Wodór i ogniwa paliwowe

NASA wykorzystuje paliwo wodorowe do wystrzeliwania promów kosmicznych. Credit: NASA

Wodór jest najprostszym pierwiastkiem. Atom wodoru składa się tylko z jednego protonu i jednego elektronu. Jest to również najobficiej występujący pierwiastek we wszechświecie. Pomimo swojej prostoty i obfitości, wodór nie występuje naturalnie jako gaz na Ziemi – zawsze jest połączony z innymi pierwiastkami. Woda, na przykład, jest połączeniem wodoru i tlenu (H2O).

Wodór znajduje się również w wielu związkach organicznych, zwłaszcza w węglowodorach, które tworzą wiele naszych paliw, takich jak benzyna, gaz ziemny, metanol i propan. Wodór można oddzielić od węglowodorów poprzez zastosowanie ciepła – jest to proces znany jako reforming. Obecnie większość wodoru jest wytwarzana w ten sposób z gazu ziemnego. Prąd elektryczny może być również użyty do rozdzielenia wody na jej składniki – tlen i wodór. Proces ten znany jest jako elektroliza. Niektóre algi i bakterie, wykorzystując światło słoneczne jako źródło energii, w pewnych warunkach wydzielają nawet wodór.

Wodór jest wysokoenergetyczny, ale silnik, który spala czysty wodór, nie wytwarza prawie żadnych zanieczyszczeń. NASA używa ciekłego wodoru od lat 70. do napędzania promów kosmicznych i innych rakiet na orbitę. Wodorowe ogniwa paliwowe zasilają systemy elektryczne wahadłowca, wytwarzając czysty produkt uboczny – czystą wodę, którą pije załoga.

Wodorowe ogniwa paliwowe

Ogniwo paliwowe łączy wodór i tlen, wytwarzając energię elektryczną, ciepło i wodę. Ogniwa paliwowe są często porównywane do akumulatorów. Oba przekształcają energię wytworzoną w wyniku reakcji chemicznej w użyteczną energię elektryczną. Jednak ogniwo paliwowe będzie wytwarzać energię elektryczną tak długo, jak długo będzie dostarczane paliwo (wodór), nigdy nie tracąc swojego ładunku.

Ogniwa paliwowe są obiecującą technologią do wykorzystania jako źródło ciepła i energii elektrycznej dla budynków oraz jako źródło energii elektrycznej dla silników elektrycznych napędzających pojazdy. Ogniwa paliwowe działają najlepiej na czystym wodorze. Jednak paliwa takie jak gaz ziemny, metanol, a nawet benzyna mogą być reformowane w celu wytworzenia wodoru wymaganego przez ogniwa paliwowe. Niektóre ogniwa paliwowe mogą być nawet zasilane bezpośrednio metanolem, bez użycia reformera.

W przyszłości wodór może również dołączyć do energii elektrycznej jako ważny nośnik energii. Nośnik energii przenosi i dostarcza energię w użytecznej formie do konsumentów. Odnawialne źródła energii, takie jak słońce i wiatr, nie mogą produkować energii przez cały czas. Ale mogą, na przykład, produkować energię elektryczną i wodór, który może być przechowywany do czasu, gdy będzie potrzebny. Wodór może być również transportowany (podobnie jak energia elektryczna) do miejsc, w których jest potrzebny.