elrendezésben a hajtótengely ezen megy keresztül. Ez a csak az elektromos hajtású járművekre jellemző kialakítás lehetővé teszi, hogy a villanymotor és a váltómű egyetlen, kompakt egységet alkosson, és nagyon hatékony módon adja át a villanymotor nagy teljesítményét a hajtótengelynek. A csapágyak újszerű kialakítása és a forgórész kevesebb olajtömítése miatt kisebb lett a súrlódás, nőtt az erőátvitel hatékonysága, s a vezetési élmény sokkal közvetlenebb lett.

A jármű fix váltóáttétele egyszerűbb kezelést tesz lehetővé: könnyen kezelhető, rövid úton és finoman járó karral kapcsolható az előremenet, a hátramenet és a rögzítőfék. A kompakt váltóegység elektronikus vezérlésű, s így az előválasztó kar felkerülhetett a műszerfalra.

Hogyan keletkezik az elektromos áram?

A hidrogéngáz eléri a hidrogén elektródát. Az elektródában lévő platinával folytatott katalitikus reakciós folyamat során minden egyes hidrogénatom hidrogén ionná alakul, és felszabadul egy elektron. Miután megszabadult elektronjától, a hidrogén ion áthalad az elektrolit membránon, majd csatlakozik az oxigén elektródáról érkező oxigénhez és egy külső áramkörről érkező elektronhoz. A felszabadult elektronok révén az áramkörben egyenáram kezd vándorolni. A reakció az oxigén elektródánál melléktermékkel jár: ez a víz. Mivel az elektrolit membránt folyamatosan nedvesen kell tartani, szükséges a hidrogén és az oxigén párásítása. A melléktermékként keletkező víz egy részét tehát felhasználja a rendszer. A felesleges víz és levegő a kipufogó rendszeren keresztül távozik.

Egy üzemanyagcellás jármű hajtásláncának főbb komponensei: az üzemanyagcella egység, amely az elektromosságot hidrogénből előállítja, a hidrogéntartály, a lítium-ion akkumulátor, a villanymotor és a teljesítményszabályozó egység (PDU), amely az elektromosság áramlását szabályozza. Mivel az autót villanymotor hajtja, a gyorsulás egyenletes és erőteljes, működése csöndes, s nem jellemzők rá a belső égésű járműveknél megszokott zajok és vibrációk. Elinduláskor és gyorsítás közben – amikor a legtöbb áramra van szükség – az üzemanyagcella által előállított elektromosság mellett a lítium-ion akkumulátorban tárolt elektromosság is segít az autó hajtásában, hogy a teljesítmény még jobb legyen. Lassulás közben a villanymotor generátorként működve a kinetikus energiát elektromos árammá alakítja, s ezt, illetve az üzemanyagcella egység által előállított többlet áramot a rendszer a lítium-ion akkumulátorban tárolja. Ha a jármű áll, a rendszer megszakítja az áramtermelést az üzemanyagcella egységben. Ilyenkor a lítium-ion akkumulátorban tárolt villanyáram garantálja a klímaberendezés és a hasonló rendszerek működőképességét.

Az üzemanyagcella egy membrán elektróda egységből (MEA) – elektrolit membrán a hidrogén és az oxigén elektródák egy-egy pár elektróda rétege és diffúziós rétege között – áll, amely a hidrogén, a levegő és a hűtőfolyadék áramlására szolgáló áramlási csatornák közé került. A V áramlású FC egységben hullámos, függőleges áramlási csatornák vannak a hidrogén és a levegő számára, s közöttük futnak a hűtőfolyadék vízszintes áramlási-csatornái. A hullámos áramlási csatornák áramlási hossza nagyobb, mint az egyeneseké, s a hullámos forma által keltett turbulensebb áramlás a csatornán belül jobban elosztja a hidrogént és a levegőt. Ez azért előnyös, mert a hidrogén és a levegő így jobban szétterül a teljes elektródarétegen. Így a kompakt áramtermelő réteg hatékonyabban dolgozik, s mintegy 10 százalékkal jobb az áramtermelő képessége, mint az egyenes áramlási csatornával rendelkező rétegnek. A hűtőfolyadék vízszintes áramlása azt eredményezi, hogy a hűtés a teljes áramtermelő rétegen egyenletesebb, s ezért a korábbi egységekhez képest a hűtőrétegek számát meg lehetett felezni.

A függőleges áramlású üzemanyagcella egység révén megvalósult jobb vízelvezetésnek köszönhetően a rendszer indítása utáni teljesítmény is javult. A hullámos áramlási csatornáknak köszönhetően kisebb mennyiségű hűtőfolyadék és az egydobozos kialakítás miatt a hőtömeg 40 százalékkal kisebb, mint a korábbi egységeknél. Ez pedig azzal jár, hogy az 50 százalékos teljesítményszint elérése a beindítást követően -20˚C fokos környezetben csupán negyedannyi ideig tart, mint a korábbi egységek esetében. Sőt, a rendszer immár -30˚C fokos hőmérsékleten is használható.

A műszerfalban lévő új, multi-funkciós üzemanyagcellás kijelző például háromdimenziós hatású, és mutatja a hidrogénfogyasztást, az akkumulátorok töltöttségi szintjét, a villanymotor teljesítményét és más fontos információkat. A sebességmérő közvetlenül az egység felett helyezkedik el, hogy a vezető pillantása a lehető legrövidebb úton mozogjon. A kompakt elektronikus váltókart, amely a drive-by-wire technológia legmodernebb képviselője, a műszerek árnyékolójába integrálták. A középen elhelyezkedő, labda alakú H2 műszer a hidrogén-fogyasztást követi nyomon. Változtatja a színét, hogy a forgalmi körülmények függvényében mutassa meg a hidrogén-fogyasztás alakulását. Amikor a fogyasztás csökken, a műszer kisebb lesz, s előbb sárga, majd kék színre vált. Az üzemanyagszint-jelző és akkumulátorok visszajelzője a H2 műszertől jobbra találhatók. Az üzemanyagcellás rendszer kimenő teljesítményét mutató műszer, illetve az akkumulátor töltöttségét, áramleadását visszajelző kijelző a műszerfal külső részén kaptak helyet.

Az ülés bió: a Honda új, bioszövetet állított elő. A Honda bioszövet olyan poliészter anyag, amelyet polinak (trimetilén tereftalát) (PTT) neveznek, és a kukorica biotechnológiaifermentálásából jön létre. Textúrája és tartóssága révén ideális anyag az üléshuzatok, az ajtókárpitok, a különböző tálcák és a kartámaszok borításához. A poli (tejsav) (PLA) rostok kukoricából és más biomassza növényekből készülnek; ezeket használták fel a tetőkárpitokban, a padlószőnyegeknél és a csomagtér szőnyegében. A FCX Clarity utasterében valójában minden belső szövethuzat természetes, növényi alapú anyagokból készült.

© Autómenedzser

Az ülőlapokba és üléstámlákba épített hőmérséklet-szabályozó eszközök ventillátorokat használnak fel a levegő beszívására. Ezt a levegőt a termo-elektromos eszköz a hő elnyelésével lehűti vagy felmelegíti. Ezt követően a levegőt keresztülfújja az üléseken, hogy fenntartsa a kívánt hőmérsékletet, illetve megtartsa az áteresztő hab, az uretán és a szövetborítás rétegeinek lélegzőképességét. Mivel e folyamat sokkal közvetlenebb módon juttatja el a fűtést vagy a hűtést az utasokhoz, gyorsabb és hatékonyabb, mint a klímaberendezés önmagában.

A modern és már megszokott biztonsági felszerelések (légzsákok, menetstabilizáló stb.) mellett egy új veszélyforrás leküzdésével is megbirkóztak a hondások. Az autóba számos helyen építettek be érzékelőket, amelyek abban az esetben adnak figyelmeztető jelzést, ha a hidrogén szivárogna. Amennyiben ilyen szivárgás fordulna elő, a szellőztető rendszer aktiválódik, s egy automatikus rendszer azonnal elzárja a fő szelepet a tartályban vagy az ellátó vezetékekben. A nagyfeszültségű vezetékeket elektromosan szigetelték. Az érzékelők figyelmeztető jelzést adnak, amennyiben testelés történne. Ütközés esetén a nagyfeszültségű csatlakozók lekapcsolják az áramellátást. Sokszor megismételt árvíz-, és tűztesztek igazolták a rendszerek biztonságát és megbízhatóságát. A tartályból való visszafolyás meggátolása érdekében a hidrogénbetöltő nyílást ellenőrző szeleppel látták el. Magát az üzemanyag-betöltő mechanizmust is úgy alakították ki, hogy más gázok ne szennyezhessék az üzemanyagot, illetve hogy a nem megfelelő nyomáson tárolt hidrogén töltőpisztolyát ne lehessen csatlakoztatni.

FCX-múlt
Az üzemanyagcellás jármű – amely hidrogénnel működik, s nem bocsát ki szén-dioxidot vagy egyéb káros anyagot – lehet az automobil fényesebb jövőjének záloga. A Honda volt az első autógyártó a világon, amely vásárlóinak üzemanyagcellás járművet adott át közúti használatra, hiszen a Honda FCX-et az Egyesült Államokban és Japánban már 2002-ben birtokba vehették bizonyos flottavásárlók. A Honda mindig is proaktív és innovatív megközelítést alkalmazott a légköri szennyezés csökkentése érdekében. A CVCC motor 1972-es bemutatásával a Honda lett a világ első autógyártója, amelynek motorblokkja katalizátor nélkül is képes volt megfelelni a legszigorúbb emissziós normának, az 1970-es amerikai tiszta levegő törvénynek.

Műszaki adatok és képek az Autómenedzser.hu autós portálon.