Toyota to nie tylko samochody hybrydowe i model Mirai, w którym wodór wykorzystywany jest do jako paliwo do zamiany energii chemicznej na energię elektryczną. Japoński koncern opracował pierwszy na świecie piec na wodór do ogólnego zastosowania w przemyśle. Urządzenie jest już wykorzystywane do kucia metali w należącej do Toyoty fabryce Honsha. A jak to działa?
W konwencjonalnych piecach do spalania wodoru gaz ten wchodzi w szybkie reakcje z tlenem, co przekłada się na wysoką temperaturę płomienia oraz szkodliwą dla środowiska i zdrowia emisję tlenków azotu NOx. Z tego powodu stosowanie w praktyce pieców wodorowych powoduje wiele komplikacji.
Nowatorski piec Toyoty wprowadza dwie nowe struktury, które powodują, że wodór jest spalany wolniej. Urządzenie nie emituje dwutlenku węgla, a emisja tlenków azotu została zredukowana do poziomu poniżej emisji dla pieców na gaz ziemny, co sprawia, że wynalazek japońskiej marki wyróżnia się pod względem parametrów środowiskowych.
Wodór i tlen nie mieszają się do końca
Kiedy wodór i tlen są dokładnie wymieszane w momencie zapłonu, dochodzi do gwałtownej eksplozji, a płomień ma bardzo wysoką temperaturę. W nowo opracowanym piecu Toyoty wodór i tlen przemieszczają się obok siebie, a w momencie zapłonu nie są całkowicie wymieszane. To prowadzi do wolniejszego spalania i niższej temperatury płomienia.
Mniejsza koncentracja tlenu wewnątrz pieca
Gdy mieszanka zawiera duże stężenie tlenu w momencie zapłonu, spalanie przebiega gwałtownie i zwiększa temperaturę płomienia. Aby temu zapobiec, w przewodzie dostarczającym wodór do palnika otwierane są małe otwory, pozwalając, by niewielkie ilości wodoru i tlenu spaliły się wcześniej. Stężenie tlenu jest w ten sposób redukowane do optymalnego poziomu 19 proc., powodując mniejszą temperaturę płomienia podczas głównego spalania.
Nowe urządzenie pomoże osiągnąć cele zawarte w Plant Zero CO2 Emissions Challenge, jednym z punktów programu Toyota Environmental Challenge 2050. Toyota realizuje go, implementując w swoich fabrykach kolejne innowacje oraz systematycznie usprawniając produkcję zgodnie z zasadą kaizen. Firma stopniowo wprowadza także do swoich zakładów produkcyjnych energię pochodzącą z odnawialnych źródeł, w tym z instalacji wodorowych.
Nowa technologia pozwoli zastąpić 1000 wielkoskalowych pieców gazowych piecami wodorowymi w fabrykach Toyoty w całej Japonii. Konwencjonalne piece na gaz ziemny są odpowiedzialne za znaczną emisję CO2. Aby zrealizować plan całkowitej eliminacji emisji dwutlenku węgla przy produkcji samochodów (Plant Zero CO2 Emissions Challenge), nowe wodorowe piece będą stopniowo wprowadzane najpierw do fabryk Toyoty, a następie w zakładach firm należących do Toyota Group.
Producent samochodów podkreśla, że nowatorskie piece na wodór przyczynią się także do realizacji wizji gospodarki opartej na wodorze, promowanej przez rząd Japonii oraz pomogą zmniejszyć ślad węglowy japońskiego przemysłu dzięki wprowadzeniu wodoru do szerokiego zastosowania.
