Co trzeba wiedzieć o wodorze?
Wodór, obok innych źródeł odnawialnych i gazu ziemnego, odgrywa coraz ważniejszą rolę w krajobrazie czystej energii. Wodór znajduje się w różnych substancjach, w tym w świetle, wodzie, powietrzu, roślinach i zwierzętach, jednak często jest łączony z innymi substancjami chemicznymi, najbardziej znaną kombinacją jest połączenie z tlenem w celu uzyskania wody.
Co to jest wodór i jakie są jego zalety?
Historycznie, gazowy wodór był używany jako składnik paliwa rakietowego, jak również w turbinach gazowych do produkcji energii elektrycznej lub do spalania w silnikach spalinowych do wytwarzania energii. W przemyśle naftowym i gazowym nadmiar wodoru z reformingu katalitycznego benzyny ciężkiej był wykorzystywany jako paliwo dla innych operacji jednostkowych.
Wodór jest bezbarwnym, bezwonnym i pozbawionym smaku gazem, który jest lżejszy od powietrza. Ponieważ jest lżejszy od powietrza, oznacza to, że unosi się wyżej niż nasza atmosfera, co oznacza, że nie występuje naturalnie, lecz musi zostać wytworzony. Odbywa się to poprzez oddzielenie go od innych elementów i zebranie pary. Elektroliza jest zakończona poprzez pobranie cieczy, zazwyczaj wody i oddzielenie jej od związków chemicznych znajdujących się w niej. W wodzie cząsteczki wodoru i tlenu rozdzielają się, pozostawiając dwa wiązania wodoru i jedno wiązanie tlenu. Atomy wodoru tworzą gaz, który jest wychwytywany i przechowywany do czasu, gdy będzie potrzebny, natomiast atomy tlenu są uwalniane do powietrza, ponieważ nie są już wykorzystywane. Wytworzony wodór nie ma szkodliwego wpływu na środowisko, co sprawia, że wielu ekspertów uważa, że jest to przyszłość.
Dlaczego wodór jest postrzegany jako czystsza przyszłość.
W celu wytworzenia energii spalane jest paliwo, które jest substancją chemiczną. Proces ten zazwyczaj oznacza zerwanie wiązań chemicznych i połączenie ich z tlenem. Tradycyjnie gaz metanowy był wybierany jako gaz ziemny – 85% domów i 40% energii elektrycznej w Wielkiej Brytanii zależy od gazu. Metan był postrzegany jako czystszy gaz w porównaniu z węglem, jednak podczas jego spalania dwutlenek węgla jest wytwarzany jako produkt odpadowy, przyczyniając się tym samym do zmian klimatycznych. Gaz wodorowy podczas spalania wytwarza jedynie parę wodną jako produkt odpadowy, która jest już zasobem naturalnym.
Różnica między niebieskim wodorem a zielonym wodorem.
Niebieski wodór jest produkowany z nieodnawialnych źródeł energii, dwiema metodami: parową lub autotermiczną. Parowy reforming metanu jest najbardziej rozpowszechniony w przypadku masowej produkcji wodoru. Metoda ta wykorzystuje reformer, który wytwarza parę wodną w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, która jest łączona z metanem i katalizatorem niklowym w celu wytworzenia wodoru i tlenku węgla. Autotermiczny reforming wykorzystuje ten sam proces, jednak z tlenem i dwutlenkiem węgla. Obie metody wytwarzają węgiel jako produkt uboczny.
Ekologiczny wodór jest produkowany przy użyciu energii elektrycznej do zasilania elektrolizera, który oddziela wodór od cząsteczek wody, wytwarzając tlen jako produkt uboczny. Pozwala to również na wykorzystanie nadmiaru energii elektrycznej do elektrolizy w celu wytworzenia wodoru gazowego, który może być przechowywany na przyszłość.
Właściwości, jakie posiada wodór, ustanowiły precedens dla przyszłości energetyki. Rząd Wielkiej Brytanii uznał, że jest to droga do bardziej ekologicznego stylu życia i wyznaczył cel dla dobrze prosperującej gospodarki wodorowej do roku 2030. Japonia, Korea Południowa i Chiny są na dobrej drodze do osiągnięcia znaczącego postępu w rozwoju technologii wodorowych, a ich cele na rok 2030 dorównują tym wyznaczonym przez Wielką Brytani.
ZASADA DZIAŁANIA OGNIW PALIWOWYCH
Konstrukcja ogniw paliwowych jest bardzo prosta: każde z nich składa się z dwóch elektrod i membrany polimerowej. Półprzepuszczalna membrana pozwala jedynie na dyfuzję protonów, wpuszczając do przestrzeni katodowej kationy wodorowe, które wchodzą w reakcję z anionami tlenkowymi. Elektrony z anody zostają skierowane do zewnętrznego obwodu elektrycznego, wytwarzając prąd potrzebny do zasilania urządzeń. Ogniwa paliwowe są bezobsługowe i nie podlegają zużyciu.
OPIS PROCESU
Ogniwo paliwowe składa się z dwóch elektrod i membrany, która przepuszcza wyłącznie dodatnio naładowane cząsteczki wodoru. Protony wodoru łączą się z atomami tlenu, tworząc wodę. Elektrony zostają przekierowane do obwodu elektrycznego, tworząc prąd, który wprawia auto w ruch.