Почему водород бывает разных цветов?

Водород — самый распространенный элемент во Вселенной и третий по распространенности на Земле, но почти весь земной водород состоит из заперт в других соединениях. При добыче он может стать ценным источником топлива, поскольку обладает высокой реакционной способностью и выделяет полезную энергию в сочетании с другими элементами. В этом и заключается идея топливных элементов, работающих на водороде.

Ученые разработали несколько способов извлечения водорода, что делает топливные элементы на водороде перспективной вещью. В соответствии с Автомобиль и водитель, в 2022 году на них было установлено более 15 000 калифорнийских автомобилей, включая Toyota Mirai, Hyundai Nexo и Honda Clarity (больше не производится).

Energy.gov на своем веб-сайте говорится: «Топливные элементы могут использоваться в широком спектре применений, обеспечивая электроэнергию для приложений в различных секторах, включая транспорт, промышленные/коммерческие/жилые здания, а также долгосрочное хранение энергии для сети в реверсивных системах». Это означает, что водородный топливный элемент вполне может питать ваш автомобиль. дома

электрическая система в будущем.

Не все методы извлечения водорода одинаковы. Многие полагаются на расщепление богатого углеводородами топлива, такого как природный газ и уголь, с выбросом углерода в атмосферу. Но также возможно извлекать водород из воды, используя возобновляемые источники энергии. «Цвета» водорода относятся к методам производства и включают виртуальную радугу.

Что такое водородная энергетика?

Шарфсинн86/Getty Images

Водородный топливный элемент подает электроэнергию и работает как аккумулятор, но это не система хранения и он никогда не требует подзарядки. Он будет продолжать производить электроэнергию до тех пор, пока будет существовать постоянный поток чистого водорода.

Водород, состоящий из одного отрицательно заряженного электрона и одного положительно заряженного протона, является самым простым элементом во Вселенной.

Когда вы подаете газообразный водород в топливный элемент, он течет к одной стороне элемента (аноду), где катализатор расщепляет его на протоны и электроны. Протоны мигрируют через мембрану на другую сторону (катод), в то время как электроны выбирают другой путь, генерируя электричество и тепло, прежде чем оказаться в том же месте. Свободные протоны и электроны, наконец, соединяются с кислородом воздуха, образуя монооксид диводорода, также известный как вода.

Поскольку вода является единственным побочным продуктом топливного элемента, она чистая энергия система, не добавляющая углерода в атмосферу. Это многообещающая новость. Но производство водорода также требует энергии и, в зависимости от метода, создает загрязняющие вещества.

Какого цвета водород?

Цвета водорода варьируются от белого до черного, с целой палитрой промежуточных оттенков. Они относятся не к реальному виду газа (он бесцветен), а к способу его производства.

• Белый: Хотя большая часть земного водорода заключена в соединениях, подземные резервуары газообразного водорода все же существуют. Добыча включает в себя гидроразрыв пласта — спорную процедуру, и в настоящее время нет планов использовать этот вид водорода в больших масштабах.
• Черно-коричневый: Самая экологически вредная форма водорода добывается из угля. Добыча включает в себя газификацию, при которой уголь подвергается высокой температуре для разделения его на водород и углеродный мусор, который выбрасывается в атмосферу.
• Серый: Это самый дешевый и распространенный вид водородного топлива. Заводы производят его путем отделения водорода от натуральный газ с помощью пара. Как и черный сорт, серый водород оказывает негативное воздействие на окружающую среду, поскольку при его производстве в атмосферу выделяется углекислый газ.
• Синий: Производители добывают голубой водород, он же низкоуглеродистый водород, такой же, как и серый водород. Но в этом случае они улавливают и хранят выбросы. Это делает синий водород более чистой альтернативой серому, но он не является полностью чистым, поскольку все же выделяет небольшое количество выбросов.
• Бирюзовый: Для его производства фабрики используют метод, называемый пиролизом метана, в результате которого образуются твердые углеродные отходы. Он новый, экспериментальный и еще не использовался в больших масштабах.
• Розовый/красный/фиолетовый: Розовый водород, также известный как красный или фиолетовый водород, получается в результате электролиза, при котором вода разделяется на составляющие ее ионы: водород и кислород. Атомная энергия обеспечивает электроэнергию.

Что такое зеленый водород?

Зеленый водород, также известный как желтый водород, чтобы дать ему более солнечное название, также является продуктом электролиза, но электричество получается за счет солнечной или ветровой энергии. Это действительно чистое топливо, поскольку от производства до конечного использования оно полностью не содержит выбросов. Это также возобновляемый ресурс, если на планете достаточно воды для его производства.

Водород против. Электромобили

Автомобили на водородных топливных элементах (HFCV) не обгоняют электрические транспортные средства (EVs) в популярности в ближайшее время. Пятнадцать тысяч водителей Калифорнии владеют HFCV, но по дорогам страны курсирует более 2,5 миллионов электромобилей.

HFCV, работающие на «зеленом» водороде, являются экологически чистой альтернативой электромобилям. Но они, вероятно, пока останутся в тени из-за нескольких проблем, в том числе:

• Отсутствие заправочной инфраструктуры. В Калифорнии всего 60 заправочных станций, некоторые из которых время от времени отключаются из-за нехватки поставок.
• Отсутствие ускоряющей силы. Toyota оснащает Mirai дополнительной батареей для ситуаций с повышенным спросом.
• В отличие от электромобилей, HFCV нельзя заряжать дома.

Крис Дезиел работает в строительной сфере более 30 лет. Он помог построить с нуля небольшой город в пустыне Орегона и основал две компании по ландшафтному дизайну. Работал плотником, сантехником и мастером по ремонту мебели. Дезиэль пишет статьи «Сделай сам» с 2010 года и работал онлайн-консультантом, в последнее время в службе Pro Referral компании Home Depot. Его работы были опубликованы на Landlordology, Apartments.com и Hunker. Дезиэль также публикует научные материалы и является заядлым музыкантом.