Kodėl vandenilis būna skirtingų spalvų?

Vandenilis yra gausiausias elementas visatoje ir trečias pagal paplitimą Žemėje, tačiau beveik visas Žemės vandenilis yra užrakintas kituose junginiuose. Išgaunamas jis gali būti vertingas kuro šaltinis, nes yra labai reaktyvus ir kartu su kitais elementais išskiria naudingą energiją. Tokia yra vandeniliu varomų kuro elementų idėja.

Mokslininkai sukūrė kelis vandenilio išgavimo būdus, todėl vandeniliu varomi kuro elementai tampa vis populiaresniu dalyku. Pagal Automobilis ir vairuotojas, 2022 m. jie varė daugiau nei 15 000 Kalifornijos automobilių, įskaitant Toyota Mirai, Hyundai Nexo ir Honda Clarity (nebegaminamas).

Energy.gov savo svetainėje rašoma: „Kuro elementai gali būti naudojami įvairiose srityse, tiekiant energiją įvairiuose sektoriuose, įskaitant transportą, pramoniniai/komerciniai/gyvenamieji pastatai ir ilgalaikis energijos kaupimas tinkle reversinėse sistemose. Tai reiškia, kad vandenilio kuro elementas gali maitinti jūsų energiją namų

elektrinė sistema ateityje.

Ne visi vandenilio gavybos būdai yra vienodi. Daugelis naudojasi angliavandenilių turinčio kuro, pvz., gamtinių dujų ir anglies, suskaidymu, išskiriant anglį į atmosferą. Tačiau vandenilį iš vandens galima išgauti ir naudojant atsinaujinančią energiją. Vandenilio „spalvos“ reiškia gamybos metodus ir apima virtualią vaivorykštę.

Kas yra vandenilio energija?

Scharfsinn86 / Getty Images

Vandenilio kuro elementas tiekia elektros energiją ir veikia panašiai kaip akumuliatorius, tačiau tai nėra saugojimo sistema ir jos niekada nereikia įkrauti. Jis ir toliau gamins elektrą tol, kol bus pastovus gryno vandenilio srautas.

Vandenilis, susidedantis iš vieno neigiamai įkrauto elektrono ir vieno teigiamai įkrauto protono, yra paprasčiausias elementas visatoje.

Kai tiekiate vandenilio dujas į kuro elementą, jis teka į vieną elemento pusę (anodą), kur katalizatorius padalija jas į protonus ir elektronus. Protonai migruoja per membraną į kitą pusę (katodą), o elektronai eina kitu keliu, generuodami elektrą ir šilumą, kol atsiduria toje pačioje vietoje. Laisvieji protonai ir elektronai galiausiai susijungia su deguonimi ore, kad susidarytų divandenilio monoksidas, dar žinomas kaip vanduo.

Kadangi vanduo yra vienintelis kuro elemento šalutinis produktas, tai a švari energija sistema, kuri į atmosferą neprideda anglies. Tai daug žadanti naujiena. Tačiau vandenilio gamybai taip pat sunaudojama energija ir, priklausomai nuo metodo, susidaro teršalai.

Kokia spalva yra vandenilis?

Vandenilio spalvos yra nuo baltos iki juodos, o tarp jų yra visa atspalvių paletė. Jie nurodo ne tikrąją dujų išvaizdą (jos yra bespalvės), o tai, kaip jos gaminamos.

• Balta: Nors dauguma antžeminio vandenilio yra užrakinta junginiuose, požeminiai vandenilio dujų rezervuarai egzistuoja. Išgavimas apima skaldymą, prieštaringą procedūrą, ir šiuo metu neplanuojama naudoti tokio tipo vandenilio dideliu mastu.
• Juoda/ruda: Labiausiai aplinkai žalinga vandenilio forma, gaunama iš anglies. Išgavimas apima dujofikavimą, anglį veikiant dideliu karščiu, kad ji būtų atskirta į vandenilį ir į atmosferą išmetamą anglies atlieką.
• Pilka: Tai pigiausias ir labiausiai paplitęs vandenilio kuro tipas. Gamyklos jį gamina atskirdamos vandenilį nuo gamtinių dujų naudojant garus. Kaip ir juodoji, pilkasis vandenilis daro neigiamą poveikį aplinkai, nes jį gaminant į atmosferą išskiriamas anglies dioksidas.
• Mėlyna: Gamintojai išgauna mėlynąjį vandenilį, dar žinomą kaip mažai anglies turintis vandenilis, tas pats, kas pilkasis vandenilis. Tačiau šiuo atveju jie fiksuoja ir saugo emisijas. Dėl to mėlynasis vandenilis yra švaresnė pilkos spalvos alternatyva, tačiau ji nėra visiškai švari, nes vis tiek išskiria nedidelį kiekį išmetamųjų teršalų.
• Turkis: Norėdami tai pagaminti, gamyklos naudoja metodą, vadinamą metano pirolize, dėl kurios susidaro kietos anglies atliekos. Tai nauja, eksperimentinė ir dar nebuvo naudojama plačiu mastu.
• Rožinė/raudona/violetinė: Rožinis vandenilis, dar žinomas kaip raudonas arba purpurinis vandenilis, gaunamas elektrolizės būdu, kuris padalija vandenį į jo komponentus – vandenilio ir deguonies jonus. Branduolinė energija tiekia elektros energiją.

Kas yra žalias vandenilis?

Žalias vandenilis, dar žinomas kaip geltonasis vandenilis, suteikiantis jam saulėtesnį pavadinimą, taip pat yra elektrolizės produktas, tačiau elektros energija gaunama iš saulės arba vėjo energijos. Tai tikrai švarus kuras, nes nuo gamybos iki galutinio panaudojimo jis visiškai neišmeta teršalų. Tai taip pat yra atsinaujinantis išteklius, kol planeta turi pakankamai vandens jam gaminti.

Vandenilis vs. Elektromobiliai

Vandenilio kuro elementų transporto priemonės (HFCV) nelenkia elektromobilių (EV) greitai išpopuliarės. 15 tūkstančių Kalifornijos vairuotojų turi HFCV, tačiau visoje šalyje keliuose važinėja daugiau nei 2,5 milijono elektromobilių.

Žaliuoju vandeniliu varomi HFCV yra ekologiška elektromobilių alternatyva. Tačiau jie tikriausiai liks antrame plane dėl kelių problemų, įskaitant:

• Degalų papildymo infrastruktūros trūkumas. Kalifornijoje yra tik 60 degalinių, kai kurios kartais neprisijungusios dėl tiekimo trūkumo.
• Greitinimo galios trūkumas. „Toyota“ aprūpina „Mirai“ papildomu akumuliatoriumi didelės paklausos situacijoms.
• Skirtingai nei EV, HFCV negalima įkrauti namuose.

Chrisas Dezielis statybų srityje dirba daugiau nei 30 metų. Jis padėjo nuo pat pradžių sukurti nedidelį miestą Oregono dykumoje ir padėjo įkurti dvi kraštovaizdžio tvarkymo įmones. Dirbo staliumi, santechniku ​​ir baldų apdailininku. Deziel rašė „pasidaryk pats“ straipsnius nuo 2010 m. ir dirbo konsultantu internetu, pastaruoju metu su „Home Depot“ „Pro Referral“ paslauga. Jo darbai buvo paskelbti Landlordology, Apartments.com ir Hunker. Deziel taip pat paskelbė mokslinį turinį ir yra aistringas muzikantas.