Kāpēc ūdeņradis ir dažādās krāsās?

Ūdeņradis ir visbagātīgākais elements Visumā un trešais visbiežāk sastopamais elements uz Zemes, taču gandrīz viss Zemes ūdeņradis ir bloķēta citos savienojumos. Ekstrahējot, tas var būt vērtīgs degvielas avots, jo tas ir ļoti reaktīvs un atbrīvo izmantojamo enerģiju, ja to apvieno ar citiem elementiem. Tāda ir ar ūdeņradi darbināmu kurināmā elementu ideja.

Zinātnieki ir izstrādājuši vairākus veidus, kā iegūt ūdeņradi, padarot ar ūdeņradi darbināmas kurināmā šūnas par populāru lietu. Saskaņā ar Automašīna un vadītājs, 2022. gadā tie darbināja vairāk nekā 15 000 Kalifornijas automašīnu, tostarp Toyota Mirai, Hyundai Nexo un Honda Clarity (vairs netiek ražots).

Energy.gov savā tīmekļa vietnē teikts: “Degvielas elementus var izmantot plašā lietojumu klāstā, nodrošinot jaudu lietojumprogrammām vairākās nozarēs, tostarp transportā, rūpnieciskās/komerciālās/dzīvojamās ēkas un ilgtermiņa enerģijas uzkrāšana tīklā reversīvās sistēmās. Tas nozīmē, ka ūdeņraža kurināmā elementi varētu nodrošināt jūsu enerģiju mājas

elektriskā sistēma nākotnē.

Ne visas ūdeņraža ekstrakcijas metodes ir vienādas. Daudzi paļaujas uz ar ogļūdeņražiem bagātu degvielu, piemēram, dabasgāzes un ogļu, sadalīšanu, izdalot oglekli atmosfērā. Bet ir iespējams arī iegūt ūdeņradi no ūdens, izmantojot atjaunojamo enerģiju. Ūdeņraža “krāsas” attiecas uz ražošanas metodēm, un tās ietver virtuālu varavīksni.

Kas ir ūdeņraža enerģija?

Scharfsinn86/Getty Images

Ūdeņraža kurināmā elementi piegādā elektroenerģiju un darbojas kā akumulators, taču tā nav uzglabāšanas sistēma un nekad nav jāuzlādē. Tas turpinās ražot elektrību tik ilgi, kamēr pastāvēs vienmērīga tīra ūdeņraža plūsma.

Ūdeņradis, kas sastāv no viena negatīvi lādēta elektrona un viena pozitīvi lādēta protona, ir visvienkāršākais elements Visumā.

Kad jūs piegādājat ūdeņraža gāzi kurināmā elementam, tā plūst uz vienu šūnas pusi (anodu), kur katalizators to sadala protonos un elektronos. Protoni migrē pa membrānu uz otru pusi (katodu), savukārt elektroni iet citu ceļu, ģenerējot elektrību un siltumu, pirms nonāk tajā pašā vietā. Brīvie protoni un elektroni beidzot apvienojas ar skābekli gaisā, veidojot diūdeņraža monoksīdu jeb ūdeni.

Tā kā ūdens ir vienīgais kurināmā elementa blakusprodukts, tas ir a tīra enerģija sistēma, kas atmosfērā nepievieno oglekli. Šīs ir daudzsološas ziņas. Taču ūdeņraža ražošana patērē arī enerģiju un atkarībā no metodes rada piesārņotājus.

Kāda krāsa ir ūdeņradis?

Ūdeņraža krāsas ir no baltas līdz melnai, un starp tām ir vesela toņu palete. Tie neattiecas uz gāzes faktisko izskatu (tā ir bezkrāsaina), bet gan uz veidu, kā tā tiek ražota.

• Balts: Lai gan lielākā daļa sauszemes ūdeņraža ir bloķēta savienojumos, pastāv ūdeņraža gāzes pazemes rezervuāri. Ekstrakcija ietver sašķelšanu, pretrunīgu procedūru, un pašlaik nav plānots izmantot šāda veida ūdeņradi plašā mērogā.
• Melns/Brūns: Videi kaitīgākais ūdeņraža veids, ko iegūst no oglēm. Ekstrakcija ietver gazifikāciju, pakļaujot ogles augstam karstumam, lai tās sadalītu ūdeņradī un atmosfērā izdalītajā ogleklī.
• Pelēks: Šis ir lētākais un visizplatītākais pieejamais ūdeņraža degvielas veids. Rūpnīcas to ražo, atdalot ūdeņradi no dabasgāze izmantojot tvaiku. Tāpat kā melnajai šķirnei, arī pelēkajam ūdeņradim ir negatīva ietekme uz vidi, jo tā ražošana atmosfērā izdala oglekļa dioksīdu.
• Zils: Ražotāji ekstrahē zilo ūdeņradi jeb zema oglekļa satura ūdeņradi, tāpat kā pelēko ūdeņradi. Bet šajā gadījumā viņi uztver un uzglabā emisijas. Tas padara zilo ūdeņradi par tīrāku alternatīvu pelēkajam, taču tas nav pilnīgi tīrs, jo tas joprojām izdala nelielu daudzumu emisiju.
• Tirkīzs: Lai to ražotu, rūpnīcas izmanto metodi, ko sauc par metāna pirolīzi, kas rada cieto oglekļa atkritumu blakusproduktu. Tas ir jauns, eksperimentāls un vēl nav izmantots plašā mērogā.
• Rozā/sarkana/violeta: Rozā ūdeņradis jeb sarkanais vai purpursarkanais ūdeņradis rodas elektrolīzes rezultātā, kas atdala ūdeni tā sastāvā esošajos ūdeņraža un skābekļa jonos. Kodolenerģija nodrošina elektroenerģiju.

Kas ir zaļais ūdeņradis?

Zaļais ūdeņradis jeb dzeltenais ūdeņradis, lai piešķirtu tam saulaināku nosaukumu, arī ir elektrolīzes produkts, bet elektroenerģiju iegūst no saules vai vēja enerģijas. Tā ir patiesi tīra degviela, jo no ražošanas līdz galīgajai izmantošanai tā ir pilnīgi bez emisijām. Tas ir arī atjaunojams resurss, ja vien planētai ir pietiekami daudz ūdens, lai to ražotu.

Ūdeņradis vs. Elektriskās automašīnas

Ūdeņraža degvielas šūnu transportlīdzekļi (HFCV) neapdzen elektriskie transportlīdzekļi (EV) drīzumā iegūs popularitāti. Piecpadsmit tūkstošiem Kalifornijas autovadītāju pieder HFCV, bet visā valstī pa ceļiem kursē vairāk nekā 2,5 miljoni EV.

HFCV, kas darbojas ar zaļo ūdeņradi, ir videi draudzīga alternatīva EV. Bet, iespējams, tie pagaidām paliks fonā dažu problēmu dēļ, tostarp:

• Degvielas uzpildes infrastruktūras trūkums. Kalifornijā ir tikai 60 degvielas uzpildes stacijas, no kurām dažas dažkārt ir bezsaistē piegādes trūkuma dēļ.
• Paātrinājuma jaudas trūkums. Toyota aprīko Mirai ar papildu akumulatoru augsta pieprasījuma situācijām.
• Atšķirībā no EV, HFCV nevar uzlādēt mājās.

Kriss Deziels būvniecības jomā ir darbojies vairāk nekā 30 gadus. Viņš palīdzēja no paša sākuma uzcelt nelielu pilsētu Oregonas tuksnesī un palīdzēja izveidot divus ainavu veidošanas uzņēmumus. Strādājis par galdnieku, santehniķi un mēbeļu apdari. Deziels raksta DIY rakstus kopš 2010. gada un ir strādājis par tiešsaistes konsultantu, pēdējo reizi ar Home Depot Pro Referral pakalpojumu. Viņa darbs ir publicēts Landlordology, Apartments.com un Hunker. Deziels ir publicējis arī zinātnisku saturu un ir dedzīgs mūziķis.