なぜ水素にはさまざまな色があるのでしょうか?

水素は宇宙で最も豊富な元素であり、地球上では 3 番目に豊富ですが、地球上のほぼすべての水素は 他の化合物に閉じ込められる. 反応性が高く、他の元素と結合すると使用可能なエネルギーを放出するため、抽出すると貴重な燃料源となる可能性があります。 それが水素燃料電池の背後にある考え方です。

科学者たちは水素を抽出するいくつかの方法を開発しており、水素を燃料とする燃料電池が注目されています。 によると 車とドライバー, 2022 年には、トヨタ ミライ、ヒュンダイ ネクソ、ホンダ クラリティ (現在は生産終了) を含む 15,000 台以上のカリフォルニア州の車に動力を供給しました。

Energy.gov はウェブサイトで次のように述べています。「燃料電池は幅広い用途に使用でき、輸送、 産業/商業/住宅の建物、および可逆システムにおけるグリッドの長期エネルギー貯蔵。」 つまり、水素燃料電池が電力を供給できる可能性は十分にあります。 家の 電気系統 将来。

すべての水素抽出方法が同じというわけではありません。 多くは、天然ガスや石炭などの炭化水素を多く含む燃料を分解し、炭素を大気中に放出することに依存しています。 しかし、再生可能エネルギーを利用して水から水素を抽出することも可能です。 水素の「色」は製造方法を指しており、仮想的な虹も含まれています。

水素発電とは何ですか？

Scharfsinn86/ゲッティイメージズ

水素燃料電池は電力を供給し、バッテリーのように機能しますが、蓄電システムではないため、再充電する必要はありません。 純粋な水素が安定して供給される限り、発電は継続されます。

水素は、マイナスに帯電した電子 1 個とプラスに帯電した陽子 1 個からなり、宇宙で最も単純な元素です。

水素ガスを燃料電池に供給すると、水素ガスはセルの片側 (アノード) に流れ、そこで触媒によって水素がプロトンと電子に分割されます。 陽子は膜を通って反対側 (陰極) に移動しますが、電子は別の経路をたどり、電気と熱を生成してから同じ場所に到達します。 自由陽子と電子は最終的に空気中の酸素と結合して一酸化二水素、別名水が生成されます。

水は燃料電池の唯一の副産物であるため、 クリーンエネルギー 大気中に炭素を加えないシステム。 これは有望なニュースです。 しかし、水素の製造にはエネルギーも消費され、方法によっては汚染物質が発生します。

水素は何色ですか?

水素の色は白から黒まであり、その間にパレット全体の色合いがあります。 これらは、ガスの実際の外観 (無色) ではなく、その生成方法を指します。

• 白： 地上の水素のほとんどは化合物に閉じ込められていますが、地下には水素ガスの貯蔵庫が存在します。 抽出には水圧破砕という物議を醸す手順が含まれますが、現時点ではこの種の水素を大規模に利用する計画はありません。
• 黒褐色： 最も環境に悪影響を与える水素は石炭から生成されます。 抽出にはガス化が含まれ、石炭を高熱にさらして水素と廃炭素に分離し、大気中に放出されます。
• グレー： これは、入手可能な水素燃料の中で最も安価で最も一般的なタイプです。 工場では水素を分離して製造します。 天然ガス 蒸気を使って。 黒色の水素と同様に、灰色の水素はその生成により大気中に二酸化炭素が放出されるため、環境に悪影響を及ぼします。
• 青： 生産者は、灰色の水素と同じ、青色の水素、別名低炭素水素を抽出します。 しかしこの場合、彼らは排出物を捕らえて貯蔵します。 これにより、青色の水素は灰色のよりクリーンな代替品になりますが、それでも少量の排出物が放出されるため、完全にクリーンではありません。
• ターコイズ: これを製造するために、工場ではメタン熱分解と呼ばれる方法が使用され、固体の炭素廃棄物の副産物が生成されます。 これは新しく実験的なものであり、まだ大規模には使用されていません。
• ピンク/レッド/パープル: ピンクの水素、別名赤または紫の水素は、水をその成分である水素イオンと酸素イオンに分離する電気分解によって生成されます。 原子力エネルギーは電力を供給します。

グリーン水素とは何ですか?

緑色の水素、または明るい名前を付けるために黄色の水素も電気分解の生成物ですが、電気は太陽光または風力から供給されます。 生産から最終使用まで完全に排出ガスがないため、真にクリーンな燃料です。 地球にそれを生産するのに十分な水がある限り、それは再生可能な資源でもあります。

水素 vs. 電気自動車

水素燃料電池自動車 (HFCV) は追い越していない 電気自動車 （EVは）すぐに人気が高まります。 カリフォルニア州では 1 万 5,000 人のドライバーが HFCV を所有していますが、全米では 250 万台以上の EV が道路を走っています。

グリーン水素で動作する HFCV は、環境に優しい EV の代替品です。 しかし、次のようないくつかの問題があるため、おそらく当面はバックグラウンドに留まるでしょう。

• 給油インフラの欠如。 カリフォルニア州には給油所が 60 か所しかなく、供給不足により一部が停止することもあります。
• 加速力の不足。 トヨタは、需要の高い状況に備えてミライに追加のバッテリーを装備しています。
• EVとは異なり、HFCVは家庭で充電できません。

Chris Deziel は、30 年以上にわたり建築業界で活躍してきました。 彼はオレゴン州の砂漠に小さな都市を一から建設し、2 つの造園会社の設立にも協力しました。 彼は大工、配管工、家具の再仕上げ工として働いてきました。 Deziel は 2010 年から DIY 記事を執筆しており、オンライン コンサルタントとして働いており、最近では Home Depot の Pro Referral サービスに携わっています。 彼の作品は Landlordology、Apartments.com、Hunker で公開されています。 デジエルは科学コンテンツも出版しており、熱心なミュージシャンでもあります。