Γιατί το υδρογόνο έρχεται σε διαφορετικά χρώματα;

Το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν και το τρίτο πιο άφθονο στη Γη, αλλά σχεδόν όλο το υδρογόνο της Γης είναι κλειδωμένη σε άλλες ενώσεις. Όταν εξάγεται, μπορεί να είναι μια πολύτιμη πηγή καυσίμου, επειδή είναι εξαιρετικά αντιδραστικό και απελευθερώνει χρησιμοποιήσιμη ενέργεια όταν συνδυάζεται με άλλα στοιχεία. Αυτή είναι η ιδέα πίσω από τις κυψέλες καυσίμου που κινούνται με υδρογόνο.

Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει διάφορους τρόπους εξαγωγής υδρογόνου, κάνοντας τις κυψέλες καυσίμου που κινούνται με υδρογόνο ένα ανερχόμενο πράγμα. Σύμφωνα με Αυτοκίνητο και Οδηγός, τροφοδότησαν περισσότερα από 15.000 αυτοκίνητα της Καλιφόρνια το 2022, συμπεριλαμβανομένων των Toyota Mirai, Hyundai Nexo και Honda Clarity (δεν παράγονται πλέον).

Energy.gov αναφέρει στον ιστότοπό της: «Οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, παρέχοντας ισχύ για εφαρμογές σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένων των μεταφορών, βιομηχανικά/εμπορικά/οικιστικά κτίρια και μακροπρόθεσμη αποθήκευση ενέργειας για το δίκτυο σε αναστρέψιμα συστήματα». Αυτό σημαίνει ότι μια κυψέλη καυσίμου υδρογόνου θα μπορούσε κάλλιστα να σας τροφοδοτεί του σπιτιού

ηλεκτρικό σύστημα στο μέλλον.

Δεν είναι όλες οι μέθοδοι εξαγωγής υδρογόνου ίσες. Πολλοί βασίζονται στη διάσπαση καυσίμων πλούσιων σε υδρογονάνθρακες όπως το φυσικό αέριο και ο άνθρακας, απελευθερώνοντας άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Αλλά είναι επίσης δυνατή η εξαγωγή υδρογόνου από το νερό χρησιμοποιώντας ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Τα «χρώματα» του υδρογόνου αναφέρονται σε μεθόδους παραγωγής και περιλαμβάνουν ένα εικονικό ουράνιο τόξο.

Τι είναι η ισχύς υδρογόνου;

Scharfsinn86/Getty Images

Μια κυψέλη καυσίμου υδρογόνου παρέχει ηλεκτρική ενέργεια και λειτουργεί κάτι σαν μπαταρία, αλλά δεν είναι σύστημα αποθήκευσης και δεν χρειάζεται ποτέ επαναφόρτιση. Θα συνεχίσει να παράγει ηλεκτρική ενέργεια όσο υπάρχει μια σταθερή ροή καθαρού υδρογόνου.

Το υδρογόνο, που αποτελείται από ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο και ένα θετικά φορτισμένο πρωτόνιο, είναι το απλούστερο στοιχείο στο σύμπαν.

Όταν τροφοδοτείτε αέριο υδρογόνο σε μια κυψέλη καυσίμου, αυτό ρέει στη μία πλευρά της κυψέλης (την άνοδο), όπου ένας καταλύτης το χωρίζει σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια μεταναστεύουν μέσω μιας μεμβράνης στην άλλη πλευρά (την κάθοδο), ενώ τα ηλεκτρόνια ακολουθούν μια άλλη διαδρομή, δημιουργώντας ηλεκτρισμό και θερμότητα πριν καταλήξουν στο ίδιο μέρος. Τα ελεύθερα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια ενώνονται τελικά με το οξυγόνο του αέρα για να δημιουργήσουν μονοξείδιο του διυδρογόνου, γνωστό και ως νερό.

Επειδή το νερό είναι το μόνο υποπροϊόν μιας κυψέλης καυσίμου, είναι α καθαρή ενέργεια σύστημα που δεν προσθέτει άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Αυτά είναι πολλά υποσχόμενα νέα. Αλλά η παραγωγή υδρογόνου καταναλώνει επίσης ενέργεια και, ανάλογα με τη μέθοδο, δημιουργεί ρύπους.

Τι χρώμα είναι το υδρογόνο;

Τα χρώματα υδρογόνου κυμαίνονται από το λευκό έως το μαύρο, με μια ολόκληρη παλέτα αποχρώσεων ενδιάμεσα. Δεν αναφέρονται στην πραγματική εμφάνιση του αερίου (είναι άχρωμο) αλλά στον τρόπο παραγωγής του.

• Ασπρο: Αν και το μεγαλύτερο μέρος του επίγειου υδρογόνου είναι κλειδωμένο σε ενώσεις, υπάρχουν υπόγειες δεξαμενές αερίου υδρογόνου. Η εξόρυξη περιλαμβάνει το fracking, μια αμφιλεγόμενη διαδικασία, και προς το παρόν δεν υπάρχουν σχέδια για τη χρήση αυτού του είδους υδρογόνου σε μεγάλη κλίμακα.
• Μαύρο καφέ: Η πιο επιζήμια για το περιβάλλον μορφή υδρογόνου, αυτή προέρχεται από τον άνθρακα. Η εξόρυξη περιλαμβάνει αεριοποίηση, υποβάλλοντας τον άνθρακα σε υψηλή θερμότητα για να διαχωριστεί σε υδρογόνο και σε απόβλητο άνθρακα που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.
• Γκρί: Αυτός είναι ο φθηνότερος και πιο κοινός τύπος καυσίμου υδρογόνου που διατίθεται. Τα εργοστάσια το παράγουν διαχωρίζοντας το υδρογόνο από φυσικό αέριο χρησιμοποιώντας ατμό. Όπως η μαύρη ποικιλία, το γκρι υδρογόνο έχει αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, επειδή η παραγωγή του απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.
• Μπλε: Οι παραγωγοί εξάγουν μπλε υδρογόνο, γνωστό και ως υδρογόνο χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, το ίδιο με το γκρι υδρογόνο. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, συλλαμβάνουν και αποθηκεύουν τις εκπομπές. Αυτό κάνει το μπλε υδρογόνο μια πιο καθαρή εναλλακτική του γκρι, αλλά δεν είναι εντελώς καθαρό, επειδή εξακολουθεί να απελευθερώνει μια μικρή ποσότητα εκπομπών.
• Τουρκουάζ: Για να το παραγάγουν, τα εργοστάσια χρησιμοποιούν μια μέθοδο που ονομάζεται πυρόλυση μεθανίου, η οποία οδηγεί σε ένα υποπροϊόν στερεών αποβλήτων άνθρακα. Είναι νέο, πειραματικό και δεν έχει χρησιμοποιηθεί ακόμη σε μεγάλη κλίμακα.
• Ροζ/Κόκκινο/Μωβ: Το ροζ υδρογόνο, γνωστό και ως κόκκινο ή μοβ υδρογόνο, προέρχεται από ηλεκτρόλυση, η οποία διαχωρίζει το νερό στα συστατικά του ιόντα υδρογόνου και οξυγόνου. Η πυρηνική ενέργεια παρέχει την ηλεκτρική ενέργεια.

Τι είναι το πράσινο υδρογόνο;

Το πράσινο υδρογόνο, γνωστό και ως κίτρινο υδρογόνο για να του δώσουμε ένα πιο ηλιόλουστο όνομα, είναι επίσης προϊόν ηλεκτρόλυσης, αλλά η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από ηλιακή ή αιολική ενέργεια. Είναι πραγματικά ένα καθαρό καύσιμο γιατί, από την παραγωγή έως την τελική χρήση, είναι εντελώς χωρίς εκπομπές. Είναι επίσης ένας ανανεώσιμος πόρος, εφόσον ο πλανήτης έχει αρκετό νερό για να το παράγει.

Υδρογόνο vs. Ηλεκτρικά αυτοκίνητα

Τα οχήματα κυψελών καυσίμου υδρογόνου (HFCV) δεν προσπερνούν ηλεκτρικά οχήματα (EV) σε δημοτικότητα σύντομα. Δεκαπέντε χιλιάδες οδηγοί στην Καλιφόρνια διαθέτουν HFCV, αλλά υπάρχουν περισσότερα από 2,5 εκατομμύρια EV που κυκλοφορούν στους δρόμους σε όλη τη χώρα.

Τα HFCV που λειτουργούν με πράσινο υδρογόνο είναι μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση στα EV. Αλλά πιθανότατα θα παραμείνουν στο παρασκήνιο προς το παρόν λόγω μερικών προβλημάτων, όπως:

• Έλλειψη υποδομής ανεφοδιασμού. Η Καλιφόρνια έχει μόνο 60 σταθμούς ανεφοδιασμού, με ορισμένους περιστασιακά εκτός σύνδεσης λόγω ελλείψεων εφοδιασμού.
• Έλλειψη ισχύος επιτάχυνσης. Η Toyota εξοπλίζει το Mirai με μια επιπλέον μπαταρία για καταστάσεις υψηλής ζήτησης.
• Σε αντίθεση με τα EV, τα HFCV δεν μπορούν να επαναφορτιστούν στο σπίτι.

Ο Chris Deziel δραστηριοποιείται στο χώρο του οικοδομικού κλάδου για περισσότερα από 30 χρόνια. Βοήθησε να χτιστεί μια μικρή πόλη στην έρημο του Όρεγκον από την αρχή και βοήθησε στην ίδρυση δύο εταιρειών εξωραϊσμού. Έχει εργαστεί ως ξυλουργός, υδραυλικός και φανοποιός επίπλων. Ο Deziel γράφει άρθρα DIY από το 2010 και έχει εργαστεί ως διαδικτυακός σύμβουλος, πιο πρόσφατα με την υπηρεσία Pro Referral της Home Depot. Η δουλειά του έχει δημοσιευτεί στα Landlordology, Apartments.com και Hunker. Ο Deziel έχει επίσης δημοσιεύσει επιστημονικό περιεχόμενο και είναι μανιώδης μουσικός.