A hidrogén használata a közlekedésben nem újkeletű dolog. A 20. század elején elterjedten alkalmazták léghajók, ballonok töltésére. Persze hamar kiderült, hogy nem életbiztosítás több száz köbméter hidrogén alatt utazgatni, így viszonylag gyorsan kiszorult ezen alkalmazási területéről, és felváltotta a drágább, de lényegesen biztonságosabb hélium. Ami azonban korábban hátrány volt, újabban  lassanként előnnyé válik: robbanékonysága, magas égéshője miatt egyre több technológia használja üzemanyagként, így reális esély van arra,  hogy a közeljövőben felváltsa a fosszilis energiahordozókat. A bejegyzés ennek technikai lehetőségeit veszi számba. Dióhéjban.

A legkézenfekvőbb módszer arra, hogy a hidrogén égéséből mechanikai energiát nyerjünk az, ha a jól bevált dugattyús motorokban égetjük el. Erre már rendelkezésre áll a megfelelő technológia, mely bekerülési költségeit tekintve első látásra talán a legkedvezőbb megoldásnak tűnik. Viszont ha kicsit mélyebben vizsgáljuk meg a dolgot, kiderül, hogy ez a megoldás olcsón drága: a dugattyús motorok a Carnot körfolyamat hatálya alá eső erőgépek, ami azt jelenti, hogy hatásfokuk meglehetősen korlátozott, termodinamikai veszteségek lépnek fel működésük során. Emellett a mozgó alkatrészek súrlódása további veszteséget okoz. Egy átlagos dugattyús motorral hajtott jármű üzemanyag felhasználásának hatásfoka 25% alatt marad, ami azt jelenti, hogy a felszabaduló hőenergia kb. háromnegyede a veszteség.

A veszteségek csökkenthetők üzemagyag- vagy más néven tüzelőanyag cellák használatával, melyek a hidrogén (vagy más éghető anyag) reakcióját az oxigénnel viszonylag alacsony hőmérsékleten valósítják meg. Emiatt nevezik őket "hideg tűz" -nek is. Persze a "hideg" ez  esetben relatív, hiszen 80°C alatt nemigen működnek megfelelő hatásfokkal. Némelyik pedig 600 °C fölött érzi jól magát.  A balra látható sematikus cella működése: az anódnál hidrogén lép be, az a katalizátor segítségével atomizálódik, majd protonra és elektronra esik szét. A proton az elektroliton keresztül eljut a katódhoz. Az elektron ezt az utat egy elektromos vezetéken teszi meg, így energiáját fel lehet használni némi munka végzésére - például egy villanymotor meghajtására. Az anódra jutva végül redukálja az oda vezetett oxigént, ami a protonokkal egyesülve vizet hoz létre.
Ha még rövidebben akarjuk megfogalmazni: oxigén és hidrogén be, elektromos áram és víz ki. 

Az üzemanyag cellákat a szerint osztályozhatjuk, hogy milyen anyag alkotja az elektrolitot, illetve hogy mi az üzemanyag, ami a cellában elég. Itt főleg az AFC (alkáli elektrolitos cella) és a PEMFC (protonáteresztő membránú cella) típusú berendezések emelendőek ki, mivel mindketten a hidrogén égetésére lettek kitalálva. Emellett jónéhány egyéb cellatípus létezik különböző szénhidrogének vagy alkoholok elégetéséhez. Akit bővebben érdekel, például itt és itt tud tájékozódni.

Mindent összevetve, az üzemanyag cellák fő előnye, hogy a kémiai energiát lényegesen hatékonyabban tudják átalakítani, mint a belső égésű motorok. A PEMFC cellás jármű hatásfoka akár 50% is lehet, ami durván duplája a dugattyús motorokénak. Ez az előny a jövőben még nőhet is, hiszen az üzemanyag cellák hatékonyságát nem gátolja a Carnot folyamat. A hátrány jelenleg egyértelműen a cellák ára, ugyanis az alkalmazott ritkafém katalizátorok nem éppen pénztárcabarát megoldást jelentenek. A fejlődés üteme azonban mindenképpen bíztató: míg 1994 -ben mikrobuszt kellett építeni a cella köré, addig 2000 -ben az már egy személygépkocsiban is könnyedén elhelyezhető lett. A jövőben olcsóbb katalizátorok fejlesztésével az ártényezőt is lehet majd talán mérsékelni, így az üzemanyag cella gazdaságosabbá válhat a jelenleg elterjedt megoldásoknál.

Az információ nagy része innét származik:
www.wikipedia.org
www.foek.hu

A következő bejegyzésben a hidrogénautó néhány gyakorlati megvalósulása kerül terítékre...