Prečo má vodík rôzne farby?

Vodík je najrozšírenejším prvkom vo vesmíre a tretím najrozšírenejším na Zemi, ale takmer všetok vodík na Zemi je zamknuté do iných zlúčenín. Pri extrakcii môže byť cenným zdrojom paliva, pretože je vysoko reaktívny a v kombinácii s inými prvkami uvoľňuje využiteľnú energiu. To je myšlienka palivových článkov poháňaných vodíkom.

Vedci vyvinuli niekoľko spôsobov extrakcie vodíka, vďaka čomu sú palivové články poháňané vodíkom perspektívnou záležitosťou. Podľa Auto a vodič, v roku 2022 poháňali viac ako 15 000 áut California, vrátane Toyota Mirai, Hyundai Nexo a Honda Clarity (už sa nevyrába).

Energy.gov na svojej webovej stránke uvádza: „Palivové články možno použiť v širokom spektre aplikácií a poskytujú energiu pre aplikácie vo viacerých sektoroch vrátane dopravy, priemyselné/komerčné/obytné budovy a dlhodobé skladovanie energie pre rozvodnú sieť v reverzibilných systémoch. To znamená, že váš môže poháňať vodíkový palivový článok domáce elektrický systém v budúcnosti.

Nie všetky metódy extrakcie vodíka sú rovnaké. Mnohí sa spoliehajú na štiepenie palív bohatých na uhľovodíky, ako je zemný plyn a uhlie, čím sa uvoľňuje uhlík do atmosféry. Ale je tiež možné extrahovať vodík z vody pomocou obnoviteľnej energie. „Farby“ vodíka odkazujú na výrobné metódy a zahŕňajú virtuálnu dúhu.

Čo je vodíková energia?

Scharfsinn86/Getty Images

Vodíkový palivový článok dodáva elektrinu a funguje niečo ako batéria, ale nie je to úložný systém a nikdy nepotrebuje dobíjanie. Bude pokračovať vo výrobe elektriny, pokiaľ bude prúdiť čistý vodík.

Vodík, pozostávajúci z jedného záporne nabitého elektrónu a jedného kladne nabitého protónu, je najjednoduchším prvkom vo vesmíre.

Keď dodávate plynný vodík do palivového článku, prúdi na jednu stranu článku (anódu), kde ho katalyzátor rozdelí na protóny a elektróny. Protóny migrujú cez membránu na druhú stranu (katódu), zatiaľ čo elektróny idú inou cestou, generujú elektrinu a teplo, kým skončia na rovnakom mieste. Voľné protóny a elektróny sa nakoniec spoja s kyslíkom vo vzduchu, aby vytvorili dihydrogenmonoxid, známy ako voda.

Pretože voda je jediným vedľajším produktom palivového článku, je to a čistá energia systém, ktorý nepridáva do atmosféry žiadny uhlík. To je sľubná správa. Výroba vodíka však tiež spotrebúva energiu a v závislosti od spôsobu vytvára znečisťujúce látky.

Akú farbu má vodík?

Vodíkové farby sa pohybujú od bielej po čiernu, s celou paletou odtieňov medzi nimi. Netýkajú sa skutočného vzhľadu plynu (je bezfarebný), ale spôsobu jeho výroby.

• Biely: Hoci väčšina pozemského vodíka je viazaná na zlúčeniny, podzemné zásobníky plynného vodíka existujú. Extrakcia zahŕňa frakovanie, kontroverzný postup, av súčasnosti sa neplánuje využívať tento druh vodíka vo veľkom meradle.
• Čierna/hnedá: Forma vodíka, ktorá najviac poškodzuje životné prostredie, pochádza z uhlia. Extrakcia zahŕňa splyňovanie, vystavenie uhlia vysokej teplote, aby sa rozdelilo na vodík a odpadový uhlík, ktorý sa uvoľňuje do atmosféry.
• šedá: Toto je najlacnejší a najbežnejší typ dostupného vodíkového paliva. Továrne ho vyrábajú separáciou vodíka z zemný plyn pomocou pary. Rovnako ako čierna odroda, aj šedý vodík má negatívny vplyv na životné prostredie, pretože pri jeho výrobe sa do atmosféry uvoľňuje oxid uhličitý.
• Modrá: Výrobcovia extrahujú modrý vodík, alias vodík s nízkym obsahom uhlíka, rovnaký ako šedý vodík. Ale v tomto prípade zachytávajú a ukladajú emisie. Vďaka tomu je modrý vodík čistejšou alternatívou k šedému, ale nie je úplne čistý, pretože stále uvoľňuje malé množstvo emisií.
• Tyrkysová: Na jeho výrobu používajú továrne metódu nazývanú pyrolýza metánu, ktorej výsledkom je tuhý uhlíkový odpadový vedľajší produkt. Je to nové, experimentálne a zatiaľ sa vo veľkom meradle nepoužívalo.
• Ružová/červená/fialová: Ružový vodík, známy ako červený alebo fialový vodík, pochádza z elektrolýzy, ktorá rozdeľuje vodu na jej zložky vodíkové a kyslíkové ióny. Jadrová energia dodáva elektrickú energiu.

Čo je zelený vodík?

Zelený vodík, alias žltý vodík, aby sme mu dali slnečnejšie meno, je tiež produktom elektrolýzy, ale elektrina pochádza zo slnečnej alebo veternej energie. Je to skutočne čisté palivo, pretože od výroby až po konečné použitie je úplne bez emisií. Je to tiež obnoviteľný zdroj, pokiaľ má planéta dostatok vody na jeho výrobu.

Vodík vs. Elektrické autá

Vozidlá s vodíkovými palivovými článkami (HFCV) nepredbiehajú elektrické vozidlá (EV) budú čoskoro populárne. Pätnásťtisíc kalifornských vodičov vlastní HFCV, no po celoštátnych cestách jazdí viac ako 2,5 milióna EV.

HFCV jazdiace na zelený vodík sú ekologickou alternatívou k EV. Pravdepodobne však zatiaľ zostanú v pozadí kvôli niekoľkým problémom, vrátane:

• Chýbajúca infraštruktúra na tankovanie. Kalifornia má len 60 čerpacích staníc, z ktorých niektoré sú občas offline kvôli nedostatku dodávok.
• Nedostatok akceleračnej sily. Toyota vybavuje Mirai prídavnou batériou pre situácie s vysokým dopytom.
• Na rozdiel od EV sa HFCV nedajú dobíjať doma.

Chris Deziel pôsobí v stavebníctve už viac ako 30 rokov. Pomohol postaviť malé mesto v oregonskej púšti od základov a pomohol založiť dve spoločnosti na úpravu krajiny. Pracoval ako tesár, inštalatér a renovátor nábytku. Deziel píše články pre domácich majstrov od roku 2010 a pracoval ako online konzultant, naposledy so službou Home Depot Pro Referral. Jeho práce boli publikované na Landlordology, Apartments.com a Hunker. Deziel tiež publikoval vedecký obsah a je vášnivým hudobníkom.