Mi a hidrogénenergia?

A világegyetem számos összetevő keverékéből áll. Minden egyes összetevőnek létfontosságú szerepe van a világ összetételében. A világegyetemben leggyakrabban előforduló összetevők közé tartozik a hidrogén, a nitrogén és az oxigén. A hidrogén a leggyakrabban előforduló komponens, amely a világegyetem 75%-át foglalja el, és nagyobb szerepet játszik az élet fenntarthatóságában. Amellett, hogy segíti más különböző élőlények túlélését, a hidrogén energiatermelésre is felhasználható.

A hidrogén szinte minden növényi anyagban megtalálható, és természetes módon a vízben is előfordul. Bár a Napban nagyobb százalékban van hidrogéngáz, a gáz túl könnyű, hogy a napsugarak közvetítésével gyakorlatilag eltűnik a Föld felszínéről. A hidrogéngáz hatékony kinyeréséhez tehát vízből, földgázból vagy biomasszából kell hasznosítani.

hidrogéngáz

A hidrogén a földi elemek közül a legalapvetőbb. A hidrogénatom egyetlen protonból és egyetlen elektronból áll. Mint ilyen, igen nagy mennyiségben fordul elő, de önálló anyagformaként nem igazán létezik. Ehelyett általában más elemekkel kombinálódik. A hidrogéngáz elválasztása kísérőanyagaitól nagy erőfeszítést igényel, de nagy teljesítményű, szinte tiszta energiaforrást eredményez. Gázként üzemanyagcellákban motorok meghajtására használható.

A hidrogéngázt az elektrolízisnek nevezett technikával nyerik ki a vízből, amely során nagy elektromos áramot vezetnek át a vízen, hogy szétválasszák a hidrogén- és az oxigénatomokat. Az elektrolízis meglehetősen drága eljárás, mivel nagy energiafelhasználással jár.

Az elektrolízis során az áram előállításához használt energiát fosszilis tüzelőanyagokból, például olajból, földgázból vagy szénből nyerik. Megújuló energiaforrásokból, például nap-, szél- és vízenergiából is kinyerhető, így nem keletkezik üvegházhatású gázkibocsátás.

A hidrogén e módszerrel történő mennyiségi kinyerése még kutatás alatt áll, hogy viszonylag alacsony költséggel megvalósítható hazai előállítási módot hozzanak létre.

A hidrogéngáz kinyerésének másik módszere a gőz-metán reformálás vagy gőzkivonás, amely a metánban lévő hidrogénatomok szénatomoktól való elválasztását jelenti. Ez a jelenlegi technika, amellyel hatalmas mennyiségű hidrogéngázt nyerhetünk. A gőzzel történő metánreformálás hátránya, hogy sok üvegházhatású gázt, például szén-dioxidot és szén-monoxidot bocsát ki a légkörbe, amelyek a globális felmelegedés receptjei.

A hidrogéngázból villamos energiát nyerhetünk, ha azt üzemanyagcellákba vezetjük, ahol oxigénnel egyesül, és az eredmény egy kémiai reakció, amely villamos energiát és hőt termel. A hidrogéngáz egyszerűen elégethető a járművek motorjainak működtetéséhez is. Ennek a kémiai reakciónak a melléktermékei a víz és a szén, amelyekből metánt és szenet állítanak elő.

A hidrogén különféle felhasználásai

A hidrogén melléktermékként keletkezik a klór – lúgos iparban. Korábban részben nem energetikai célokra használták fel, a fennmaradó részt pedig vagy fáklyázták, vagy a légkörbe eresztették. Jelenleg a melléktermékként keletkező hidrogént vegyi anyagok előállítására és saját (főként energetikai) felhasználásra hasznosították.

A hidrogént nem energetikai felhasználásra állítják elő, pl. a műtrágyaiparban és a kőolaj-finomítókban. Kifejlesztettek és bemutattak hidrogénnel működő kis áramfejlesztő aggregátokat, üzemanyagcellás buszokat, háromkerekű és kétkerekű (motorkerékpárokat), valamint katalitikus égési rendszereket a lakossági és ipari szektorban is.

A hidrogénenergia előnyei

Ez egy megújuló energiaforrás és bőséges a kínálata

A hidrogén több okból is gazdag energiaforrás, a legfontosabb, hogy bőséges a kínálata. Bár a hasznosításához sok erőforrásra van szükség, egyetlen más energiaforrás sem olyan végtelen, mint a hidrogén. Ez lényegében azt jelenti, hogy nincs lehetőség arra, hogy kifogyjon, mint más energiaforrások.

Számos forrás a hidrogén helyi előállítására

A hidrogént vagy a helyszínen lehet előállítani, ahol felhasználásra kerül, vagy központilag, majd elosztani. A hidrogéngáz előállítható metánból, benzinből, biomasszából, szénből vagy vízből. Az olyan tényezők, mint a szennyezés mennyisége, a technikai kihívások és az energiaigény a felhasznált forrásoktól függően változnak.

Gyakorlatilag tiszta energiaforrás

Amikor a hidrogént elégetik üzemanyag előállításához, a melléktermékek teljesen biztonságosak, ami azt jelenti, hogy nincsenek ismert mellékhatásaik. A repüléstechnikai cégek tulajdonképpen ivóvízforrásként használják a hidrogént. A hidrogén felhasználása után általában ivóvízzé alakítják át az űrhajósok számára az űrhajókon vagy űrállomásokon.

A hidrogénenergia nem mérgező

Ez egy nem mérgező anyag, amely ritka üzemanyagforrásként. Ez azt jelenti, hogy környezetbarát, és nem okoz semmilyen kárt vagy pusztítást az emberi egészségben.

Ez a szempont teszi előnyösebbé más üzemanyagforrásokkal szemben, mint például az atomenergia, a földgáz, amelyek rendkívül veszélyesek vagy ijesztőek a biztonságos hasznosítás szempontjából. Ez azt is lehetővé teszi, hogy a hidrogént olyan helyeken is használják, ahol az üzemanyag más formái esetleg nem engedélyezettek.

A hidrogén használata nagymértékben csökkenti a környezetszennyezést

Mikor a hidrogén egy üzemanyagcellában oxigénnel egyesül, elektromos áram keletkezik, amely felhasználható járművek meghajtására vagy elektromos motor hajtására, hőforrásként és sok más célra. Amikor oxigénnel egyesül, az egyetlen melléktermék a víz és a hő, ami a hidrogén energiahordozóként való használatának előnye.

A hidrogén üzemanyagcellák használata nem bocsát ki szén-dioxidot és más üvegházhatású gázokat vagy más részecskéket, ha megújuló forrásokat, például vizet vagy napenergiát használnak az előállítási folyamatban.

Sokkal hatékonyabb, mint más energiaforrások

A hidrogén hatékony energiatípus, mivel a gázolajhoz vagy a gázhoz képest sok energiát képes közvetíteni minden egyes kilogramm üzemanyagból. Ez kategorikusan azt jelenti, hogy egy hidrogénenergiát használó autó több kilométert tesz meg, mint egy ugyanannyi benzinnel működő autó.

Egy hagyományos, égésen alapuló erőműhöz képest például, amely általában 33-35%-os hatásfokkal termel villamos energiát, a hidrogén üzemanyagcellák akár 65%-os hatásfokkal is képesek villamos energiát termelni, és körülbelül háromszor nagyobb kapacitással rendelkeznek.

Az űrhajók meghajtására használják

A hidrogénenergia hatékonysága és teljesítménye ideális üzemanyagforrássá teszi az űrhajók számára. Teljesítménye olyan nagy, hogy képes gyorsan űrhajókat rakétázni a felfedező küldetésekhez.

Ez a legbiztonságosabb energiaforma is egy ilyen energiaigényes feladat elvégzéséhez. A hidrogénenergia valójában 3-szor erősebb, mint a benzin és más fosszilis alapú üzemanyagforrások. Ez ideális esetben azt jelenti, hogy kevesebb hidrogénre van szükség egy hatalmas feladat elvégzéséhez.

Az üzemanyagcella repülőgépek, hajók, autók, valamint hordozható és helyhez kötött üzemanyagcellás alkalmazások számára is kínál hajtóerőt. A hidrogén autókban való használatának hátránya, hogy gyakorlatilag nehéz tárolni kriogén vagy nagynyomású tartályokban.

Egy fenntartható termelési rendszer

Az elektrolízis egy olyan módszer, amelyben a vizet hidrogénre és oxigénre választják szét. Ebben az esetben megújuló energiát lehet felhasználni az elektrolízisek működtetésére, hogy vízből hidrogént állítsanak elő, ami egy fenntartható, kőolajtermékektől független rendszert biztosít, és emellett nem szennyezi a környezetet, nem termel károsanyag-kibocsátást. Az elektrolizátorok működtetésére használt megújuló források közül néhány a szél-, a víz-, a nap- és az árapályenergia.

Az elektrolizátorban előállított hidrogént egy üzemanyagcellában villamos energia előállítására lehet felhasználni. Az üzemanyagcella-folyamat során keletkező melléktermékek víz és hő. Ha az üzemanyagcellák magas hőmérsékleten működnek, a rendszer társgenerátorként is kialakítható, és a hulladék energiát fűtésre lehet felhasználni.

A hidrogénenergia hátrányai

Míg a hidrogénenergiának sok csodálatra méltó előnye van, a legtöbb kormány és vállalat számára nem igazán az egyenesen előnyös, tiszta és olcsó energiaforrás. Gáz halmazállapotban meglehetősen illékony.

Míg az illékonysága számos feladat elvégzésében előnyt jelent más energiaforrásokkal szemben, ugyanúgy kockázatossá teszi a használatát és a megmunkálását. A hidrogénenergia néhány hátránya a következő:

A hidrogénenergia drága

A hidrogén kinyerésének két fő eljárása, az elektrolízis és a gőzreformálás rendkívül drága. Ez a valódi oka annak, hogy nem használják nagymértékben az egész világon. Ma a hidrogénenergiát főként a legtöbb hibrid jármű meghajtására használják.

Az energia ezen formájának olcsó és fenntartható hasznosítási módjainak felfedezéséhez még sok kutatásra és innovációra van szükség. Addig a hidrogénenergia kizárólag a gazdagok számára maradna.

Tárolási bonyodalmak

A hidrogén egyik tulajdonsága, hogy kisebb a sűrűsége. Valójában sokkal kisebb a sűrűsége, mint a benzinnek. Ez azt jelenti, hogy folyékony állapotba kell sűríteni, és ugyanígy alacsonyabb hőmérsékleten kell tárolni ahhoz, hogy garantálni lehessen az energiaforrásként való hatékonyságát és eredményességét.

Ez az ok magyarázza azt is, hogy a hidrogént mindenkor nagy nyomás alatt kell tárolni és szállítani, ezért a szállítás és a közös használat messze nem megvalósítható.

Nem a legbiztonságosabb energiaforrás

A hidrogén erejét egyáltalán nem szabad alábecsülni. Bár a benzin valamivel veszélyesebb, mint a hidrogén, a hidrogén egy rendkívül gyúlékony és illékony anyag, amely gyakran kerül a címlapokra potenciális veszélyei miatt. A gázzal összehasonlítva a hidrogénnek nincs szaga, ami szinte lehetetlenné teszi bármilyen szivárgás észlelését. A szivárgások észleléséhez érzékelőket kell telepíteni.

Trükkös a mozgatása

A hidrogén zseniális szállítása nehéz feladat a könnyűsége miatt. Az olajat biztonságosan lehet szállítani, mert többnyire csöveken keresztül tolják.

A szenet kényelmesen lehet szállítani dömperekkel. A hidrogén szintén kihívást jelent, ha nagy mennyiségben történő szállítását fontolgatjuk, ezért többnyire csak kis tételekben szállítják.

Fosszilis tüzelőanyagoktól függ

A hidrogénenergia megújuló és minimális környezeti hatással bír, de az oxigénből történő leválasztásához más, nem megújuló forrásokra, például szénre, olajra és földgázra van szükség. A hidrogén üzemanyag előállításához továbbra is fosszilis tüzelőanyagokra van szükség.

A hidrogénenergia nem képes fenntartani a népességet

Mégis annak ellenére, hogy a hidrogén bőséges mennyiségben áll rendelkezésre, a hasznosítás költségei korlátozzák a széles körű felhasználást. Mint rájött, elég nagy kihívás felborítani a status quo-t.

A fosszilis tüzelőanyagokból származó energia még mindig uralja a világot. Nincs olyan keretrendszer sem kialakítva, amely a jövőben olcsó és fenntartható hidrogénenergiát biztosítana az átlagos autótulajdonosok számára.

Még ha a hidrogén most azonnal olcsóvá válna is, évekbe telne, mire a leggyakrabban használt energiaforrássá válna, mivel magukat a járműveket és a töltőállomásokat is a hidrogén követelményeihez kellene igazítani. Ez hatalmas tőkebefektetést igényelne.

Tény, hogy a hidrogénenergia megújuló erőforrás, mert bőségesen rendelkezésre áll, és a hatásait óriási mértékben elhanyagolják. A hidrogéngyártó vállalatoknak azonban valós értelemben szükségük lesz a nem megújuló energia más formáira, például a fosszilis (szén, földgáz és kőolaj) energiára, hogy leválasszák az oxigénről. Lehet, hogy minimalizálni tudjuk a fosszilis energiahordozóktól való túlzott függőséget, ha elfogadjuk a hidrogénenergiát, de ijesztő lesz megszabadulni tőle a rendszerből.

U.S. DoE
U.S. EPA
  • Author
  • Újabb hozzászólások
Az igazi környezetvédő szívből ❤️. Megalapította a Conserve Energy Future-t azzal a mottóval, hogy hasznos információkat nyújtson a gyorsan fogyó környezetünkkel kapcsolatban. Hacsak nem hiszel erősen Elon Musk ötletében, hogy a Marsot egy másik lakható bolygóvá teszi, ne feledd, hogy tényleg nincs “B bolygó” az egész univerzumban.

Rinkesh legutóbbi bejegyzései (az összes)
  • A golflabdák újrahasznosíthatók? (And Are They Biodegradable?) – March 2, 2021
  • Are Chopsticks Recyclable? (És komposztálhatóak vagy biológiailag lebomlóak) – 2021. március 2.
  • Újrahasznosítható-e a celofánszalag? (És komposztálható vagy biológiailag lebomló?) – March 2, 2021

hidrogén-gáz

Leave a Reply

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.