Vad är vätgasenergi?

Universum består av en blandning av en mängd olika komponenter. Varje komponent har en viktig roll i världens sammansättning. De mest förekommande komponenterna i universum är väte, kväve och syre. Vätgas är den mest förekommande komponenten som utgör 75 % av universum, och den spelar en större roll för livets hållbarhet. Förutom att hjälpa andra olika levande arter att överleva kan väte användas för att generera energi.

Väte finns i nästan allt växtmaterial och förekommer också naturligt i vatten. Även om solen har en större andel vätgas, är gasen så lätt att den praktiskt taget försvinner från jordens yta när den transporteras av solens strålar. Så för att effektivt få fram vätgas måste den utnyttjas från vatten, naturgas eller biomassa.

Vätgas

Vätgas är det mest grundläggande av alla jordens grundämnen. Väteatomen består av en enda proton och en enda elektron. Som sådan är den mycket riklig, men den existerar egentligen inte som en separat form av materia. I stället är den vanligtvis kombinerad med andra grundämnen. Att separera vätgas från dess följeslagare kräver mycket ansträngning, men det ger en kraftfull, nästan ren energikälla. Som gas kan den användas i bränsleceller för att driva motorer.

Vätegas utvinns ur vatten genom en teknik som kallas elektrolys, vilket innebär att man låter en hög elektrisk ström löpa genom vatten för att separera väte- och syreatomer. Elektrolysprocessen är ganska dyr eftersom den innebär en hög energiförbrukning.

Energin som används för att generera elektricitet i elektrolysprocessen utnyttjas från fossila bränslen som olja, naturgas eller kol. Den kan också tas från förnybara energikällor som sol-, vind- och vattenkraft för att säkerställa att det inte sker några utsläpp av växthusgaser.

För att få fram volymer av vätgas med denna metod pågår fortfarande forskning för att fastställa en genomförbar metod för att generera den inhemskt till en relativt låg kostnad.

En annan metod för utvinning av vätgas är ångmetanreformering eller ångextraktion, som innebär att vätgasatomer i metan separeras från kolatomer. Det är den teknik som för närvarande används för att få fram vätgas i stora mängder. Nackdelen med ångmetanreformering är att den släpper ut en hel del växthusgaser som koldioxid och kolmonoxid i atmosfären, vilka är recept för den globala uppvärmningen.

För att erhålla elektricitet från vätgasen transporteras den till bränsleceller där den kombineras med syre, och resultatet är en kemisk reaktion som genererar elektricitet och värme. Vätgasen kan också bara förbrännas för att driva fordonsmotorer. Biprodukterna från denna kemiska reaktion är vatten och kol som används för att producera metan och kol.

Varierade användningsområden för vätgas

Vätgas genereras som en biprodukt i klor – alkaliindustrier. Tidigare användes den delvis för icke-energitillämpningar, och den resterande delen antingen facklades eller ventilerades ut i atmosfären. För närvarande används biprodukten väte för produktion av kemikalier och egna tillämpningar (främst energi).

Väte produceras för icke-energitillämpningar, t.ex. i gödselmedelsindustrier och oljeraffinaderier. Man har också utvecklat och demonstrerat vätgasdrivna små elaggregat, bränslecellsbussar, trehjulingar, tvåhjulingar (motorcyklar) och system för katalytisk förbränning för bostads- och industrisektorn.

Fördelar med vätgasenergi

Det är en förnybar energikälla och rikligt förekommande

Vätgas är en riklig energikälla av många anledningar, varav den viktigaste är att den är riklig förekommande. Även om det kan krävas mycket resurser för att utnyttja den är ingen annan energikälla oändlig som vätgas. Det betyder i huvudsak att det inte finns någon möjlighet att den tar slut som andra energikällor.

Numera källor för att producera vätgas lokalt

Vätgas kan produceras antingen på plats där den kommer att användas eller centralt och sedan distribueras. Vätgas kan produceras från metan, bensin, biomassa, kol eller vatten. Faktorer som föroreningsmängder, tekniska utmaningar och energibehov varierar beroende på vilka källor som används.

Det är praktiskt taget en ren energikälla

När vätgas förbränns för att producera bränsle är biprodukterna helt säkra, vilket innebär att de inte har några kända bieffekter. Flygföretag använder faktiskt vätgas som en källa till dricksvatten. Efter att vätgasen har utnyttjats omvandlas den normalt till dricksvatten för astronauter på fartyg eller rymdstationer.

Vätgasenergi är giftfri

Det är ett giftfritt ämne som är sällsynt för en bränslekälla. Detta innebär att den är vänlig mot miljön och inte orsakar någon skada eller förstörelse för människors hälsa.

Denna aspekt gör att den är att föredra jämfört med andra bränslekällor som kärnenergi, naturgas, som är extremt farliga eller skrämmande att utnyttja på ett säkert sätt. Det gör också att vätgas kan användas på platser där andra former av bränsle kanske inte är tillåtna.

Användningen av vätgas minskar föroreningarna avsevärt

När vätgas kombineras med syre i en bränslecell produceras elektricitet, som kan användas för att driva fordon eller driva en elmotor, som värmekälla och för många andra användningsområden. När det kombineras med syre är de enda biprodukterna vatten och värme, vilket är fördelen med att använda vätgas som energibärare.

Användningen av vätgasbränsleceller släpper inte ut koldioxid och andra växthusgaser eller andra partiklar när förnybara källor som vatten eller solenergi används i produktionsprocessen.

Det är mycket effektivare än andra energikällor

Vätgas är en effektiv energityp eftersom den har förmågan att förmedla mycket energi för varje pund bränsle jämfört med diesel eller gas. Detta innebär kategoriskt att en bil som använder vätgasenergi kommer att färdas fler mil än en bil med lika mycket bensin.

Till exempel, jämfört med ett konventionellt förbränningsbaserat kraftverk som vanligtvis genererar elektricitet mellan 33 och 35 % effektivitet, kan vätgasbränsleceller generera elektricitet med en effektivitet på upp till 65 %, vilket ger en kapacitet som är ungefär tre gånger större.

Används för att driva rymdskepp

Vätgasenergins effektivitet och kraft gör den till en idealisk bränslekälla för rymdskepp. Dess kraft är så hög att den snabbt kan rotera rymdskepp till utforskningsuppdrag.

Det är också den säkraste formen av energi för att utföra en sådan energiintensiv uppgift. Vätgasenergi är faktiskt tre gånger mer potent än bensin och andra fossilbaserade bränslekällor. Detta innebär idealt sett att man behöver mindre vätgas för att utföra en enorm uppgift.

Det erbjuder också drivkraft för flygplan, båtar, bilar och både bärbara och stationära bränslecellstillämpningar. Nackdelen med att använda vätgas i bilar är att det är praktiskt taget svårt att lagra i kryogena tankar eller högtryckstankar.

Ett hållbart produktionssystem

Elektrolys är en metod där vatten separeras till väte och syre. I det här fallet kan förnybar energi användas för att driva elektrolysatorer för att producera vätgas från vatten som ger ett hållbart system som är oberoende av oljeprodukter och som dessutom är icke-förorenande och inte ger upphov till några utsläpp. Några av de förnybara källor som används för att driva elektrolysatorer är vind-, vatten-, sol- och tidvattenenergi.

När vätgasen producerats i en elektrolysator kan den användas i en bränslecell för att producera elektricitet. De biprodukter som genereras i bränslecellsprocessen är vatten och värme. Om bränslecellerna arbetar vid höga temperaturer kan systemet sättas upp som en samgenerator, där avfallsenergin används för uppvärmning.

Nackdelar med vätgasenergi

Men även om vätgasenergi har många beundransvärda fördelar, är det inte riktigt den direkt föredragna, rena och billiga energikällan för de flesta regeringar och företag. I gasform är den ganska flyktig.

Som dess flyktighet ger den en fördel jämfört med andra energikällor när det gäller att utföra många uppgifter, gör den likafullt att den är riskabel att använda och bearbeta. Några av nackdelarna med vätgasenergi är:

Vätgasenergi är dyrt

Elektrolys och ångreformering, de två huvudsakliga processerna för vätgasutvinning, är extremt dyra. Detta är den verkliga anledningen till att den inte används i stor utsträckning i hela världen. Idag används vätgasenergi främst för att driva de flesta hybridfordon.

Det krävs mycket forskning och innovation för att upptäcka billiga och hållbara sätt att utnyttja denna form av energi. Tills dess skulle vätgasenergi förbli exklusivt för de rika.

Lagringskomplikationer

En av vätgasens egenskaper är att den har en lägre densitet. I själva verket är det mycket mindre tätt än bensin. Detta innebär att det måste komprimeras till flytande tillstånd och lagras på samma sätt vid lägre temperaturer för att garantera dess effektivitet och ändamålsenlighet som energikälla.

Detta skäl förklarar också varför vätgas alltid måste lagras och transporteras under högt tryck, varför transport och allmän användning är långt ifrån genomförbar.

Det är inte den säkraste energikällan

Vätgassets kraft bör inte alls underskattas. Även om bensin är lite farligare än vätgas är vätgas ett mycket lättantändligt och flyktigt ämne som ofta hamnar i rubrikerna för sina potentiella faror. Jämfört med gas saknar vätgas lukt, vilket gör all upptäckt av läckor nästan omöjlig. För att upptäcka läckor måste man installera sensorer.

Tricky to Move Around

Det är en svår uppgift att transportera vätgas briljant på grund av dess lätthet. Olja kan transporteras på ett säkert sätt eftersom den oftast skjuts genom rör.

Kol kan lämpligen transporteras i tippbilar. Vätgas innebär också utmaningar när man överväger att flytta det i stora mängder, vilket är anledningen till att det oftast endast transporteras i små partier.

Det är beroende av fossila bränslen

Vätgasenergi är förnybar och har en minimal miljöpåverkan, men för att den ska kunna separeras från syre krävs det andra icke-förnyelsebara källor, t.ex. kol, olja och naturgas. Fossila bränslen behövs fortfarande för att producera vätgasbränsle.

Vätgasenergi kan inte försörja befolkningen

Trots det faktum att vätgas är rikligt förekommande begränsar kostnaden för att utnyttja den ett omfattande utnyttjande. Som du inser är det ganska utmanande att störa status quo.

Energi från fossila bränslen styr fortfarande världen. Det finns inte heller något ramverk på plats för att säkerställa billig och hållbar vätgasenergi för den vanliga bilägaren i framtiden.

Även om vätgas skulle bli billigt just nu skulle det ta flera år att bli den mest använda energikällan eftersom själva fordonen och bensinstationerna skulle behöva anpassas för att överensstämma med kraven för vätgas. Detta skulle kräva enorma kapitalkostnader.

Det är ett faktum att vätgasenergi är en förnybar resurs eftersom den finns i överflöd, och dess effekter är enormt försummade. Vätgasföretagen kommer dock i realiteten att behöva andra former av icke-förnybar energi, t.ex. fossil energi (kol, naturgas och olja) för att separera vätgasen från syre. Vi kanske kan minimera det överdrivna beroendet av fossila bränslen när vi anammar vätgasenergi, men det kommer att bli skrämmande att bli av med den från systemet.

U.S. DoE
U.S. EPA
  • Author
  • Recent Posts
En äkta miljöaktivist med hjärtat ❤️. Grundade Conserve Energy Future med det enda mottoet att tillhandahålla användbar information om vår snabbt utarmade miljö. Om du inte tror starkt på Elon Musks idé att göra Mars till en annan beboelig planet, kom ihåg att det verkligen inte finns någon ”Planet B” i hela universum.

Senaste inlägg av Rinkesh (se alla)
  • Är golfbollar återvinningsbara? (Och är de biologiskt nedbrytbara?) – 2 mars 2021
  • Är ätpinnar återvinningsbara? (Och är de komposterbara eller biologiskt nedbrytbara?) – 2 mars 2021
  • Är säljtejp återvinningsbart? (Och är det komposterbart eller biologiskt nedbrytbart?) – 2 mars 2021

vätgas

Lämna ett svar

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.