Combustible d'hidrogen

El combustible d'hidrogen és un combustible d'emissió zero que usa celes electroquímiques o la combustió en motors interns, per a propulsar vehículs i dispositius elèctrics. També és usat en la propulsió de naus espacials i potencialment pot ser produït en massa i comercialisat per al seu us en vehículs terrestres de passagers i aeronaus.

El hidrogen està ubicat en el primer grup i el primer periodo de la taula periòdica, és el primer element de la taula periòdica, convertint-ho en l'element més llauger en l'univers. L'hidrogen no és ni un metal ni un no metal pero encara és considerat un no metal. Actua com un metal quan és comprimit a altes densitat.

Ya que el gas d'hidrogen és tan llauger, s'eleva en l'atmòsfera i per lo tant rarament és trobat en la seua forma pura, H₂. En una flama de gas d'hidrogen pur, cremant-se en l'aire, l'hidrogen (H₂) reacciona en l'oxigen (O₂) per a formar aigua (H₂O) i lliberar calor.

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(g)

Si es produïx en l'aire atmosfèric en lloc d'oxigen pur (com normalment és el cas), la combustió de l'hidrogen pot produir chicotetes cantitats d'òxit de nitrogen, junt en el vapor d'aigua.

La calor de la combustió li permet a l'hidrogen actuar com a combustible. No obstant, l'hidrogen és un vector energètic, com l'electricitat, no un recurs d'energia. Les empreses d'energia primer deuen produir el gas d'hidrogen i eixa producció induïx impactes ambientals. La producció d'hidrogen sempre requerix més energia que la que pot ser recuperada del gas com un combustible en forma posterior. Esta és una llimitació de la llei física de la conservació de l'energia.

Estació de recarrega d'hidrogen de l'empresa japonesa Iwatani en Ariake, Tòquio.

Producció

Artícul principal → Producció d'hidrogen.

Degut a que l'hidrogen pur no ocorre naturalment, es requerixen substancials cantitats d'energia per a la seua producció industrial. Existixen diferents formes de produir-ho, tal com l'electrólisis i el processe de reformación vapor-metà. En la electrólisis, es conduïx electricitat a través del aigua per a separar els àtoms d'hidrogen dels àtoms d'oxigen. Este método pot utilisar diferents fonts d'energia tals com l'eòlica, solar, geotermal, hidràulica, combustibles fòssils, biomassa i moltes atres. Obtindre hidrogen per este procés està sent estudiat com una forma viable de produir-ho domésticamente a baix cost. La reformación vapor-metà, l'actual tecnologia líder per a produir hidrogen en grans cantitats, extrau l'hidrogen del metà. No obstant, esta reacció causa una producció colateral de diòxit de carbono i de monòxit de carbono, que són gasos d'efecte hivernàcul i que contribuïxen al calfament global.

Energia

Una volta fabricat, l'hidrogen és un vector energètic (almagasena l'energia generada primer per atres mijos). L'energia pot ser entregada a cèlules de combustible i generar electricitat i calor, o ser cremat per a fer funcionar a un motor de combustió. En cada cas l'hidrogen és combinat en oxigen per a formar aigua. La calor d'una flama d'hidrogen és un emissor radiant de les noves molècules d'aigua recent formades. Les molècules d'aigua estan en un estat excitat en el moment de la formació inicial i després transiten a un estat fonamental; la transició llibera radiació tèrmica. Quan és cremat en l'aire, la temperatura és d'aproximadament 2000 °C. Històricament, el carbó ha segut lliteralment el portador d'hidrogen ya que més hidrogen s'almagasena en els combustibles fòssils que en la mateixa cantitat d'hidrogen pur. Els àtoms de carbó tenen clàssiques capacitats d'almagasenament i també agreguen més energia d'eixida quan es cremen en hidrogen. No obstant, la combustió de combustibles basats en el carbó i la lliberació dels seus productes ha produït calfament global per l'efecte d'hivernàcul dels gasos resultants. L'hidrogen pur és l'element més chicotet i una miqueta d'este inevitablement escaparà de qualsevol contenidor o canonada coneguts en cantitats micrométricas, encara que la ventilació simple podria previndre tals fugues d'alcançar la volàtil mescla de 4% hidrogen-aire. En tant el producte estiga en un estat gaseós o líquit, les canonades són una forma clàssica i molt eficient de transport. No obstant, l'hidrogen pur causa que els metals es tornen trencadiços, és per açò que les canonades de metal podrien requerir una miqueta més de manteniment en el llarc determini.

Potencialment, existix abundant energia eòlica com per a abastir tota la demanda mundial d'electricitat. Una volta que es paga el cost de construcció d'un molí de vent, el cost de mantención és molt chicotet i l'energia és pràcticament debades. Encara que l'electricitat poden ser transmitada per llargues distàncies, grans cantitats d'electricitat no poden ser almagasenades i esta deu ser generada en la mida de que és necessària; açò requerix una complexa ret de distribució i processos d'administració. Este punt és a on l'hidrogen pot actuar com un bon mig de transport. En l'electrólisis, l'electricitat pot afectar l'extracció d'hidrogen i oxigen de l'aigua en poca pèrdua d'energia en el procés. Després l'hidrogen pot ser transportat per llargues distàncies per mig d'una ret apropiada de canonades i reconvertit en electricitat posteriorment. Una major cantitat d'hidrogen pot ser enviada mentres es troba enllaçat a molècules de carbó en la forma de combustible fòssil, evitant aixina les micro fugues i el carpiment del metal de la canonades.