Co to jest energia wodorowa?

Wszechświat składa się z mieszaniny szerokiej gamy składników. Każdy składnik ma istotną rolę w składzie świata. Najbardziej obfite składniki we wszechświecie obejmują wodór, azot i tlen. Wodór jest najczęściej występującym składnikiem, zajmującym 75% wszechświata, i odgrywa większą rolę w trwałości życia. Oprócz pomagania innym różnym żyjącym gatunkom w przetrwaniu, wodór może być wykorzystywany do generowania energii.

Wodór istnieje w prawie całej materii roślinnej, a także występuje naturalnie w wodzie. Chociaż słońce ma większy procent wodoru gazowego, gaz jest zbyt lekki, że praktycznie znika z powierzchni ziemi, gdy jest przenoszony przez promienie słoneczne. Tak więc, aby skutecznie pozyskiwać wodór, musi on być pozyskiwany z wody, gazu ziemnego lub biomasy.

gaz wodorowy

Wodór jest najbardziej podstawowym ze wszystkich ziemskich pierwiastków. Atom wodoru jest zbudowany z jednego protonu i jednego elektronu. Jako taki, jest bardzo obfity, ale tak naprawdę nie istnieje jako oddzielna forma materii. Zamiast tego jest on zazwyczaj połączony z innymi pierwiastkami. Oddzielenie gazowego wodoru od towarzyszących mu substancji wymaga wiele wysiłku, ale dzięki temu powstaje potężne, niemal czyste źródło energii. Jako gaz, może być stosowany w ogniwach paliwowych do zasilania silników.

Gaz wodorowy jest wydobywany z wody techniką znaną jako elektroliza, która polega na uruchomieniu wysokiego prądu elektrycznego przez wodę w celu oddzielenia atomów wodoru i tlenu. Proces elektrolizy jest dość kosztowny, ponieważ wymaga dużych nakładów energii.

Energia wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej w procesie elektrolizy jest pozyskiwana z paliw kopalnych, takich jak ropa naftowa, gaz ziemny lub węgiel. Można ją również pozyskać z odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna, wiatrowa i wodna, aby zapewnić brak emisji gazów cieplarnianych.

Otrzymywanie objętości wodoru tą metodą jest nadal przedmiotem badań w celu ustalenia realnej metody wytwarzania go w kraju przy stosunkowo niskich kosztach.

Inną metodą pozyskiwania gazowego wodoru jest reforming parowo-metanowy lub ekstrakcja parowa, która polega na oddzieleniu atomów wodoru w metanie od atomów węgla. Jest to obecnie technika stosowana do pozyskiwania wodoru w dużych ilościach. Wadą reformingu parowo-metanowego jest to, że emituje on do atmosfery dużo gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla i tlenek węgla, które są receptą na globalne ocieplenie.

Aby uzyskać energię elektryczną z wodoru gazowego, jest on transportowany do ogniw paliwowych, gdzie łączy się z tlenem, w wyniku czego zachodzi reakcja chemiczna, która generuje energię elektryczną i ciepło. Wodór gazowy może być również po prostu spalany w celu zasilania silników samochodowych. Produktami ubocznymi tej reakcji chemicznej są woda i węgiel, który jest używany do produkcji metanu i węgla.

Różne zastosowania wodoru

Wodór jest generowany jako produkt uboczny w przemyśle chlorowo-alkalicznym. Wcześniej był on częściowo wykorzystywany do zastosowań nieenergetycznych, a pozostała część była spalana w pochodni lub uwalniana do atmosfery. Obecnie wodór jako produkt uboczny był wykorzystywany do produkcji chemikaliów i zastosowań wewnętrznych (głównie energetycznych).

Wodór jest produkowany do zastosowań nieenergetycznych, np. w przemyśle nawozowym i rafineriach ropy naftowej. Hydrogen fueled small power generating sets, fuel cell buses, three-wheeler, two-wheeler (motorcycles), and catalytic combustion systems for residential and industrial sectors have also been developed and demonstrated.

Advantages of Hydrogen Energy

It’s a Renewable Energy Source and Bountiful in Supply

Hydrogen jest bogatym źródłem energii z wielu powodów, głównym jest to, że jest obfity w dostawy. Chociaż może wymagać wielu zasobów, aby go wykorzystać, żadne inne źródło energii nie jest nieskończone jak wodór. Oznacza to, że nie ma możliwości, aby go zabrakło, jak w przypadku innych źródeł energii.

Numerous Sources to Produce Hydrogen Locally

Hydrogen może być produkowany albo na miejscu, gdzie będzie używany, albo centralnie, a następnie rozprowadzany. Gazowy wodór może być produkowany z metanu, benzyny, biomasy, węgla lub wody. Czynniki takie jak ilość zanieczyszczeń, wyzwania techniczne i wymagania energetyczne różnią się w zależności od wykorzystywanych źródeł.

Jest to praktycznie czyste źródło energii

Gdy wodór jest spalany w celu wytworzenia paliwa, produkty uboczne są całkowicie bezpieczne, co oznacza, że nie mają żadnych znanych skutków ubocznych. Firmy aeronautyczne używają wodoru jako źródła wody pitnej. Po wykorzystaniu wodoru, jest on zazwyczaj przekształcany w wodę pitną dla astronautów na statkach lub stacjach kosmicznych.

Energia wodorowa jest nietoksyczna

Jest to substancja nietoksyczna, która jest rzadkim źródłem paliwa. Oznacza to, że jest przyjazny dla środowiska i nie powoduje żadnych szkód lub zniszczenia zdrowia ludzkiego.

Ten aspekt czyni go preferowanym w porównaniu do innych źródeł paliwa, takich jak energia jądrowa, gaz ziemny, które są bardzo niebezpieczne lub trudne do okiełznania bezpiecznie. Pozwala to również na stosowanie wodoru w miejscach, w których inne formy paliwa mogą być niedozwolone.

Używanie wodoru znacznie zmniejsza zanieczyszczenie środowiska

Gdy wodór jest połączony z tlenem w ogniwie paliwowym, wytwarzana jest energia elektryczna, która może być używana do zasilania pojazdów lub napędu silnika elektrycznego, jako źródło ciepła i do wielu innych zastosowań. Gdy łączy się z tlenem, jedynymi produktami ubocznymi są woda i ciepło, co jest zaletą stosowania wodoru jako nośnika energii.

Wykorzystanie wodorowych ogniw paliwowych nie powoduje uwalniania dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych lub innych cząstek stałych, gdy w procesie produkcji wykorzystywane są źródła odnawialne, takie jak woda lub energia słoneczna.

It’s Far More Efficient Than Other Sources of Energy

Hydrogen jest wydajnym typem energii, ponieważ ma zdolność do przekazywania dużej ilości energii na każdy funt paliwa w porównaniu do oleju napędowego lub gazu. Oznacza to kategorycznie, że samochód wykorzystujący energię wodorową przejedzie więcej mil niż ten z taką samą ilością benzyny.

Na przykład, w porównaniu do konwencjonalnej elektrowni opartej na spalaniu, która zwykle generuje energię elektryczną pomiędzy 33 a 35% wydajnością, wodorowe ogniwa paliwowe są w stanie generować energię elektryczną o wydajności do 65%, mając pojemność około trzy razy większą.

Used For Powering Space Ships

Wydajność i moc energii wodorowej czynią ją idealnym źródłem paliwa dla statków kosmicznych. Jej moc jest tak duża, że jest w stanie szybko wystrzelić statki kosmiczne do misji eksploracyjnych.

Jest to również najbezpieczniejsza forma energii do wykonania tak energochłonnego zadania. Energia wodorowa jest w rzeczywistości 3 razy bardziej wydajna niż benzyna i inne kopalne źródła paliwa. Idealnie oznacza to, że potrzebujesz mniej wodoru do wykonania ogromnego zadania.

Oferuje on również moc napędową dla samolotów, łodzi, samochodów oraz przenośnych i stacjonarnych zastosowań ogniw paliwowych. Wadą stosowania wodoru w samochodach jest to, że jest on praktycznie trudny do przechowywania w zbiornikach kriogenicznych lub wysokociśnieniowych.

Zrównoważony system produkcji

Elektroliza jest metodą, w której woda jest rozdzielana na wodór i tlen. W tym przypadku energia odnawialna może być wykorzystana do zasilania elektrolizerów do produkcji wodoru z wody, co zapewnia zrównoważony system niezależny od produktów naftowych, a także nie zanieczyszcza środowiska, nie wytwarzając żadnych emisji. Niektóre ze źródeł odnawialnych wykorzystywanych do zasilania elektrolizerów to wiatr, energia wodna, słoneczna i pływowa.

Po wyprodukowaniu wodoru w elektrolizerze, może on zostać wykorzystany w ogniwie paliwowym do produkcji energii elektrycznej. Produktami ubocznymi powstającymi w procesie produkcji ogniw paliwowych są woda i ciepło. Jeśli ogniwa paliwowe działają w wysokich temperaturach, system może być skonfigurowany jako kogenerator, z energią odpadową używaną do ogrzewania.

Wady energii wodorowej

Choć energia wodorowa ma wiele godnych podziwu zalet, nie jest to tak naprawdę najbardziej preferowane, czyste i tanie źródło energii dla większości rządów i firm. W stanie gazowym, jest dość lotny.

Choć jego lotność daje mu przewagę nad innymi źródłami energii w zakresie realizacji wielu zadań, to w równym stopniu czyni go ryzykownym w użyciu i obejściu. Niektóre z wad energii wodorowej obejmują:

Energia wodorowa jest droga

Elektroliza i reforming parowy, dwa główne procesy pozyskiwania wodoru, są niezwykle drogie. Jest to prawdziwy powód, dla którego nie są one szeroko stosowane na całym świecie. Obecnie energia wodorowa jest wykorzystywana głównie do zasilania większości pojazdów hybrydowych.

Mnóstwo badań i innowacji jest potrzebnych, aby odkryć tanie i zrównoważone sposoby wykorzystania tej formy energii. Do tego czasu, energia wodorowa pozostanie wyłącznie dla bogatych.

Komplikacje z przechowywaniem

Jedną z właściwości wodoru jest to, że ma on mniejszą gęstość. W rzeczywistości, jest on o wiele mniej gęsty niż benzyna. Oznacza to, że musi on być sprężony do stanu ciekłego i przechowywany w ten sam sposób w niższych temperaturach, aby zagwarantować jego skuteczność i wydajność jako źródła energii.

Ten powód wyjaśnia również, dlaczego wodór musi być przez cały czas przechowywany i transportowany pod wysokim ciśnieniem, co sprawia, że transport i powszechne użycie jest dalekie od wykonalności.

To nie jest najbezpieczniejsze źródło energii

Siła wodoru nie powinna być w ogóle niedoceniana. Chociaż benzyna jest nieco bardziej niebezpieczna niż wodór, wodór jest wysoce łatwopalną i lotną substancją, która często trafia na pierwsze strony gazet ze względu na swoje potencjalne zagrożenia. W porównaniu z gazem, wodór nie ma zapachu, co sprawia, że wykrycie wycieku jest prawie niemożliwe. Aby wykryć wycieki, należy zainstalować czujniki.

Tricky to Move Around

Bardzo trudnym zadaniem jest transportowanie wodoru ze względu na jego lekkość. Ropa naftowa może być bezpiecznie transportowana, ponieważ jest w większości przepychana przez rury.

Węgiel może być wygodnie transportowany na wywrotkach. Wodór również stanowi wyzwanie, gdy rozważa się przenoszenie go w dużych ilościach, dlatego jest on przeważnie transportowany tylko w małych partiach.

Jest zależny od paliw kopalnych

Energia wodorowa jest odnawialna i ma minimalny wpływ na środowisko, ale jej oddzielenie od tlenu wymaga innych nieodnawialnych źródeł, takich jak węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny. Paliwa kopalne są nadal potrzebne do produkcji paliwa wodorowego.

Energia wodorowa nie może utrzymać populacji

Mimo że wodór jest obfity w podaży, koszt jego wykorzystania ogranicza jego szerokie zastosowanie. Jak zdajesz sobie sprawę, zakłócenie status quo jest dość trudne.

Energia z paliw kopalnych wciąż rządzi światem. Nie ma również ram, które zapewniłyby tanią i zrównoważoną energię wodorową dla zwykłego właściciela samochodu w przyszłości.

Nawet jeśli wodór stałby się tani już teraz, minęłyby lata, zanim stałby się najczęściej używanym źródłem energii, ponieważ same pojazdy i stacje paliw musiałyby zostać dostosowane do wymagań wodoru. Wymagałoby to ogromnych nakładów kapitałowych.

Faktem jest, że energia wodorowa jest zasobem odnawialnym, ponieważ jest obficie dostępna, a jej wpływy są ogromnie zaniedbywane. Jednak firmy produkujące wodór będą, w prawdziwym sensie, potrzebować innych form energii nieodnawialnej, takich jak kopalne (węgiel, gaz ziemny i ropa naftowa), aby oddzielić go od tlenu. Być może uda nam się zminimalizować nadmierne poleganie na paliwach kopalnych, gdy przyjmiemy energię wodorową, ale pozbycie się jej z systemu będzie trudne.

U.S. DoE
U.S. EPA
  • Autor
  • Recent Posts
Prawdziwy ekolog z serca ❤️. Założył Conserve Energy Future z jedynym mottem dostarczania pomocnych informacji związanych z naszym szybko wyczerpującym się środowiskiem. Jeśli nie wierzysz w pomysł Elona Muska, aby Mars stał się kolejną planetą nadającą się do zamieszkania, pamiętaj, że naprawdę nie ma „planety B” w całym wszechświecie.

Latest posts by Rinkesh (zobacz wszystkie)
  • Czy piłki golfowe nadają się do recyklingu? (I czy są one biodegradowalne?) – 2 marca 2021
  • Czy pałeczki do golfa nadają się do recyklingu? (I Czy Nadają Się Do Kompostowania Lub Biodegradacji) – 2 marca 2021
  • Czy Taśma Sellotape Nadaje Się Do Recyklingu? (And Is It Compostable or Biodegradable?) – March 2, 2021

hydrogen-gas.

Leave a Reply

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.