12;26 “Υδρογόνο: Το καύσιμο του μέλλοντος;”.

Τι είναι το υδρογόνο;

Το υδρογόνο είναι το απλούστερο στοιχείο. Κάθε άτομο υδρογόνου έχει μόνο ένα πρωτόνιο. Το υδρογόνο είναι επίσης το πιο άφθονο στοιχείο του σύμπαντος. Αστέρια όπως ο ήλιος αποτελούνται κυρίως από υδρογόνο. Ο ήλιος είναι ουσιαστικά μια γιγαντιαία σφαίρα υδρογόνου και αερίων ηλίου.

Το υδρογόνο εμφανίζεται φυσικά στη γη μόνο σε σύνθετη μορφή με άλλα στοιχεία σε υγρά, αέρια ή στερεά. Το υδρογόνο σε συνδυασμό με το οξυγόνο είναι το νερό (H2O). Το υδρογόνο σε συνδυασμό με τον άνθρακα σχηματίζουν διαφορετικές ενώσεις – ή υδρογονάνθρακες – που βρίσκονται στο φυσικό αέριο, τον άνθρακα και το πετρέλαιο.

Το υδρογόνο είναι φορέας ενέργειας

Οι μεταφορείς ενέργειας επιτρέπουν τη μεταφορά ενέργειας σε χρήσιμη μορφή από το ένα μέρος στο άλλο. Το υδρογόνο, όπως και η ηλεκτρική ενέργεια, είναι ένας φορέας ενέργειας που πρέπει να παράγεται από άλλη ουσία. Το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί – διαχωρισμένο – από μια ποικιλία πηγών, συμπεριλαμβανομένου του νερού, των ορυκτών καυσίμων ή της βιομάζας και που χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας ή καυσίμου. Το υδρογόνο έχει το υψηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο οποιουδήποτε κοινού καυσίμου κατά βάρος (περίπου τρεις φορές περισσότερο από τη βενζίνη), αλλά έχει το χαμηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο κατ ‘όγκο (περίπου τέσσερις φορές λιγότερο από τη βενζίνη).

Παίρνει περισσότερη ενέργεια για να παράγει υδρογόνο (διαχωρίζοντάς το από άλλα στοιχεία σε μόρια) από ό, τι το υδρογόνο παρέχει όταν μετατρέπεται σε χρήσιμη ενέργεια. Ωστόσο, το υδρογόνο είναι χρήσιμο ως πηγή ενέργειας / καύσιμο επειδή έχει υψηλό ενεργειακό περιεχόμενο ανά μονάδα βάρους και γι ‘αυτό χρησιμοποιείται ως καύσιμο πυραύλων και σε κυψέλες καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρισμού σε ορισμένα διαστημικά οχήματα. Το υδρογόνο δεν χρησιμοποιείται ευρέως ως καύσιμο τώρα, αλλά έχει τη δυνατότητα μεγαλύτερης χρήσης στο μέλλον.

Χρήση υδρογόνου

Σχεδόν όλο το υδρογόνο που καταναλώνεται στις Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποιείται από τη βιομηχανία για διύλιση πετρελαίου, κατεργασία μετάλλων, παραγωγή λιπασμάτων και επεξεργασία τροφίμων.

Τα πυρηνικά καύσιμα αποτελούν μείζονα χρήση υδρογόνου για ενέργεια

Η Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος (NASA) άρχισε να χρησιμοποιεί υγρό υδρογόνο στη δεκαετία του 1950 ως καύσιμο πυραύλων και η NASA ήταν μία από τις πρώτες που χρησιμοποίησε κυψέλες καυσίμου υδρογόνου για να τροφοδοτήσει τα ηλεκτρικά συστήματα στα διαστημόπλοια.

Τα στοιχεία καυσίμου υδρογόνου παράγουν ηλεκτρική ενέργεια

Τα στοιχεία καυσίμου υδρογόνου παράγουν ηλεκτρική ενέργεια συνδυάζοντας άτομα υδρογόνου και οξυγόνου. Αυτός ο συνδυασμός έχει ως αποτέλεσμα ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Μια κυψέλη καυσίμου είναι δύο έως τρεις φορές πιο αποδοτική από μια μηχανή εσωτερικής καύσης που λειτουργεί με βενζίνη.

Πολλοί διαφορετικοί τύποι κυψελών καυσίμου είναι διαθέσιμοι για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Τα μικρά κυψέλες καυσίμου μπορούν να τροφοδοτούν φορητούς υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα και στρατιωτικές εφαρμογές Μεγάλες κυψέλες καυσίμου μπορούν να παράσχουν ηλεκτρική ενέργεια για ενέργεια έκτακτης ανάγκης σε κτίρια και σε απομακρυσμένες περιοχές που δεν είναι συνδεδεμένες με ηλεκτρικά δίκτυα . Η χρήση υδρογόνου στα οχήματα αποτελεί βασική εστίαση της έρευνας και της ανάπτυξης κυψελών καυσίμου.

Χρήση υδρογόνου στα οχήματα

Το ενδιαφέρον για το υδρογόνο ως εναλλακτικό καύσιμο μεταφοράς βασίζεται στο δυναμικό του για εγχώρια παραγωγή, τη χρήση του σε κυψέλες καυσίμου για ηλεκτρικά οχήματα με μηδενικές εκπομπές και το δυναμικό του οχήματος κυψελών καυσίμου για υψηλή απόδοση.

Στις Ηνωμένες Πολιτείες, αρκετοί κατασκευαστές οχημάτων έχουν αρχίσει να κατασκευάζουν ηλεκτρικά οχήματα ελαφρού τύπου κυψελών καυσίμου υδρογόνου σε επιλεγμένες περιοχές, όπως η Νότια και η Βόρεια Καλιφόρνια, όπου υπάρχει πρόσβαση σε σταθμούς ανεφοδιασμού υδρογόνου. Τα οχήματα δοκιμής διατίθενται επίσης σε περιορισμένους αριθμούς για να επιλέξουν οργανισμούς που έχουν πρόσβαση σε σταθμούς ανεφοδιασμού υδρογόνου.

Τα περισσότερα οχήματα που τροφοδοτούνται με υδρογόνο είναι αυτοκίνητα και λεωφορεία διέλευσης που διαθέτουν ηλεκτρικό κινητήρα που τροφοδοτείται από κυψέλες καυσίμου υδρογόνου. Μερικά από αυτά τα οχήματα εκπέμπουν απευθείας υδρογόνο. Το υψηλό κόστος των κυψελών καυσίμου και η περιορισμένη διαθεσιμότητα σταθμών ανεφοδιασμού με υδρογόνο έχουν περιορίσει τον αριθμό των οχημάτων που τροφοδοτούνται με υδρογόνο.

eia.gov