Miksi vetyä on eri värejä?

Vety on maailmankaikkeuden runsain alkuaine ja kolmanneksi runsain maapallolla, mutta lähes kaikki maapallon vety on lukittuu muihin yhdisteisiin. Poistettuna se voi olla arvokas polttoaineen lähde, koska se on erittäin reaktiivinen ja vapauttaa käyttökelpoista energiaa yhdistettynä muihin elementteihin. Tämä on vetykäyttöisten polttokennojen idea.

Tiedemiehet ovat kehittäneet useita tapoja ottaa vetyä, mikä tekee vetykäyttöisistä polttokennoista tulevaisuuden. Mukaan Auto ja Kuljettaja, ne käyttivät yli 15 000 Kalifornian autoa vuonna 2022, mukaan lukien Toyota Mirai, Hyundai Nexo ja Honda Clarity (ei enää tuotannossa).

Energy.gov sanoo verkkosivuillaan: "Polttokennoja voidaan käyttää monenlaisissa sovelluksissa, mikä tarjoaa tehoa useille eri aloille, mukaan lukien kuljetus, teollisuus-/liike-/asuinrakennukset ja pitkän aikavälin energian varastointi verkkoon käännettävissä järjestelmissä." Tämä tarkoittaa, että vetypolttokenno voi hyvinkin antaa virtaa kodin

sähköjärjestelmä tulevaisuudessa.

Kaikki vetyuuttomenetelmät eivät ole samanlaisia. Monet luottavat hiilivetyrikkaiden polttoaineiden, kuten maakaasun ja hiilen, hajottamiseen, jolloin hiiltä vapautuu ilmakehään. Mutta vedestä on myös mahdollista uuttaa vetyä uusiutuvalla energialla. Vedyn ”värit” viittaavat tuotantomenetelmiin, ja niihin sisältyy virtuaalinen sateenkaari.

Mikä on vetyvoima?

Scharfsinn86/Getty Images

Vetypolttokenno tuottaa sähköä ja toimii akun tavoin, mutta se ei ole varastointijärjestelmä eikä sitä tarvitse koskaan ladata. Se jatkaa sähkön tuotantoa niin kauan kuin puhdasta vetyä virtaa tasaisesti.

Vety, joka koostuu yhdestä negatiivisesti varautuneesta elektronista ja yhdestä positiivisesti varautuneesta protonista, on maailmankaikkeuden yksinkertaisin alkuaine.

Kun syötät vetykaasua polttokennoon, se virtaa kennon toiselle puolelle (anodi), jossa katalyytti jakaa sen protoneiksi ja elektroneiksi. Protonit siirtyvät kalvon läpi toiselle puolelle (katodille), kun taas elektronit kulkevat toista polkua tuottaen sähköä ja lämpöä ennen kuin päätyvät samaan paikkaan. Vapaat protonit ja elektronit yhdistyvät lopulta ilman hapen kanssa muodostaen divetymonoksidia, eli vettä.

Koska vesi on polttokennon ainoa sivutuote, se on a puhdas energia järjestelmä, joka ei lisää hiiltä ilmakehään. Tämä on lupaava uutinen. Mutta vedyn tuottaminen kuluttaa myös energiaa ja menetelmästä riippuen aiheuttaa saasteita.

Mikä väri on vety?

Vetyvärit vaihtelevat valkoisesta mustaan, ja niiden välissä on kokonainen paletti sävyjä. Ne eivät viittaa kaasun todelliseen ulkonäköön (se on väritöntä), vaan tapaan, jolla se tuotetaan.

• Valkoinen: Vaikka suurin osa maan vedystä on lukittunut yhdisteisiin, maanalaisia ​​vetykaasuvarastoja on olemassa. Poistoon liittyy fracking, kiistanalainen menettely, eikä tällä hetkellä ole suunnitelmia käyttää tällaista vetyä laajassa mittakaavassa.
• Mustanruskea: Ympäristölle haitallisin vedyn muoto on peräisin hiilestä. Louhinta sisältää kaasutuksen, jossa hiilen altistaminen korkealle lämmölle erotetaan vedyksi ja jätehiileksi, joka vapautuu ilmakehään.
• Harmaa: Tämä on halvin ja yleisin saatavilla oleva vetypolttoaine. Tehtaat tuottavat sen erottamalla vedyn maakaasu käyttämällä höyryä. Mustan lajikkeen tavoin harmaalla vedyllä on negatiivinen ympäristövaikutus, koska sen tuotannossa vapautuu hiilidioksidia ilmakehään.
• Sininen: Tuottajat ottavat sinistä vetyä, eli vähähiilistä vetyä, sama kuin harmaa vety. Mutta tässä tapauksessa ne keräävät ja varastoivat päästöt. Tämä tekee sinisestä vedystä puhtaamman vaihtoehdon harmaalle, mutta se ei ole täysin puhdasta, koska se vapauttaa silti pieniä määriä päästöjä.
• Turkoosi: Tämän tuottamiseksi tehtaat käyttävät metaanipyrolyysiksi kutsuttua menetelmää, joka johtaa kiinteän hiilijätteen sivutuotteeseen. Se on uusi, kokeellinen, eikä sitä ole vielä käytetty suuressa mittakaavassa.
• Pinkki/punainen/violetti: Vaaleanpunainen vety, eli punainen tai purppura vety, tulee elektrolyysistä, joka erottaa veden komponenttinsa vety- ja happi-ioneiksi. Ydinenergia tuottaa sähköä.

Mikä on vihreä vety?

Vihreä vety, eli keltainen vety antaa sille aurinkoisemman nimen, on myös elektrolyysin tuote, mutta sähkö tulee aurinko- tai tuulivoimasta. Se on todella puhdasta polttoainetta, koska se on tuotannosta loppukäyttöön täysin päästötön. Se on myös uusiutuva luonnonvara niin kauan kuin planeetalla on tarpeeksi vettä sen tuottamiseen.

Vety vs. Sähköautot

Vetypolttokennoautot (HFCV) eivät ohita sähköautot Sähköautojen suosio pian. Viisitoistatuhatta kalifornialaista kuljettajaa omistaa HFCV-autoja, mutta maanteillä liikennöi yli 2,5 miljoonaa sähköautoa.

Vihreällä vedyllä toimivat HFCV-autot ovat ympäristöystävällinen vaihtoehto sähköautoille. Mutta ne todennäköisesti jäävät toistaiseksi taustalle muutamien ongelmien vuoksi, kuten:

• Tankkausinfrastruktuurin puute. Kaliforniassa on vain 60 tankkausasemaa, joista osa on toisinaan offline-tilassa tarjontapulan vuoksi.
• Kiihdytysvoiman puute. Toyota varustaa Mirain ylimääräisellä akulla vaativiin tilanteisiin.
• Toisin kuin sähköautot, HFCV: itä ei voi ladata kotona.

Chris Deziel on toiminut rakennusalalla yli 30 vuoden ajan. Hän auttoi rakentamaan pientä kaupunkia Oregonin autiomaassa alusta alkaen ja auttoi perustamaan kaksi maisemointiyritystä. Hän on työskennellyt puuseppänä, putkimiehenä ja huonekalujen maalaajana. Deziel on kirjoittanut tee-se-itse-artikkeleita vuodesta 2010 ja työskennellyt verkkokonsulttina, viimeksi Home Depotin Pro Referral -palvelun kanssa. Hänen työnsä on julkaistu Landlordologyssa, Apartments.comissa ja Hunkerissa. Deziel on myös julkaissut tiedesisältöä ja on innokas muusikko.