Este combustibilul cu hidrogen periculos?

Explozia de la Hindenburg la 6 mai 1937, la Lakehurst, New Jersey. AFP / Getty Images

Atunci când nava aeriană Hindenburg s-a apropiat de digul său din Lakehurst, N.J., pe 6 mai 1937, apariția care a ținut punțile de pasageri în sus s-a umplut cu hidrogen. Acest element, cel mai simplu - și cel mai abundent - din univers, are un proton cu un singur electron care se învârte în jurul lui. De asemenea, hidrogenul cântărește atomic cel mai puțin dintre toate elementele. Poate împacheta destul de bine, creând cantități vaste de energie atunci când sunt introduse oxigenul și o sursă de aprindere. Când Hindenburg a explodat, lumea a fost martorul puterii hidrogenului.

Pe măsură ce Hindenburg se îndepărta în acea seară de mai, pielea exterioară a blimpului era expusă unei scântei statice. În câteva secunde, flăcările s-au rupt în aeronavă, reducându-l la o bilă de flăcări și metal răsucit. Treizeci și șase de oameni și-au pierdut viața în dezastru [sursa: Arhivele Naționale]. Și la fel de repede ca Hindenburgul a ars, la fel și opinia publicului despre hidrogen. Timp de multe decenii în urma dezastrului, hidrogenul a fost privit cu scepticism și chiar alarmant. Un „factor de frică de hidrogen” dezvoltat în ceea ce privește elementul [sursa: Edwards].

-

Astăzi, pe măsură ce crește îngrijorările cu privire la o potențială scădere a aprovizionării globale de petrol - și la creșterea emisiilor de poluanți din acel petrol, cercetătorii energetici reconsideră hidrogenul ca sursă de combustibil. Cu siguranță are o sumă imensă de promisiuni: hidrogenul emite puține gaze de seră sau deloc (GES). Produsele sale principale sunt vaporii de apă și căldura. Hidrogenul are cea mai mare producție energetică în greutate a oricărui combustibil [sursa: CECA]. Și este din belșug; hidrogenul poate fi produs de o serie de surse, de la gaz natural la apă în sine.

Dar rămâne întrebarea: Este combustibilul cu hidrogen o sursă sigură de energie pentru mașinile noastre? Cum poate fi folosit chiar hidrogenul ca combustibil? Există un primer rapid pe pagina următoare.

-

O tehnică de extragere a hidrogenului din apă, pionierat la Universitatea din New South Wales, în Australia, este demonstrată în 2005. Metoda utilizează energia solară pentru a alimenta reacția. Ian Waldie / Getty Images

-Hidrogenul nu este de fapt o sursă de energie - ci este transportator de energie [sursa: CECA]. Hidrogenul transportă energia creată atunci când este produs. Este similar cu electricitatea: Nu putem arde electricitate (care este un transportator de energie), dar energia electrică poate fi produsă prin arderea surselor de energie, precum gazul natural sau petrolul. Apoi, energia electrică transportă această energie în alte locuri, cum ar fi prizele din casa ta.

Aceasta înseamnă că transportatorului de energie trebuie să i se acorde energia de transportat, grosolan vorbind. Deci trebuie să creăm energie pentru a produce hidrogen. Aceasta este mult mai ușoară decât metoda convențională de obținere a sursei noastre de combustibil primar, uleiul. Obținerea petrolului necesită găurirea în rezerve, pomparea acestuia din pământ, rafinarea acesteia și trimiterea la benzinărie. Folosind hidrogenul ca sursă de combustibil, în esență putem produce propriul nostru combustibil și eliminăm toate aceste etape - și poate conflictul geopolitic pe care îl provoacă petrolul.

Hidrogenul este creat printr-un proces cunoscut sub numele de reformator. Cu siguranță, putem genera hidrogen ca mijloc de transfer de energie prin arderea gazului natural sau a unei alte surse de combustibil pe bază de carbon. De fapt, reforma metanului (separarea hidrogenului de hidrocarburi prin arderea gazelor naturale) este în prezent cea mai viabilă metodă de producere a combustibilului cu hidrogen. Dar prin această metodă, ne întoarcem chiar la locul pătrat, în măsura în care se duc emisiile de gaze cu efect de seră (GES). În timp ce procesul de transfer al energiei din hidrogen va fi unul curat, procesul de creare a hidrogenului va arde în continuare combustibilul fosil și va emite GES.

La fel cum există modalități mai curate de a produce energie electrică (cum ar fi energia hidroelectrică), hidrogenul poate fi creat și curat prin intermediul energiei eoliene sau solare - chiar și prin microbi care mănâncă alge și produc hidrogen ca produs rezidual [sursa: NREL]. Cercetătorii evaluează aceste metode ca modalități fiabile de producere a hidrogenului fără a arde combustibili fosili. Și alții își dau seama cel mai bun mod de a utiliza acest hidrogen produs pentru a-ți alimenta mașina.

-Inginerii auto au conceput hidrogen celule de combustibil. Aceste pile de combustibil creează energie electrică pentru a vă alimenta mașina conversie electrochimică. Elementul chimic pur hidrogenul este împărțit în protonul și electronul său, un proces care generează electricitate. Când se amestecă cu oxigenul, produsul secundar al procesului este apa. Întrucât o celulă de combustibil nu poate produce suficientă energie electrică pentru a alimenta o mașină, celulele trebuie puse la dispoziție pentru a crea stive de pile de combustibil [sursa: Economie de combustibil.gov]. Totuși, odată ce ați pus câteva stive, mașina dvs. poate face zoom.

O problemă importantă rămâne totuși: stocarea hidrogenului la bordul vehiculului. Unele metode sunt deja utilizate. Hidrogenul poate fi păstrat sub forma unui gaz puternic sub presiune sau a unui lichid extrem de rece, cum ar fi hidrogenul criogenic. Acest lucru funcționează pentru stocarea hidrogenului la pompele de combustibil, dar nu este practic pentru transportul combustibilului în mașină. Lichidul criogenic de hidrogen ar necesita un sistem suplimentar la bord pentru a menține combustibilul rece. Acest lucru ar adăuga greutate, ceea ce afectează eficiența energetică a vehiculului.

Cercetătorii continuă să investigheze modalitățile optime de stocare și exploatare a hidrogenului ca sursă de combustibil. O parte a acestei cercetări include diseminarea temerilor publicului de combustibil cu hidrogen. Știința ar putea să creeze puzzle-ul cu combustibilul pe bază de hidrogen, dar dacă șoferii încă se gândesc să fie arse de-a lungul vieții într-o bilă cu flacără albă, după un bender, atunci cine ar cumpăra o mașină cu hidrogen? Poate că următoarea pagină vă va atenua grijile.

Motorul unei mașini electrice cu baterii de hidrogen Ford. Auto a fost expusă la conferința națională a Asociației Naționale a Hidrogenului din 2005. Joe Raedle / Getty Images

În multe cazuri, hidrogenul este mai sigur decât combustibilul folosit în prezent pentru a alimenta mașinile noastre. Combustibilii pe bază de carbon tind să se răspândească sub formă de lichide (așa cum știți bine dacă ați turnat benzină pe voi în pompă). Când arde, combustibilul convențional produce cenușă fierbinte, creând căldură radiantă. Nu este cazul hidrogenului. În forma sa pură, hidrogenul nu arde carbon și nu produce cenușă fierbinte și foarte puțină căldură radiantă [sursa: RMI]. Ba mai mult, când scurge hidrogenul, acesta urcă rapid în atmosferă, deci are mai puțin timp pentru a arde [sursa: Princeton].

Ce zici de Hindenburg? Atât susținătorii, cât și oponenții combustibilului pe bază de hidrogen s-au aruncat asupra dezamăgirilor nefăcute în dezbaterea lor. În timp ce adversarii îl indică ca o poveste de precauție, susținătorii o consideră exonerată pentru hidrogen.

Deși hidrogenul la bordul Hindenburgului a ars cu siguranță cu o forță incredibilă, nu a fost hidrogenul care a creat dezastrul - a fost pulbere de aluminiu. Pentru a reflecta lumina soarelui, pielea Hindenburg a fost acoperită în această pulbere, o formă echivalentă cu combustibilul rachetelor [sursa: RMI]. Și țesătura de bumbac care a format pielea blimpului a fost impermeabilă cu acetat extrem de inflamabil [sursa: ABC]. Susținătorii de hidrogen subliniază, de asemenea, că flăcările din dezastrul Hindenburg au ars în sus, mai degrabă decât pentru că elementul este atât de ușor. Acest lucru i-a lăsat pe pasageri în transportator sub un nivel relativ nemolest de flăcări. Treizeci și cinci din cele 36 de morți din Hindenburg au fost rezultatul pasagerilor care au sărit din dirijabil; toți cei care au rămas la bord au supraviețuit [sursa: RMI].

Provocarea prezentată de stocarea combustibilului cu hidrogen este de a crea modalități de a crea rezervoare de stocare care nu se vor dovedi a fi o poveste de precauție împotriva hidrogenului pentru generațiile viitoare. Cu alte cuvinte, ceea ce ar face cel mai bun rezervor de depozitare pentru a împiedica hidrogenul să explodeze într-un accident de mașină?

-

Rezervoarele de oțel sunt o posibilitate. Sunt suficient de puternici pentru a servi ca purtători de încredere pentru gazul de hidrogen în automobile. Dacă are loc un accident, un rezervor de oțel va putea rezista la un impact fără a suferi o puncție sau ruptură. O problemă a oțelului este însă că hidrogenul este atât de ușor și deci mai puțin dens decât benzina. Orice rezervor care deține combustibil sub formă de hidrogen sub presiune ar trebui să fie mult mai mare decât rezervorul convențional de gaz din mașina dvs. Un rezervor de oțel ar fi destul de greu și ar reduce eficiența energetică.

Materialele compuse par să ofere și mai multe promisiuni decât oțelul. Rezervoarele din polietilenă sunt ușoare, pot fi modelate pentru a se potrivi cu o mașină și sunt proiectate pentru pudra -- absorb energia unui impact, reducând rezervorul la praf și eliberează în mod evident hidrogenul în siguranță în atmosferă [sursa: Princeton].

Hidrogenul poate fi în cele din urmă depozitat în materiale care pot reține elementul și îl pot elibera atunci când este nevoie. Unele tipuri de metal, cum ar fi hidrură de metal, poate captura molecule de hidrogen în structura lor compozițională. Aici, hidrogenul este depozitat în siguranță și eliberat atunci când metalul este încălzit. Ceea ce face ca această tehnologie să fie și mai atrăgătoare este faptul că căldura necesară pentru eliberarea moleculelor de hidrogen din rezervoarele lor metalice ar putea proveni din căldura reziduală produsă de o celulă de combustibil cu hidrogen [sursa: DOE].

Nu pare că „factorul de teamă de hidrogen” face mult pentru a descuraja cercetările continue asupra viabilității sale ca sursă de combustibil. Și dacă lumea rămâne cu adevărat fără petrol, este posibil să fim nevoiți să lăsăm deoparte aceste temeri o dată pentru totdeauna.

Pentru mai multe informații despre combustibilul cu hidrogen și alte subiecte conexe, vizitați pagina următoare.

Articole similare

• Chestion pentru celule de combustibil
• Ho-w funcționează economia de hidrogen
• Cum funcționează celulele de combustibil
• Cum funcționează Blimps
• Cum funcționează mașinile electrice
• Combustibil alternativ

Mai multe legături grozave

• Eficiența energetică din SUA DOE și energia regenerabilă (EERE)
• Rocky Mountain Institute
• Radiodifuziune Hindenburg Dezastru la Arhivele Naționale

surse

• Edwards, Peter P. „Teama noastră de benzinării de hidrogen”. Timpurile. 21 aprilie 2008. http://www.timesonline.co.uk/tol/comment/letters/article3784369.ece
• Kruszelnicki, Karl S. „Hindenburg și hidrogen”. Compania australiană de radiodifuziune. 2004. http://www.abc.net.au/science/k2/moments/s1052864.htm
• Murphy, creștin. "Diferențierea surselor de energie și a transportatorilor." Consiliul Energiei Consumatorilor din America. 30 iulie 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/SourcesCarriers.html
• "Vehicule cu baterii de combustibil." Comisia Energiei din California. http://www.consumerenergycenter.org/transportation/fuelcell/index.html
• "Depozitarea combustibilului." Universitatea Princton http://www.princeton.edu/~chm333/2002/spring/FuelCells/H_storage.shtml
• „Cum funcționează: pilele cu combustibil PEM.” Economie de combustibil.gov. http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_PEM.shtml
• „Fapte cu hidrogen”. Consiliul Energiei Consumatorilor din America. 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/Fuelfacts/HydrogenFacts.html
• „Producție și livrare de hidrogen”. Laboratorul național de energie regenerabilă 1 iunie 2007. http://www.nrel.gov/hydrogen/proj_production_delivery.html
• "Este hidrogen periculos?" Rocky Mountain Institute. http://www.rmi.org/sitepages/pid205.php
• „Hidruri metalice”. Departamentul de Energie al SUA. 6 noiembrie 2006. http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/storage/metal_hydrides.html
• "Scene din iad: Herb Morrison - dezastrul Hindenburg, 1937." Arhivele Naționale. http://www.archives.gov/exhibits/eyewitness/html.php?section=5