Hvad er brintenergi?

Universet består af en blanding af en lang række forskellige komponenter. Hver komponent har en afgørende rolle i sammensætningen af verden. De mest hyppige komponenter i universet omfatter brint, nitrogen og oxygen. Hydrogen er den mest forekommende komponent, der fylder 75 % af universet, og den spiller en større rolle for livets bæredygtighed. Ud over at hjælpe andre forskellige levende arter med at overleve kan brint udnyttes til at generere energi.

Brint findes i næsten alt plantemateriale og forekommer også naturligt i vand. Selv om solen har en større procentdel brintgas, er gassen for let til, at den stort set forsvinder fra jordens overflade, når den transporteres af solens stråler. Så for effektivt at opnå brintgas skal den udnyttes fra vand, naturgas eller biomasse.

brintgas

Hydrogen er det mest grundlæggende af alle jordens grundstoffer. Brintatomet består af en enkelt proton og en enkelt elektron. Som sådan er det meget rigeligt forekommende, men det eksisterer ikke rigtig som en separat form for stof. I stedet er det normalt kombineret med andre grundstoffer. Det kræver en stor indsats at adskille brintgas fra de ledsagende stoffer, men det giver en kraftig og næsten ren energikilde. Som gas kan det bruges i brændselsceller til at drive motorer.

Ved hydrogengas udvindes fra vand ved en teknik, der kaldes elektrolyse, hvor man lader en høj elektrisk strøm løbe gennem vand for at adskille hydrogen- og oxygenatomer. Elektrolyseprocessen er ret dyr, da den indebærer et stort energiforbrug.

Den energi, der bruges til at generere elektricitet i elektrolyseprocessen, udnyttes fra fossile brændstoffer som olie, naturgas eller kul. Den kan også udnyttes fra vedvarende energikilder som sol-, vind- og vandkraft for at sikre, at der ikke er nogen drivhusgasemissioner.

Der forskes stadig i at fremskaffe mængder af brint ved denne metode for at etablere en levedygtig metode til at generere det indenlandsk til en relativt lav pris.

En anden metode til udvinding af brintgas er damp-metanreformering eller dampextraktion, som indebærer adskillelse af brintatomer i metan fra kulstofatomer. Det er den nuværende teknik, der anvendes til at opnå brintgas i store mængder. Ulempen ved damp-metanreformering er, at den udleder en masse drivhusgasser som kuldioxid og kulilte til atmosfæren, som er opskrifter på den globale opvarmning.

For at opnå elektricitet fra brintgassen transporteres den til brændselsceller, hvor den kombineres med ilt, og resultatet er en kemisk reaktion, der genererer elektricitet og varme. Brintgassen kan også bare brændes for at drive køretøjsmotorer. Biprodukterne fra denne kemiske reaktion er vand og kulstof, som bruges til at fremstille metan og kul.

Flere anvendelser af brint

Vidrogen genereres som et biprodukt i klor – alkali industrier. Tidligere blev det delvist anvendt til ikke-energimæssige anvendelser, og den resterende del blev enten brændt eller udledt i atmosfæren. I dag blev biproduktet brint anvendt til fremstilling af kemikalier og bundne (hovedsagelig energi-) anvendelser.

Brint produceres til ikke-energimæssige anvendelser, f.eks. i gødningsindustrier og olieraffinaderier. Der er også blevet udviklet og demonstreret brintdrevne små elproduktionsanlæg, brændselscellebusser, trehjulede og tohjulede køretøjer (motorcykler) samt katalytiske forbrændingssystemer til bolig- og industrisektoren.

Fordele ved brintenergi

Det er en vedvarende energikilde og en rigelig forsyning

Vidrogen er en rig energikilde af mange grunde, hvoraf den vigtigste er, at den er rigelig i udbuddet. Selv om det kan kræve mange ressourcer at udnytte den, er ingen anden energikilde uendelig som brint. Det betyder i bund og grund, at der ikke er nogen mulighed for, at den løber tør som andre energikilder.

Numre kilder til at producere brint lokalt

Brint kan produceres enten på stedet, hvor det skal bruges, eller centralt og derefter distribueres. Brintgas kan fremstilles af metan, benzin, biomasse, kul eller vand. Faktorer som forureningsmængder, tekniske udfordringer og energikrav varierer afhængigt af de anvendte kilder.

Det er praktisk talt en ren energikilde

Når brint forbrændes for at producere brændstof, er biprodukterne helt sikre, hvilket betyder, at de ikke har nogen kendte bivirkninger. Luftfartsvirksomheder bruger faktisk brint som kilde til drikkevand. Når brint er udnyttet, bliver det normalt omdannet til drikkevand til astronauter på skib eller rumstationer.

Hydrogenenergi er ugiftig

Det er et ugiftigt stof, der er sjældent for en brændstofkilde. Det betyder, at det er venligt over for miljøet og ikke forårsager nogen skade eller ødelæggelse af menneskers sundhed.

Dette aspekt gør det foretrukket i forhold til andre brændstofkilder som kerneenergi og naturgas, som er ekstremt farlige eller vanskelige at udnytte sikkert. Det gør det også muligt at anvende brint på steder, hvor andre former for brændstof måske ikke er tilladt.

Anvendelsen af brint reducerer forureningen betydeligt

Når brint kombineres med ilt i en brændselscelle, produceres elektricitet, som kan anvendes til at drive køretøjer eller drive en elmotor som varmekilde og til mange andre formål. Når det kombineres med ilt, er de eneste biprodukter vand og varme, hvilket er fordelen ved at bruge brint som energibærer.

Ved anvendelse af brintbrændselsceller frigives der ikke kuldioxid og andre drivhusgasser eller andre partikler, når der anvendes vedvarende kilder som vand eller solenergi i produktionsprocessen.

Det er langt mere effektivt end andre energikilder

Hydrogen er en effektiv energitype, da den har evnen til at formidle meget energi for hvert pund brændstof sammenlignet med diesel eller gas. Det betyder kategorisk, at en bil, der anvender brintenergi, vil køre flere kilometer end en bil med samme mængde benzin.

For eksempel sammenlignet med et konventionelt forbrændingsbaseret kraftværk, der normalt genererer elektricitet mellem 33 og 35 % effektivitet, er brintbrændselsceller i stand til at generere elektricitet med op til 65 % effektivitet, hvilket har en kapacitet på omkring tre gange mere.

Anvendt til at drive rumskibe

Brintenergiens effektivitet og kraft gør den til en ideel brændstofkilde til rumskibe. Dens kraft er så høj, at den er i stand til hurtigt at sende rumskibe på udforskningsmissioner.

Det er også den sikreste form for energi til at udføre en så energikrævende opgave. Brintenergi er faktisk 3 gange mere potent end benzin og andre fossile brændstofkilder. Det betyder ideelt set, at du har brug for mindre brint til at udføre en enorm opgave.

Det giver også drivkraft til fly, både, biler og både bærbare og stationære brændselscelleanvendelser. Ulempen ved at bruge brint i biler er, at det er praktisk talt vanskeligt at opbevare i kryogene tanke eller højtrykstanke.

Et bæredygtigt produktionssystem

Elektrolyse er en metode, hvor vand adskilles i brint og ilt. I dette tilfælde kan vedvarende energi anvendes til at drive elektrolyserne til at producere brint fra vand, hvilket giver et bæredygtigt system, der er uafhængigt af olieprodukter, og som også er ikke-forurenende, idet det ikke producerer nogen emissioner. Nogle af de vedvarende kilder, der anvendes til at drive elektrolyserne, er vind-, vand-, sol- og tidevandsenergi.

Når brinten er produceret i en elektrolyser, kan den anvendes i en brændselscelle til at producere elektricitet. De biprodukter, der genereres i brændselscelleprocessen, er vand og varme. Hvis brændselscellerne fungerer ved høje temperaturer, kan systemet opstilles som en co-generator, hvor spildenergien bruges til opvarmning.

Ulemper ved brintenergi

Selv om brintenergi har mange beundringsværdige fordele, er det ikke ligefrem den absolut foretrukne, rene og billige energikilde for de fleste regeringer og virksomheder. I gasform er den ret flygtig.

Mens dens flygtighed giver den en fordel i forhold til andre energikilder, når det gælder udførelse af mange opgaver, gør den den også risikabel at bruge og omgås. Nogle af ulemperne ved brintenergi omfatter:

Brintenergi er dyrt

Elektrolyse og dampreformering, de to vigtigste processer til udvinding af brint, er ekstremt dyre. Dette er den egentlige grund til, at den ikke anvendes i stor udstrækning i hele verden. I dag bruges brintenergi hovedsageligt til at drive de fleste hybridkøretøjer.

Der er behov for en masse forskning og innovation for at finde billige og bæredygtige måder at udnytte denne form for energi på. Indtil da vil brintenergi fortsat udelukkende være forbeholdt de rige.

Lagringskomplikationer

En af brintenergiens egenskaber er, at den har en lavere massefylde. Faktisk er det meget mindre tæt end benzin. Det betyder, at det skal komprimeres til flydende tilstand og opbevares på samme måde ved lavere temperaturer for at garantere dets effektivitet og virkningsgrad som energikilde.

Denne årsag forklarer også, hvorfor brint til enhver tid skal opbevares og transporteres under højt tryk, hvorfor transport og almindelig brug langt fra er mulig.

Det er ikke den sikreste energikilde

Brints kraft bør slet ikke undervurderes. Selv om benzin er lidt farligere end brint, er brint et yderst brandfarligt og flygtigt stof, som ofte kommer i overskrifterne for sine potentielle farer. Sammenlignet med gas har brint ingen lugt, hvilket gør enhver lækagesporing næsten umulig. For at opdage lækager skal man installere sensorer.

Tricky to Move Around

Det er en skræmmende opgave at transportere brint på glimrende vis på grund af dets lethed. Olie kan transporteres sikkert, fordi det for det meste skubbes gennem rør.

Kul kan bekvemt transporteres i dumperbiler. Brint giver også udfordringer, når man overvejer at flytte det i store mængder, og derfor transporteres det for det meste kun i små partier.

Det er afhængigt af fossile brændstoffer

Vætenergi er vedvarende og har en minimal miljøpåvirkning, men dets adskillelse fra ilt kræver andre ikke-fornyelige kilder såsom kul, olie og naturgas. Fossile brændstoffer er stadig nødvendige for at producere brintbrændstof.

Vætenergi kan ikke opretholde befolkningen

Trods det faktum, at brint er rigeligt til rådighed, begrænser omkostningerne ved at udnytte det en omfattende udnyttelse. Som du er klar over, er det en stor udfordring at forstyrre status quo.

Energi fra fossile brændstoffer hersker stadig i verden. Der er heller ingen rammer sat på plads for at sikre billig og bæredygtig brintenergi til den almindelige bilejer i fremtiden.

Selv hvis brint blev billigt lige nu, ville det tage år at blive den mest anvendte energikilde, da selve køretøjerne og servicestationerne skal tilpasses for at overholde kravene til brint. Dette ville kræve massive kapitaludgifter.

Det er en kendsgerning, at brintenergi er en vedvarende ressource, fordi den er rigeligt tilgængelig, og dens virkninger er enormt forsømte. Imidlertid vil brintvirksomhederne i realiteten have brug for andre former for ikke-fornybar energi såsom fossil energi (kul, naturgas og olie) for at adskille det fra ilt. Vi kan måske minimere vores overdrevne afhængighed af fossile brændstoffer, når vi tager brintenergien til os, men det vil være skræmmende at slippe af med den fra systemet.

U.S. DoE
U.S. EPA
  • Author
  • Reneste indlæg
En ægte miljøforkæmper af hjertet ❤️. Grundlagde Conserve Energy Future med det eneste motto at give nyttige oplysninger i forbindelse med vores hurtigt udtømmende miljø. Medmindre du tror fuldt og fast på Elon Musks idé om at gøre Mars til en anden beboelig planet, så husk, at der i virkeligheden ikke findes nogen “Planet B” i hele universet.

Sidste indlæg af Rinkesh (se alle)
  • Kan golfbolde genbruges? (Og er de biologisk nedbrydelige?) – 2. marts 2021
  • Er spisepinde genanvendelige? (Og er de komposterbare eller biologisk nedbrydelige?) – 2. marts 2021
  • Kan tape genanvendes? (Og er det komposterbart eller bionedbrydeligt?) – 2. marts 2021

hydrogen-gas

Leave a Reply

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.