Dlaczego wodór ma różne kolory?

Wodór jest najobficiej występującym pierwiastkiem we wszechświecie i trzecim pod względem liczebności na Ziemi, ale prawie cały wodór na Ziemi nim jest zamknięte w innych związkach. Wydobyty może stanowić cenne źródło paliwa, ponieważ jest wysoce reaktywny i w połączeniu z innymi pierwiastkami uwalnia użyteczną energię. Taka jest idea ogniw paliwowych zasilanych wodorem.

Naukowcy opracowali kilka sposobów ekstrakcji wodoru, dzięki czemu ogniwa paliwowe napędzane wodorem stają się coraz popularniejszym rozwiązaniem. Według Samochód i kierowca, w 2022 r. napędzali ponad 15 000 samochodów w Kalifornii, w tym Toyotę Mirai, Hyundai Nexo i Hondę Clarity (nieprodukowaną już).

Energy.gov stwierdza na swojej stronie internetowej: „Ogniwa paliwowe mogą być wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań, zapewniając energię do zastosowań w wielu sektorach, w tym w transporcie, budynki przemysłowe/handlowe/mieszkalne oraz długoterminowe magazynowanie energii dla sieci w układach odwracalnych.” Oznacza to, że wodorowe ogniwo paliwowe może zasilać Twój samochód domowy

Układ elektryczny w przyszłości.

Nie wszystkie metody ekstrakcji wodorem są sobie równe. Wiele z nich polega na rozbijaniu paliw bogatych w węglowodory, takich jak gaz ziemny i węgiel, uwalniając węgiel do atmosfery. Możliwe jest jednak także pozyskiwanie wodoru z wody przy użyciu energii odnawialnej. „Kolory” wodoru nawiązują do metod produkcji i obejmują wirtualną tęczę.

Co to jest energia wodorowa?

Scharfsinn86/Getty Images

Wodorowe ogniwo paliwowe dostarcza energię elektryczną i działa jak akumulator, ale nie jest systemem magazynowania energii i nigdy nie wymaga ładowania. Będzie nadal wytwarzać energię elektryczną, dopóki zapewniony będzie stały przepływ czystego wodoru.

Wodór, składający się z jednego ujemnie naładowanego elektronu i jednego dodatnio naładowanego protonu, jest najprostszym pierwiastkiem we wszechświecie.

Kiedy dostarczasz wodór do ogniwa paliwowego, przepływa on na jedną stronę ogniwa (anodę), gdzie katalizator dzieli go na protony i elektrony. Protony migrują przez membranę na drugą stronę (katodę), podczas gdy elektrony podążają inną drogą, wytwarzając energię elektryczną i ciepło, zanim znajdą się w tym samym miejscu. Wolne protony i elektrony ostatecznie łączą się z tlenem w powietrzu, tworząc tlenek diwodoru, czyli wodę.

Ponieważ woda jest jedynym produktem ubocznym ogniwa paliwowego, jest to: czysta energia system, który nie dodaje węgla do atmosfery. To obiecująca wiadomość. Jednak produkcja wodoru również pochłania energię i, w zależności od metody, powoduje powstawanie substancji zanieczyszczających.

Jakiego koloru jest wodór?

Kolory wodorowe rozciągają się od bieli do czerni, z całą paletą odcieni pomiędzy. Nie odnoszą się one do rzeczywistego wyglądu gazu (jest bezbarwny), ale do sposobu jego wytwarzania.

• Biały: Chociaż większość ziemskiego wodoru jest zamknięta w związkach, istnieją podziemne złoża gazowego wodoru. Wydobycie polega na szczelinowaniu, co jest procedurą kontrowersyjną i obecnie nie ma planów wykorzystania tego rodzaju wodoru na dużą skalę.
• Czarny brązowy: Najbardziej szkodliwa dla środowiska forma wodoru, pochodząca z węgla. Wydobywanie obejmuje zgazowanie, czyli poddawanie węgla działaniu wysokiej temperatury w celu rozdzielenia go na wodór i węgiel odpadowy uwalniany do atmosfery.
• Szary: Jest to najtańszy i najpopularniejszy dostępny rodzaj paliwa wodorowego. Fabryki produkują go poprzez oddzielenie wodoru od gazu ziemnego za pomocą pary. Podobnie jak odmiana czarna, wodór szary ma negatywny wpływ na środowisko, ponieważ jego produkcja uwalnia do atmosfery dwutlenek węgla.
• Niebieski: Producenci wydobywają wodór niebieski, czyli wodór niskoemisyjny, taki sam jak wodór szary. Ale w tym przypadku wychwytują i przechowują emisję. To sprawia, że ​​niebieski wodór jest czystszą alternatywą dla szarego, ale nie jest całkowicie czysty, ponieważ nadal emituje niewielką ilość emisji.
• Turkus: Aby to wyprodukować, fabryki stosują metodę zwaną pirolizą metanu, w wyniku której powstają stałe produkty uboczne będące odpadami węglowymi. Jest nowy, eksperymentalny i nie został jeszcze zastosowany na dużą skalę.
• Różowy/czerwony/fioletowy: Różowy wodór, czyli czerwony lub fioletowy wodór, powstaje w wyniku elektrolizy, która rozdziela wodę na składowe jony wodoru i tlenu. Energia jądrowa dostarcza energię elektryczną.

Co to jest zielony wodór?

Zielony wodór, czyli żółty wodór, żeby nadać mu bardziej słoneczną nazwę, również jest produktem elektrolizy, ale energia elektryczna pochodzi z energii słonecznej lub wiatrowej. To naprawdę czyste paliwo, ponieważ od produkcji po końcowe wykorzystanie jest całkowicie bezemisyjne. Jest to także zasób odnawialny, o ile na planecie jest wystarczająca ilość wody, aby go wyprodukować.

Wodór kontra wodór Samochody elektryczne

Pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi (HFCV) nie wyprzedzają pojazdy elektryczne (EV) wkrótce staną się popularne. Piętnaście tysięcy kierowców w Kalifornii posiada pojazdy HFCV, ale po drogach w całym kraju jeździ ponad 2,5 miliona pojazdów elektrycznych.

Pojazdy HFCV napędzane ekologicznym wodorem stanowią przyjazną dla środowiska alternatywę dla pojazdów elektrycznych. Ale prawdopodobnie pozostaną na razie w tle z powodu kilku problemów, w tym:

• Brak infrastruktury do tankowania. Kalifornia ma tylko 60 stacji tankowania, a niektóre z nich okazjonalnie są wyłączone z powodu niedoborów dostaw.
• Brak mocy przyspieszającej. Toyota wyposaża Mirai w dodatkowy akumulator na potrzeby sytuacji o dużym zapotrzebowaniu.
• W przeciwieństwie do pojazdów elektrycznych, pojazdów HFCV nie można ładować w domu.

Chris Deziel działa w branży budowlanej od ponad 30 lat. Pomógł zbudować od podstaw małe miasto na pustyni w Oregonie i założyć dwie firmy zajmujące się architekturą krajobrazu. Pracował jako stolarz, hydraulik i lakiernik mebli. Deziel pisze artykuły dla majsterkowiczów od 2010 roku i pracował jako konsultant online, ostatnio w usłudze Pro Referral firmy Home Depot. Jego prace publikowano na stronach Landlordology, Apartments.com i Hunker. Deziel publikował także treści naukowe i jest zapalonym muzykiem.