Proč má vodík různé barvy?

Vodík je nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru a třetím nejrozšířenějším prvkem na Zemi, ale téměř všechen vodík na Zemi je uzamčen do jiných sloučenin. Při extrakci může být cenným zdrojem paliva, protože je vysoce reaktivní a v kombinaci s jinými prvky uvolňuje použitelnou energii. To je myšlenka za palivovými články na vodíkový pohon.

Vědci vyvinuli několik způsobů, jak extrahovat vodík, díky čemuž jsou palivové články na vodíkový pohon nadějnou věcí. Podle Auto a řidič, v roce 2022 poháněly více než 15 000 vozů California, včetně Toyota Mirai, Hyundai Nexo a Honda Clarity (již se nevyrábí).

Energy.gov na svých webových stránkách uvádí: „Palivové články lze použít v široké řadě aplikací a poskytují energii pro aplikace v různých odvětvích, včetně dopravy, průmyslové/obchodní/obytné budovy a dlouhodobé skladování energie pro síť v reverzibilních systémech. To znamená, že by vás mohl pohánět vodíkový palivový článek domácí elektrický systém v budoucnu.

Ne všechny metody extrakce vodíku jsou stejné. Mnozí spoléhají na rozklad paliv bohatých na uhlovodíky, jako je zemní plyn a uhlí, a uvolňují uhlík do atmosféry. Ale je také možné extrahovat vodík z vody pomocí obnovitelné energie. „Barvy“ vodíku odkazují na výrobní metody a zahrnují virtuální duhu.

Co je vodíková energie?

Scharfsinn86/Getty Images

Vodíkový palivový článek dodává elektřinu a funguje něco jako baterie, ale není to úložný systém a nikdy nepotřebuje dobíjení. Bude pokračovat ve výrobě elektřiny, dokud bude proudit čistý vodík.

Vodík, který se skládá z jednoho záporně nabitého elektronu a jednoho kladně nabitého protonu, je nejjednodušším prvkem ve vesmíru.

Když dodáváte plynný vodík do palivového článku, proudí na jednu stranu článku (anodu), kde jej katalyzátor rozděluje na protony a elektrony. Protony migrují přes membránu na druhou stranu (katodu), zatímco elektrony se vydávají jinou cestou, generují elektřinu a teplo, než skončí na stejném místě. Volné protony a elektrony se nakonec spojí s kyslíkem ve vzduchu a vytvoří dihydrogen monoxid, neboli vodu.

Protože voda je jediným vedlejším produktem palivového článku, je to a čistá energie systém, který nepřidává do atmosféry žádný uhlík. To je slibná zpráva. Výroba vodíku ale také spotřebovává energii a v závislosti na metodě vytváří znečišťující látky.

Jakou barvu má vodík?

Vodíkové barvy se pohybují od bílé po černou, s celou paletou odstínů mezi nimi. Neodkazují na skutečný vzhled plynu (je bezbarvý), ale na způsob jeho výroby.

• Bílý: Ačkoli většina pozemského vodíku je uzavřena ve sloučeninách, podzemní zásobníky plynného vodíku existují. Extrakce zahrnuje frakování, což je kontroverzní postup, a v současné době neexistují žádné plány na využití tohoto druhu vodíku ve velkém měřítku.
• Černo-hnědá: Ekologicky nejvíce škodlivá forma vodíku, pochází z uhlí. Extrakce zahrnuje zplyňování, kdy se uhlí vystavuje vysokému teplu, aby se rozdělilo na vodík a odpadní uhlík, který se uvolňuje do atmosféry.
• Šedá: Jedná se o nejlevnější a nejběžnější dostupný typ vodíkového paliva. Továrny jej vyrábějí separací vodíku z zemní plyn pomocí páry. Stejně jako černá odrůda má i šedý vodík negativní dopad na životní prostředí, protože při jeho výrobě se do atmosféry uvolňuje oxid uhličitý.
• Modrý: Výrobci extrahují modrý vodík, neboli nízkouhlíkový vodík, stejný jako šedý vodík. Ale v tomto případě zachycují a ukládají emise. Díky tomu je modrý vodík čistší alternativou k šedé, ale není zcela čistý, protože stále uvolňuje malé množství emisí.
• Tyrkysový: K jeho výrobě používají továrny metodu zvanou pyrolýza metanu, jejímž výsledkem je tuhý uhlíkový odpadní vedlejší produkt. Je nový, experimentální a dosud nebyl ve velkém měřítku používán.
• Růžová/červená/fialová: Růžový vodík, neboli červený nebo fialový vodík, pochází z elektrolýzy, která rozděluje vodu na její složky vodíkové a kyslíkové ionty. Jaderná energie dodává elektrickou energii.

Co je zelený vodík?

Zelený vodík, alias žlutý vodík, abychom mu dali slunnější jméno, je také produktem elektrolýzy, ale elektřina pochází ze sluneční nebo větrné energie. Je to skutečně čisté palivo, protože od výroby až po konečné použití je zcela bez emisí. Je to také obnovitelný zdroj, pokud má planeta dostatek vody k jeho výrobě.

Vodík vs. Elektrická auta

Vozidla s vodíkovými palivovými články (HFCV) nepředjíždějí elektrická vozidla (EV) budou v dohledné době populární. Patnáct tisíc kalifornských řidičů vlastní HFCV, ale po celostátních silnicích jezdí více než 2,5 milionu EV.

HFCV na zelený vodík jsou ekologickou alternativou k EV. Ale pravděpodobně zůstanou prozatím v pozadí kvůli několika problémům, včetně:

• Nedostatek infrastruktury pro doplňování paliva. Kalifornie má pouze 60 čerpacích stanic, z nichž některé jsou občas offline kvůli nedostatku dodávek.
• Nedostatek akceleračního výkonu. Toyota vybavuje Mirai přídavnou baterií pro situace s vysokou poptávkou.
• Na rozdíl od EV nelze HFCV dobíjet doma.

Chris Deziel působí ve stavebnictví již více než 30 let. Pomohl od základů vybudovat malé město v oregonské poušti a pomohl založit dvě společnosti zabývající se terénními úpravami. Pracoval jako truhlář, instalatér a lakýrník nábytku. Deziel píše DIY články od roku 2010 a pracoval jako online konzultant, naposledy se službou Home Depot Pro Referral. Jeho práce byly publikovány na Landlordology, Apartments.com a Hunker. Deziel také publikoval vědecký obsah a je vášnivým hudebníkem.