Miks on vesinikul erinevat värvi?

Vesinik on universumi kõige levinum element ja Maal kolmandal kohal, kuid peaaegu kogu Maa vesinik on lukustatud teistesse ühenditesse. Ekstraheerituna võib see olla väärtuslik kütuseallikas, kuna see on väga reaktsioonivõimeline ja eraldab teiste elementidega kombineerituna kasutatavat energiat. See on vesinikul töötavate kütuseelementide idee.

Teadlased on välja töötanud mitmeid viise vesiniku ekstraheerimiseks, muutes vesinikul töötavad kütuseelemendid populaarseks. Vastavalt Auto ja juht, 2022. aastal kasutasid nad enam kui 15 000 California autot, sealhulgas Toyota Mirai, Hyundai Nexo ja Honda Clarity (pole enam tootmises).

Energy.gov ütleb oma veebisaidil: "Kütuseelemente saab kasutada paljudes rakendustes, pakkudes energiat rakendustele mitmes sektoris, sealhulgas transpordis, tööstus-/äri-/elamuhooned ja pikaajaline energia salvestamine võrgu jaoks pööratavates süsteemides. See tähendab, et vesinikkütuseelement võib teie toiteallikaks olla kodu oma

elektrisüsteem tulevikus.

Kõik vesiniku ekstraheerimise meetodid ei ole võrdsed. Paljud toetuvad süsivesinikerikaste kütuste, nagu maagaas ja kivisüsi, purustamisele, vabastades süsinikku atmosfääri. Kuid taastuvenergia abil on võimalik ka veest vesinikku ammutada. Vesiniku "värvid" viitavad tootmismeetoditele ja nende hulka kuulub virtuaalne vikerkaart.

Mis on vesinikenergia?

Scharfsinn86/Getty Images

Vesinikkütuseelement varustab elektrit ja töötab nagu aku, kuid see ei ole salvestussüsteem ega vaja kunagi laadimist. See jätkab elektri tootmist seni, kuni puhas vesinik voolab pidevalt.

Ühest negatiivselt laetud elektronist ja ühest positiivselt laetud prootonist koosnev vesinik on universumi lihtsaim element.

Kui tarnite vesinikgaasi kütuseelemendile, voolab see elemendi ühele küljele (anoodile), kus katalüsaator jagab selle prootoniteks ja elektronideks. Prootonid rändavad läbi membraani teisele poole (katoodile), elektronid aga lähevad teisele teele, tekitades elektrit ja soojust, enne kui jõuavad samasse kohta. Vabad prootonid ja elektronid ühinevad lõpuks õhus oleva hapnikuga, moodustades divesinikmonooksiidi ehk vee.

Kuna vesi on kütuseelemendi ainus kõrvalsaadus, on see a puhast energiat süsteem, mis ei lisa atmosfääri süsinikku. See on paljulubav uudis. Kuid vesiniku tootmine kulutab ka energiat ja sõltuvalt meetodist tekitab saasteaineid.

Mis värvi on vesinik?

Vesinikuvärvid ulatuvad valgest mustani, nende vahel on terve värvipalett. Need ei viita gaasi tegelikule välimusele (see on värvitu), vaid selle tootmisviisile.

• Valge: Kuigi enamik maapealset vesinikku on lukustatud ühenditeks, eksisteerivad maa-alused gaasilise vesiniku reservuaarid. Ekstraheerimine hõlmab frakkimist, mis on vastuoluline protseduur, ja praegu ei ole kavas seda tüüpi vesinikku laialdaselt kasutada.
• Must/pruun: Keskkonnale kõige kahjulikum vesiniku vorm, see pärineb kivisöest. Ekstraheerimine hõlmab gaasistamist, söe allutamist kõrgele kuumusele, et eraldada see vesinikuks ja süsinikujäätmeks, mis eraldub atmosfääri.
• Hall: See on odavaim ja levinuim saadaolev vesinikkütuse tüüp. Tehased toodavad seda vesiniku eraldamise teel maagaas auru kasutades. Nagu mustal, on ka hallil vesinikul negatiivne keskkonnamõju, sest selle tootmisel eraldub atmosfääri süsihappegaas.
• Sinine: Tootjad ekstraheerivad sinist vesinikku ehk madala süsinikusisaldusega vesinikku, sama mis hall vesinik. Kuid sel juhul püüavad nad heitkogused kinni ja salvestavad. See muudab sinise vesiniku puhtamaks alternatiiviks hallile, kuid see pole täiesti puhas, kuna eraldab siiski väikese koguse heitmeid.
• Türkiissinine: Selle tootmiseks kasutavad tehased meetodit, mida nimetatakse metaanpürolüüsiks, mille tulemuseks on tahke süsiniku kõrvalsaadus. See on uus, eksperimentaalne ja seda pole veel laialdaselt kasutatud.
• Roosa/punane/lilla: Roosa vesinik, ehk punane või lilla vesinik, pärineb elektrolüüsist, mis eraldab vee selle koostisosadeks vesiniku ja hapniku ioonideks. Tuumaenergia varustab elektrienergiat.

Mis on roheline vesinik?

Roheline vesinik ehk kollane vesinik, et anda sellele päikeselisem nimi, on samuti elektrolüüsi saadus, kuid elekter pärineb päikese- või tuuleenergiast. See on tõesti puhas kütus, sest alates tootmisest kuni lõppkasutuseni on see täiesti heitmevaba. See on ka taastuv ressurss seni, kuni planeedil on selle tootmiseks piisavalt vett.

Vesinik vs. Elektriautod

Vesinikkütuseelemendiga sõidukid (HFCV) ei soorita möödasõite elektrisõidukid (EV) populaarsust peagi. Viisteist tuhat California juhti omavad HFCV-sid, kuid üleriigiliselt sõidab teedel rohkem kui 2,5 miljonit elektriautot.

Rohelisel vesinikul töötavad HFCVd on elektrisõidukitele keskkonnasõbralik alternatiiv. Kuid tõenäoliselt jäävad need mõne probleemi tõttu esialgu tagaplaanile, sealhulgas:

• Tankimisinfrastruktuuri puudumine. Californias on ainult 60 tanklat, millest mõned on aeg-ajalt tarnepuuduse tõttu võrguühenduseta.
• Kiirendusjõu puudumine. Toyota varustab Mirai suure nõudlusega olukordade jaoks täiendava akuga.
• Erinevalt elektrisõidukitest ei saa HFCV-sid kodus laadida.

Chris Deziel on ehitussektoris tegutsenud enam kui 30 aastat. Ta aitas algusest peale üles ehitada Oregoni kõrbe väikelinna ja asutada kahte haljastusfirmat. Ta on töötanud puusepana, torumehena ja mööbli viimistlejana. Deziel on kirjutanud isetegemise artikleid alates 2010. aastast ja töötanud veebikonsultandina, viimati Home Depoti Pro Referral teenusega. Tema tööd on avaldatud saidil Landlordology, Apartments.com ja Hunker. Deziel on avaldanud ka teaduslikku sisu ja on innukas muusik.