ทำไมไฮโดรเจนจึงมีสีต่างกัน?

ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่มีมากที่สุดในจักรวาลและเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสามของโลก แต่ไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดในโลกก็เป็นอยู่ ล็อคเข้ากับสารประกอบอื่นๆ. เมื่อสกัดออกมา มันสามารถเป็นแหล่งเชื้อเพลิงอันมีค่าได้ เนื่องจากมีปฏิกิริยาสูงและปล่อยพลังงานที่ใช้ได้เมื่อรวมกับองค์ประกอบอื่นๆ นั่นคือแนวคิดเบื้องหลังเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีการสกัดไฮโดรเจนหลายวิธี ซึ่งทำให้เซลล์เชื้อเพลิงที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนกลายเป็นสิ่งที่กำลังมาแรง ตาม รถยนต์และคนขับ, พวกเขาขับเคลื่อนรถยนต์แคลิฟอร์เนียมากกว่า 15,000 คันในปี 2022 รวมถึง Toyota Mirai, Hyundai Nexo และ Honda Clarity (ไม่มีการผลิตอีกต่อไป)

พลังงาน.gov ระบุบนเว็บไซต์: “เซลล์เชื้อเพลิงสามารถใช้งานได้หลากหลาย โดยให้พลังงานสำหรับการใช้งานในหลายภาคส่วน รวมถึงการขนส่ง อาคารอุตสาหกรรม/เชิงพาณิชย์/ที่อยู่อาศัย และการจัดเก็บพลังงานระยะยาวสำหรับโครงข่ายไฟฟ้าในระบบที่พลิกกลับได้” นั่นหมายความว่าเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสามารถให้พลังงานแก่คุณได้ ที่บ้าน ระบบไฟฟ้า ในอนาคต.

วิธีการสกัดไฮโดรเจนไม่เท่ากันทั้งหมด หลายคนพึ่งพาการทำลายเชื้อเพลิงที่อุดมด้วยไฮโดรคาร์บอน เช่น ก๊าซธรรมชาติและถ่านหิน และปล่อยคาร์บอนออกสู่ชั้นบรรยากาศ แต่ก็สามารถสกัดไฮโดรเจนจากน้ำโดยใช้พลังงานหมุนเวียนได้เช่นกัน “สี” ของไฮโดรเจนหมายถึงวิธีการผลิต และรวมถึงสายรุ้งเสมือนจริงด้วย

พลังงานไฮโดรเจนคืออะไร?

รูปภาพ Scharfsinn86 / Getty

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนจ่ายไฟฟ้าและทำงานคล้ายแบตเตอรี่ แต่ไม่ใช่ระบบจัดเก็บข้อมูลและไม่จำเป็นต้องชาร์จใหม่ จะยังคงผลิตไฟฟ้าต่อไปตราบเท่าที่มีการไหลของไฮโดรเจนบริสุทธิ์อย่างต่อเนื่อง

ไฮโดรเจนซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบหนึ่งตัวและโปรตอนที่มีประจุบวกหนึ่งตัว เป็นองค์ประกอบที่ง่ายที่สุดในจักรวาล

เมื่อคุณจ่ายก๊าซไฮโดรเจนให้กับเซลล์เชื้อเพลิง ก๊าซจะไหลไปด้านหนึ่งของเซลล์ (ขั้วบวก) โดยที่ตัวเร่งปฏิกิริยาจะแยกก๊าซออกเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน โปรตอนเคลื่อนตัวผ่านเมมเบรนไปยังอีกด้านหนึ่ง (แคโทด) ในขณะที่อิเล็กตรอนเคลื่อนไปในเส้นทางอื่น เกิดกระแสไฟฟ้าและความร้อนก่อนที่จะไปสิ้นสุดที่จุดเดียวกัน ในที่สุดโปรตอนและอิเล็กตรอนอิสระจะรวมตัวกับออกซิเจนในอากาศจนกลายเป็นไดไฮโดรเจนมอนอกไซด์หรือที่รู้จักในชื่อน้ำ

เนื่องจากน้ำเป็นผลพลอยได้เพียงชนิดเดียวจากเซลล์เชื้อเพลิง มันจึงเป็น พลังงานสะอาด ระบบที่ไม่เพิ่มคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศ นี่เป็นข่าวที่น่าหวัง แต่การผลิตไฮโดรเจนก็ใช้พลังงานเช่นกัน และก่อให้เกิดมลพิษ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการ

ไฮโดรเจนมีสีอะไร?

สีไฮโดรเจนไล่จากสีขาวไปเป็นสีดำ โดยมีเฉดสีต่างๆ อยู่ระหว่างนั้น พวกเขาไม่ได้หมายถึงรูปลักษณ์ที่แท้จริงของก๊าซ (ไม่มีสี) แต่หมายถึงวิธีการผลิต

• สีขาว: แม้ว่าไฮโดรเจนบนบกส่วนใหญ่จะกักขังอยู่ในสารประกอบ แต่ก็มีแหล่งกักเก็บก๊าซไฮโดรเจนใต้ดินอยู่ การสกัดเกี่ยวข้องกับการ fracking ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีการถกเถียงกัน และในปัจจุบันยังไม่มีแผนที่จะใช้ไฮโดรเจนประเภทนี้ในวงกว้าง
• น้ำตาลเข้ม: ไฮโดรเจนรูปแบบที่สร้างความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุดนั้นมาจากถ่านหิน การสกัดเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนสภาพเป็นแก๊ส โดยให้ถ่านหินได้รับความร้อนสูงเพื่อแยกออกเป็นไฮโดรเจนและคาร์บอนของเสียที่ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ
• สีเทา: นี่เป็นเชื้อเพลิงไฮโดรเจนประเภทที่ถูกที่สุดและพบได้บ่อยที่สุด โรงงานผลิตโดยแยกไฮโดรเจนออกจาก ก๊าซธรรมชาติ โดยใช้ไอน้ำ เช่นเดียวกับพันธุ์สีดำ ไฮโดรเจนสีเทามีผลกระทบด้านลบต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากการผลิตจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศ
• สีฟ้า: ผู้ผลิตสกัดไฮโดรเจนสีน้ำเงินหรือที่เรียกว่าไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำ เช่นเดียวกับไฮโดรเจนสีเทา แต่ในกรณีนี้ พวกมันจะจับและจัดเก็บการปล่อยก๊าซเรือนกระจก สิ่งนี้ทำให้ไฮโดรเจนสีน้ำเงินเป็นทางเลือกที่สะอาดกว่าสีเทา แต่ก็ไม่ได้สะอาดหมดจด เนื่องจากยังคงปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมาเล็กน้อย
• เทอร์ควอยซ์: เพื่อผลิตสิ่งนี้ โรงงานต่างๆ ใช้วิธีการที่เรียกว่ามีเทนไพโรไลซิส ซึ่งส่งผลให้เกิดผลพลอยได้จากขยะคาร์บอนที่เป็นของแข็ง เป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ อยู่ระหว่างการทดลอง และยังไม่ได้ถูกนำมาใช้ในวงกว้าง
• ชมพู/แดง/ม่วง: ไฮโดรเจนสีชมพู หรือที่รู้จักกันในชื่อไฮโดรเจนสีแดงหรือสีม่วง มาจากกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส ซึ่งแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนที่เป็นส่วนประกอบและไอออนออกซิเจน พลังงานนิวเคลียร์จ่ายพลังงานไฟฟ้า

ไฮโดรเจนสีเขียวคืออะไร?

ไฮโดรเจนสีเขียว หรือที่เรียกกันว่าไฮโดรเจนสีเหลืองเพื่อให้มีชื่อที่สดใสกว่านั้น เป็นผลจากการแยกสลายด้วยไฟฟ้าเช่นกัน แต่ไฟฟ้ามาจากพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม เป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดอย่างแท้จริง เนื่องจากตั้งแต่การผลิตจนถึงการใช้งานขั้นสุดท้าย ปราศจากการปล่อยมลพิษโดยสิ้นเชิง นอกจากนี้ยังเป็นทรัพยากรหมุนเวียนตราบใดที่โลกยังมีน้ำเพียงพอที่จะผลิตได้

ไฮโดรเจนกับ รถยนต์ไฟฟ้า

รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน (HFCV) ไม่สามารถแซงได้ ยานพาหนะไฟฟ้า (EVs) กำลังได้รับความนิยมในเร็วๆ นี้ ผู้ขับขี่ในแคลิฟอร์เนียหนึ่งหมื่นห้าพันคนเป็นเจ้าของ HFCV แต่มีรถยนต์ไฟฟ้ามากกว่า 2.5 ล้านคันที่วิ่งอยู่บนถนนทั่วประเทศ

HFCV ที่ใช้ไฮโดรเจนสีเขียวเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมแทน EV แต่อาจจะยังอยู่ในเบื้องหลังในขณะนี้เนื่องจากปัญหาบางประการ ได้แก่:

• ขาดโครงสร้างพื้นฐานในการเติมเชื้อเพลิง แคลิฟอร์เนียมีสถานีเติมน้ำมันเพียง 60 แห่ง ซึ่งบางแห่งปิดให้บริการเป็นบางครั้งเนื่องจากการขาดแคลนน้ำมัน
• ขาดกำลังเร่งความเร็ว โตโยต้าติดตั้งแบตเตอรี่เพิ่มเติมให้กับ Mirai สำหรับสถานการณ์ที่มีความต้องการสูง
• ต่างจาก EV ตรงที่ HFCV ไม่สามารถชาร์จที่บ้านได้

Chris Deziel มีส่วนร่วมในธุรกิจการค้าก่อสร้างมานานกว่า 30 ปี เขาช่วยสร้างเมืองเล็กๆ ในทะเลทรายออริกอนตั้งแต่ต้นจนจบ และช่วยสร้างบริษัทจัดสวนสองแห่ง เขาเคยทำงานเป็นช่างไม้ ช่างประปา และช่างทาสีเฟอร์นิเจอร์ Deziel เขียนบทความ DIY มาตั้งแต่ปี 2010 และทำงานเป็นที่ปรึกษาออนไลน์ ล่าสุดทำงานให้กับบริการอ้างอิง Pro ของ Home Depot ผลงานของเขาได้รับการตีพิมพ์ใน Landlordology, Apartments.com และ Hunker Deziel ยังตีพิมพ์เนื้อหาทางวิทยาศาสตร์และเป็นนักดนตรีตัวยงอีกด้วย