Чому водень буває різних кольорів?

Водень є найпоширенішим елементом у Всесвіті та третім за поширеністю на Землі, але майже весь водень на Землі є замкнені в інших сполуках. Після вилучення він може бути цінним джерелом палива, оскільки він має високу реакційну здатність і вивільняє корисну енергію в поєднанні з іншими елементами. Це ідея, що стоїть за водневими паливними елементами.

Вчені розробили кілька способів добування водню, завдяки чому водневі паливні елементи стали перспективною річчю. Відповідно до Автомобіль і водій, вони приводили в дію понад 15 000 каліфорнійських автомобілів у 2022 році, включаючи Toyota Mirai, Hyundai Nexo та Honda Clarity (більше не випускаються).

Energy.gov на своєму веб-сайті зазначається: «Паливні елементи можна використовувати в широкому діапазоні застосувань, забезпечуючи енергію для застосувань у багатьох секторах, включаючи транспорт, промислові/комерційні/житлові будівлі та довгострокове зберігання енергії для мережі в оборотних системах». Це означає, що водневий паливний елемент цілком міг би живити ваш додому

електрична система в майбутньому.

Не всі методи добування водню однакові. Багато хто покладається на розщеплення багатого на вуглеводні палива, такого як природний газ і вугілля, вивільняючи вуглець в атмосферу. Але також можна видобувати водень з води за допомогою відновлюваної енергії. «Кольори» водню відносяться до методів виробництва, і вони включають віртуальну веселку.

Що таке воднева енергія?

Scharfsinn86/Getty Images

Водневий паливний елемент постачає електроенергію та працює як акумулятор, але він не є накопичувачем і ніколи не потребує підзарядки. Він продовжуватиме виробляти електроенергію, доки буде постійний потік чистого водню.

Водень, що складається з одного негативно зарядженого електрона та одного позитивно зарядженого протона, є найпростішим елементом у Всесвіті.

Коли ви подаєте газоподібний водень у паливний елемент, він тече до однієї сторони елемента (анод), де каталізатор розщеплює його на протони та електрони. Протони мігрують через мембрану до іншого боку (катода), тоді як електрони йдуть іншим шляхом, виробляючи електрику та тепло, перш ніж опинитися в тому самому місці. Вільні протони й електрони нарешті поєднуються з киснем у повітрі, утворюючи монооксид водню, він же вода.

Оскільки вода є єдиним побічним продуктом паливних елементів, вона є чиста енергія система, яка не додає вуглецю в атмосферу. Це багатообіцяюча новина. Але виробництво водню також споживає енергію та, залежно від методу, створює забруднюючі речовини.

Якого кольору водень?

Кольори Hydrogen варіюються від білого до чорного, з цілою палітрою відтінків між ними. Вони стосуються не фактичного вигляду газу (він безбарвний), а способу його виробництва.

• Білий: Хоча більшість земного водню замкнено в сполуках, підземні резервуари газоподібного водню існують. Видобуток включає фрекінг, суперечливу процедуру, і наразі немає планів використовувати цей вид водню у великих масштабах.
• Чорний/Коричневий: Найшкідливіша для навколишнього середовища форма водню походить із вугілля. Видобуток передбачає газифікацію, піддаючи вугілля високому нагріванню, щоб розділити його на водень і відходи вуглецю, які викидаються в атмосферу.
• сірий: Це найдешевший і найпоширеніший вид водневого палива. Заводи виробляють його шляхом відділення водню від природний газ за допомогою пари. Як і чорний різновид, сірий водень має негативний вплив на навколишнє середовище, оскільки при його виробництві в атмосферу викидається вуглекислий газ.
• Синій: Виробники видобувають блакитний водень, він же низьковуглецевий водень, такий же, як сірий водень. Але в цьому випадку вони вловлюють і зберігають викиди. Це робить блакитний водень більш чистою альтернативою сірому, але він не зовсім чистий, оскільки все одно виділяє невелику кількість викидів.
• бірюзовий: Для цього заводи використовують метод метанового піролізу, в результаті якого утворюються тверді вуглецеві відходи. Він новий, експериментальний і ще не використовувався у великих масштабах.
• Рожевий/червоний/фіолетовий: Рожевий водень, він же червоний або фіолетовий водень, утворюється в результаті електролізу, який розділяє воду на водень і іони кисню. Атомна енергія постачає електроенергію.

Що таке зелений водень?

Зелений водень, він же жовтий водень, щоб дати йому більш сонячну назву, також є продуктом електролізу, але електроенергія походить від сонячної або вітрової енергії. Це справді чисте паливо, оскільки від виробництва до кінцевого використання воно повністю не виділяє викидів. Це також відновлюваний ресурс, якщо на планеті є достатньо води для його виробництва.

Водень vs. Електричні автомобілі

Автомобілі на водневих паливних елементах (HFCV) не здійснюють обгін електромобілі (EVS) стане популярним найближчим часом. П’ятнадцять тисяч водіїв у Каліфорнії володіють автомобілями HFCV, але по всій країні на дорогах курсує понад 2,5 мільйона електромобілів.

HFCV, що працюють на зеленому водні, є екологічною альтернативою електромобілям. Але вони, ймовірно, поки що залишаться на задньому плані через кілька проблем, зокрема:

• Відсутність інфраструктури заправки. У Каліфорнії є лише 60 заправних станцій, деякі з яких іноді не працюють через дефіцит запасів.
• Відсутність прискорювальної потужності. Toyota оснащує Mirai додатковою батареєю для ситуацій із високими вимогами.
• На відміну від електромобілів, HFCV не можна заряджати вдома.

Кріс Дезіел працює в будівельній сфері більше 30 років. Він допоміг побудувати невелике місто в пустелі Орегону з нуля та допоміг створити дві компанії з ландшафтного дизайну. Він працював теслею, сантехніком та ремонтником меблів. З 2010 року Дезіел пише статті «Зроби сам» і працював онлайн-консультантом, останнім часом у службі рекомендацій Home Depot Pro. Його роботи були опубліковані на Landlordology, Apartments.com і Hunker. Дезіел також публікував науковий контент і є завзятим музикантом.