Zakaj je vodik v različnih barvah?

Vodik je najpogostejši element v vesolju in tretji najpogostejši element na Zemlji, vendar je skoraj ves vodik na Zemlji zaklenjena v druge spojine. Ko je ekstrahiran, je lahko dragocen vir goriva, ker je zelo reaktiven in sprošča uporabno energijo v kombinaciji z drugimi elementi. To je ideja za gorivne celice na vodik.

Znanstveniki so razvili več načinov za pridobivanje vodika, zaradi česar so gorivne celice, ki jih poganja vodik, zelo priljubljena stvar. Po navedbah Avto in voznik, leta 2022 so poganjali več kot 15.000 kalifornijskih avtomobilov, vključno s Toyoto Mirai, Hyundai Nexo in Hondo Clarity (ni več v proizvodnji).

Energy.gov na svoji spletni strani navaja: »Gorivne celice je mogoče uporabiti v številnih aplikacijah, ki zagotavljajo energijo za aplikacije v več sektorjih, vključno s transportom, industrijske/poslovne/stanovanjske zgradbe in dolgoročno shranjevanje energije za omrežje v reverzibilnih sistemih.« To pomeni, da bi vas lahko napajala vodikova gorivna celica doma

električni sistem v prihodnosti.

Vse metode pridobivanja vodika niso enake. Mnogi se zanašajo na razgradnjo z ogljikovodiki bogatih goriv, ​​kot sta zemeljski plin in premog, pri čemer se v ozračje sprošča ogljik. Vodik pa je mogoče pridobivati ​​tudi iz vode z uporabo obnovljive energije. "Barve" vodika se nanašajo na proizvodne metode in vključujejo navidezno mavrico.

Kaj je vodikova energija?

Scharfsinn86/Getty Images

Vodikova gorivna celica dobavlja elektriko in deluje kot baterija, vendar ni sistem za shranjevanje in nikoli ne potrebuje ponovnega polnjenja. Še naprej bo proizvajal elektriko, dokler bo obstajal stalen pretok čistega vodika.

Vodik, sestavljen iz enega negativno nabitega elektrona in enega pozitivno nabitega protona, je najpreprostejši element v vesolju.

Ko vodikov plin dovajate v gorivno celico, teče na eno stran celice (anoda), kjer ga katalizator razdeli na protone in elektrone. Protoni migrirajo čez membrano na drugo stran (katodo), medtem ko elektroni uberejo drugo pot, pri čemer proizvajajo elektriko in toploto, preden končajo na istem mestu. Prosti protoni in elektroni se končno združijo s kisikom v zraku, da nastane dihidrogen monoksid, alias voda.

Ker je voda edini stranski produkt gorivne celice, je čisto energijo sistem, ki v ozračje ne dodaja ogljika. To je obetavna novica. Toda proizvodnja vodika prav tako porablja energijo in, odvisno od metode, ustvarja onesnaževala.

Kakšne barve je vodik?

Vodikove barve potekajo od bele do črne, vmes pa je cela paleta odtenkov. Ne nanašajo se na dejanski videz plina (je brezbarven), ampak na način njegove proizvodnje.

• Bela: Čeprav je večina zemeljskega vodika zaklenjena v spojinah, obstajajo podzemni rezervoarji vodikovega plina. Pridobivanje vključuje fracking, kontroverzen postopek, in trenutno ni načrtov za uporabo te vrste vodika v velikem obsegu.
• Črna/rjava: Najbolj okolju škodljiva oblika vodika prihaja iz premoga. Ekstrakcija vključuje uplinjanje, pri čemer se premog izpostavi visoki vročini, da se loči na vodik in odpadni ogljik, ki se sprosti v ozračje.
• Siva: To je najcenejša in najpogostejša vrsta vodikovega goriva. Tovarne ga proizvajajo z ločevanjem vodika iz zemeljski plin z uporabo pare. Tako kot črna različica ima tudi sivi vodik negativen vpliv na okolje, saj se pri njegovi proizvodnji v ozračje sprošča ogljikov dioksid.
• Modra: Proizvajalci pridobivajo modri vodik, alias nizkoogljični vodik, enako kot sivi vodik. Toda v tem primeru zajamejo in shranijo emisije. Zaradi tega je modri vodik čistejša alternativa sivemu, vendar ni povsem čist, saj še vedno sprošča majhno količino emisij.
• turkizna: Za proizvodnjo tega tovarne uporabljajo metodo, imenovano metanska piroliza, katere rezultat je stranski produkt trdnih ogljikovih odpadkov. Je nov, eksperimentalen in še ni bil uporabljen v velikem obsegu.
• Roza/rdeča/vijolična: Rožnati vodik, ali rdeči ali vijoličasti vodik, izvira iz elektrolize, ki vodo loči na njene komponente vodikove in kisikove ione. Jedrska energija dobavlja električno energijo.

Kaj je zeleni vodik?

Zeleni vodik, imenovan tudi rumeni vodik, če mu damo bolj sončno ime, je prav tako produkt elektrolize, vendar električna energija prihaja iz sončne ali vetrne energije. To je resnično čisto gorivo, saj je od proizvodnje do končne uporabe popolnoma brez emisij. Je tudi obnovljiv vir, če ima planet dovolj vode za njegovo proizvodnjo.

Vodik vs. Električni avtomobili

Vozila na vodikove gorivne celice (HFCV) ne prehitevajo električna vozila (EV) kmalu v priljubljenosti. Petnajst tisoč kalifornijskih voznikov ima HFCV, vendar po cestah po vsej državi vozi več kot 2,5 milijona električnih vozil.

HFCV, ki jih poganja zeleni vodik, so okolju prijazna alternativa električnim vozilom. Vendar bodo zaenkrat verjetno ostali v ozadju zaradi nekaj težav, vključno z:

• Pomanjkanje infrastrukture za oskrbo z gorivom. Kalifornija ima le 60 bencinskih postaj, od katerih nekatere občasno niso povezane zaradi pomanjkanja zalog.
• Pomanjkanje pospeševalne moči. Toyota opremi Mirai z dodatno baterijo za situacije z velikimi zahtevami.
• V nasprotju z električnimi vozili HFCV ni mogoče napolniti doma.

Chris Deziel je aktiven v gradbeništvu že več kot 30 let. Pomagal je zgraditi majhno mesto v oregonski puščavi od začetka in pomagal ustanoviti dve podjetji za urejanje okolice. Delal je kot mizar, vodovodar in popravljalec pohištva. Deziel piše članke DIY od leta 2010 in je delal kot spletni svetovalec, nazadnje s storitvijo Pro Referral podjetja Home Depot. Njegovo delo je bilo objavljeno na Landlordology, Apartments.com in Hunker. Deziel je objavljal tudi znanstvene vsebine in je navdušen glasbenik.