Nipa iran ti nbo agbara hydrogen

A ó ṣe àgbékalẹ̀ “hydrogen”, ìran agbára tí ó tẹ̀lé e tí ó jẹ́ aláìlágbára erogba. A pín hydrogen sí oríṣi mẹ́ta: “hydrogen aláwọ̀ ewé”, “hydrogen aláwọ̀ búlúù” àti “hydrogen aláwọ̀ ewé”, ọ̀kọ̀ọ̀kan wọn ní ọ̀nà ìṣelọ́pọ́ ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀. A ó tún ṣàlàyé ọ̀nà ìṣelọ́pọ́ kọ̀ọ̀kan, àwọn ànímọ́ ara gẹ́gẹ́ bí àwọn èròjà, ọ̀nà ìpamọ́/gbígbé, àti àwọn ọ̀nà lílò. Èmi yóò sì tún ṣe àgbékalẹ̀ ìdí tí ó fi jẹ́ orísun agbára tí ó gbajúmọ̀ láti ìran tí ń bọ̀.

Electrolysis ti Omi lati Ṣe agbejade Haidrojin Alawọ ewe

Nígbà tí o bá ń lo hydrogen, ó ṣe pàtàkì láti “ṣe hydrogen” lọ́nàkọnà. Ọ̀nà tó rọrùn jùlọ ni láti “ṣe electrolyze omi”. Bóyá o ti ṣe é ní ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì ilé-ẹ̀kọ́ ìpele. Fi omi àti electrodes kún beaker náà. Nígbà tí bátìrì bá so mọ́ electrodes náà tí a sì fún un ní agbára, àwọn ìṣesí wọ̀nyí máa ń wáyé nínú omi àti nínú electrode kọ̀ọ̀kan.
Ní cathode, H+ àti electrons máa ń para pọ̀ láti mú kí hydrogen gaasi jáde, nígbà tí anode máa ń mú kí oxygen jáde. Síbẹ̀, ọ̀nà yìí dára fún àwọn ìdánwò sáyẹ́ǹsì ilé-ẹ̀kọ́, ṣùgbọ́n láti mú kí hydrogen jáde ní ilé-iṣẹ́, a gbọ́dọ̀ múra àwọn ọ̀nà tó dára tó yẹ fún ìṣẹ̀dá ńlá sílẹ̀. Ìyẹn ni “polymer electrolyte membrane (PEM) electrolysis”.
Nínú ọ̀nà yìí, a máa ń so àwọ̀ ara polymer semipermeable tí ó ń jẹ́ kí àwọn ion hydrogen kọjá láàárín anode àti cathode kan. Nígbà tí a bá da omi sínú anode ẹ̀rọ náà, àwọn ion hydrogen tí a ṣe nípasẹ̀ electrolysis máa ń gbé kọjá àwọ̀ ara semipermeable sí cathode, níbi tí wọ́n ti di hydrogen molikula. Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, àwọn ion oxygen kò lè kọjá àwọ̀ ara semipermeable kí wọ́n sì di molecule oxygen ní anode náà.
Bákan náà nínú electrolysis omi alkaline, o ṣẹ̀dá hydrogen àti oxygen nípa yíyà anode àti cathode sọ́tọ̀ nípasẹ̀ ìpínyà kan tí àwọn ion hydroxide nìkan lè kọjá. Ní àfikún, àwọn ọ̀nà iṣẹ́-ajé kan wà bíi electrolysis steam steam gíga.
Nípa ṣíṣe àwọn ìlànà wọ̀nyí ní ìwọ̀n gíga, a lè rí ọ̀pọ̀lọpọ̀ hydrogen gbà. Nínú ìlànà náà, a tún ń ṣe ìwọ̀n oxygen tó pọ̀ (ìdajì ìwọ̀n hydrogen tí a ń ṣe), kí ó má ​​baà ní ipa búburú lórí àyíká tí a bá tú u sínú afẹ́fẹ́. Síbẹ̀síbẹ̀, electrolysis nílò agbára iná mànàmáná púpọ̀, nítorí náà a lè ṣe hydrogen tí kò ní carbon tí a bá fi iná mànàmáná tí kò lo epo fosil ṣe é, bíi turbines afẹ́fẹ́ àti àwọn paneli oòrùn.
O le gba “hydrogen alawọ ewe” nipa lilo agbara mimọ lati fi omi han ni itanna.

Ẹ̀rọ amúṣẹ́dá hydrogen tún wà fún ìṣẹ̀dá hydrogen aláwọ̀ ewé yìí tó tóbi. Nípa lílo PEM nínú ẹ̀ka electrolyzer, a lè ṣe hydrogen nígbà gbogbo.

Hídrójìn aláwọ̀ búlúù tí a fi epo fásílì ṣe

Nítorí náà, àwọn ọ̀nà míì wo ni a lè gbà ṣe hydrogen? Hydrogen wà nínú epo ìdáná bíi gaasi àdánidá àti èédú gẹ́gẹ́ bí àwọn nǹkan mìíràn yàtọ̀ sí omi. Fún àpẹẹrẹ, gbé methane (CH4) yẹ̀ wò, èyí tí í ṣe èròjà pàtàkì nínú gaasi àdánidá. Àwọn átọ̀mù hydrogen mẹ́rin ló wà níbí. O lè gba hydrogen nípa yíyọ hydrogen yìí kúrò.
Ọ̀kan lára ​​wọn ni ìlànà tí a ń pè ní “ìtúnṣe methane steam” tí ó ń lo steam. Fọ́múlá kẹ́míkà ọ̀nà yìí nìyí.
Gẹ́gẹ́ bí o ṣe lè rí i, a lè fa carbon monoxide àti hydrogen jáde láti inú molecule methane kan ṣoṣo.
Ni ọna yi, a le ṣe agbejade hydrogen nipasẹ awọn ilana bii “atunse steam” ati “pyrolysis” ti gaasi adayeba ati eedu. “Hydrojiin buluu” n tọka si hydrogen ti a ṣe ni ọna yii.
Ṣùgbọ́n nínú ọ̀ràn yìí, a máa ń ṣe carbon monoxide àti carbon dioxide gẹ́gẹ́ bí àbájáde. Nítorí náà, o gbọ́dọ̀ tún wọn ṣe kí a tó tú wọn sínú afẹ́fẹ́. Tí a kò bá rí carbon dioxide gbà, a máa ń di hydrogen gaasi, tí a mọ̀ sí “greey hydrogen”.

Irú Ẹ̀yà Wo Ni Hídrójìn?

Hídrójìn ní nọ́mbà átọ̀mù 1, ó sì jẹ́ ẹ́límẹ́ǹtì àkọ́kọ́ lórí tábìlì ìgbàlódé.
Iye awọn átọ̀mù ló tóbi jùlọ ní àgbáyé, ó sì jẹ́ nǹkan bí 90% gbogbo àwọn ohun èlò tó wà ní àgbáyé. Átọ̀mù tó kéré jùlọ tó ní proton àti elekitironi ni átọ̀mù hydrogen.
Hídrójìn ní àwọn isotopes méjì pẹ̀lú àwọn neutrons tí a so mọ́ nucleus. “deuterium” kan tí a so mọ́ neutron àti “tritium” méjì tí a so mọ́ neutron. Àwọn wọ̀nyí tún jẹ́ àwọn ohun èlò fún ìṣẹ̀dá agbára ìdàpọ̀.
Nínú ìràwọ̀ bíi oòrùn, ìdàpọ̀ átọ́míìkì láti hydrogen sí helium ń ṣẹlẹ̀, èyí tí í ṣe orísun agbára fún ìràwọ̀ náà láti tàn.
Sibẹsibẹ, hydrogen ko saba wa bi gaasi lori Aye. Hydrogen maa n ṣe awọn agbo ogun pẹlu awọn eroja miiran bii omi, methane, ammonia ati ethanol. Niwọn igba ti hydrogen jẹ eroja ti o fẹẹrẹ, bi iwọn otutu ṣe n dide, iyara gbigbe ti awọn molikula hydrogen pọ si, o si n sa kuro lati agbara ilẹ si aaye ita.

Báwo ni a ṣe le lo hydrogen? Lilo nipasẹ Combustion

Nígbà náà, báwo ni a ṣe ń lo “hydrogen”, èyí tí ó ti fa àfiyèsí kárí ayé gẹ́gẹ́ bí orísun agbára ìran tuntun? A ń lò ó ní ọ̀nà méjì pàtàkì: “ìjóná” àti “ẹ̀rọ epo”. Ẹ jẹ́ ká bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú lílo “ìjóná”.
Awọn oriṣi ijona akọkọ meji lo wa.
Èkínní ni epo rọ́kẹ́ẹ̀tì. Rọ́kẹ́ẹ̀tì H-IIA ti Japan lo gaasi hydrogen “liquid hydrogen” àti “liquid oxygen” èyí tí ó tún wà ní ipò cryogenic gẹ́gẹ́ bí epo. A pa àwọn méjèèjì pọ̀, agbára ooru tí a ń rí ní àkókò náà sì ń mú kí a fi àwọn molecule omi tí a ń rí jáde yára, tí wọ́n ń fò lọ sí ojú ọ̀run. Ṣùgbọ́n, nítorí pé ó jẹ́ ẹ̀rọ tí ó ṣòro ní ti ìmọ̀ ẹ̀rọ, àyàfi Japan, Amẹ́ríkà, Yúróòpù, Rọ́síà, Ṣáínà àti Íńdíà nìkan ló ti para pọ̀ di epo yìí.
Èkejì ni ìṣẹ̀dá agbára. Ìṣẹ̀dá agbára turbine gaasi tún ń lo ọ̀nà láti so hydrogen àti oxygen pọ̀ láti mú agbára jáde. Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, ó jẹ́ ọ̀nà tí ó ń wo agbára ooru tí hydrogen ń mú jáde. Nínú àwọn ilé iṣẹ́ agbára ooru, ooru láti inú èédú tí ń jó, epo àti gáàsì àdánidá ń mú kí ooru máa ṣiṣẹ́ tí ó ń darí turbine. Tí a bá lo hydrogen gẹ́gẹ́ bí orísun ooru, ilé iṣẹ́ agbára yóò jẹ́ aláìlágbára erogba.

Báwo ni a ṣe lè lo Hídrójìn? A lò ó gẹ́gẹ́ bí Ẹ̀rọ epo

Ọ̀nà mìíràn láti lo hydrogen ni gẹ́gẹ́ bí sẹ́ẹ̀lì epo, èyí tí ó ń yí hydrogen padà sí iná mànàmáná tààrà. Ní pàtàkì, Toyota ti fa àfiyèsí ní Japan nípa fífi àwọn ọkọ̀ tí wọ́n ń lo hydrogen dípò àwọn ọkọ̀ iná mànàmáná (EV) dípò àwọn ọkọ̀ petirolu gẹ́gẹ́ bí apá kan nínú àwọn ọ̀nà ìdènà ooru àgbáyé rẹ̀.
Ní pàtàkì, a ń ṣe ìlànà ìyípadà nígbà tí a bá ń ṣe àgbékalẹ̀ ọ̀nà ìṣelọ́pọ́ “hydrogen aláwọ̀ ewé”. Àgbékalẹ̀ kẹ́míkà náà nìyí.
Hídrójìn lè mú omi jáde (omi gbígbóná tàbí èéfín) nígbà tí ó bá ń mú iná mànàmáná jáde, a sì lè ṣe àyẹ̀wò rẹ̀ nítorí pé kò ní fi ẹrù sí àyíká. Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, ọ̀nà yìí ní agbára ìṣẹ̀dá agbára tí ó kéré ní ìwọ̀n 30-40%, ó sì nílò pílátínì gẹ́gẹ́ bí ohun tí ó ń mú kí owó pọ̀ sí i.
Lọ́wọ́lọ́wọ́, a ń lo àwọn sẹ́ẹ̀lì epo polymer electrolyte (PEFC) àti àwọn sẹ́ẹ̀lì epo phosphoric acid (PAFC). Ní ​​pàtàkì, àwọn ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ epo lo PEFC, nítorí náà a lè retí pé yóò tàn kálẹ̀ lọ́jọ́ iwájú.

Ǹjẹ́ Ìpamọ́ àti Ìrìnnà Hídrójìn jẹ́ Ààbò?

Ní báyìí, a rò pé o ti mọ bí a ṣe ń ṣe àti bí a ṣe ń lo gáàsì hydrogen. Báwo lo ṣe ń tọ́jú hydrogen yìí? Báwo lo ṣe ń dé ibi tí o nílò rẹ̀? Ààbò ní àkókò yẹn ńkọ́? A ó ṣàlàyé.
Ní gidi, hydrogen náà jẹ́ ohun tó léwu gan-an. Ní ìbẹ̀rẹ̀ ọ̀rúndún ogún, a lo hydrogen gẹ́gẹ́ bí gáàsì láti fi léfòó àwọn bálúùnù, bálúùnù, àti ọkọ̀ ojú omi ní ojú ọ̀run nítorí pé ó fúyẹ́ gan-an. Ṣùgbọ́n, ní ọjọ́ kẹfà oṣù karùn-ún, ọdún 1937, ní New Jersey, USA, “búgbàù ọkọ̀ ojú omi Hindenburg” wáyé.
Láti ìgbà tí ìṣẹ̀lẹ̀ náà ti ṣẹlẹ̀, wọ́n ti mọ̀ pé gáàsì hydrogen léwu. Pàápàá jùlọ nígbà tí ó bá jóná, ó máa ń bú gbàù pẹ̀lú atẹ́gùn. Nítorí náà, “yàgò fún atẹ́gùn” tàbí “yàgò fún ooru” ṣe pàtàkì.
Lẹ́yìn tí a ti gbé àwọn ìgbésẹ̀ wọ̀nyí, a wá pẹ̀lú ọ̀nà ìfiránṣẹ́.
Gáàsì hydrogen jẹ́ gáàsì ní iwọ̀n otútù yàrá, nítorí náà bó tilẹ̀ jẹ́ pé ó ṣì jẹ́ gáàsì, ó wúwo gan-an. Ọ̀nà àkọ́kọ́ ni láti lo ìfúnpọ̀ gíga àti ìfúnpọ̀ bí sílíńdà nígbà tí a bá ń ṣe àwọn ohun mímu tí a fi carbonate ṣe. Múra ojò ìfúnpọ̀ pàtàkì kan kí o sì tọ́jú rẹ̀ sí àwọn ipò tí ìfúnpọ̀ gíga bíi 45Mpa.
Toyota, tí ó ń ṣe àwọn ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ epo (FCV), ń ṣe àgbékalẹ̀ ojò hydrogen onítẹ̀sí gíga kan tí ó lè kojú ìfúnpá 70 MPa.
Ọ̀nà mìíràn ni láti tutù sí -253°C láti ṣe hydrogen olómi, kí a sì tọ́jú rẹ̀ kí a sì gbé e lọ sí àwọn àpò ìgbóná pàtàkì tí a fi ooru ṣe. Gẹ́gẹ́ bí LNG (gaasi àdánidá olómi) nígbà tí a bá ń kó gaasi àdánidá wọlé láti òkèèrè, hydrogen ni a máa ń fi omi sí nígbà ìrìnàjò, èyí tí ó dín iye rẹ̀ kù sí 1/800 ti ipò gaasi rẹ̀. Ní ọdún 2020, a parí ọkọ̀ hydrogen olómi àkọ́kọ́ ní àgbáyé. Síbẹ̀síbẹ̀, ọ̀nà yìí kò dára fún àwọn ọkọ̀ epo nítorí pé ó nílò agbára púpọ̀ láti tutù.
Ọ̀nà kan wà láti fi pamọ́ àti láti fi ránṣẹ́ sí àwọn táńkì bí èyí, ṣùgbọ́n a tún ń ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ọ̀nà míràn fún ìfipamọ́ hydrogen.
Ọ̀nà ìtọ́jú ni láti lo àwọn irin ìtọ́jú hydrogen. Hydrogen ní agbára láti wọ inú àwọn irin àti láti ba wọ́n jẹ́. Èyí ni ìmọ̀ràn ìdàgbàsókè tí a ṣe ní Amẹ́ríkà ní ọdún 1960. JJ Reilly àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀. Àwọn àyẹ̀wò ti fihàn pé a lè tọ́jú hydrogen pẹ̀lú irin magnesium àti vanadium tí a sì lè tú jáde.
Lẹ́yìn náà, ó ṣe àṣeyọrí nínú ṣíṣe ohun kan, bíi palladium, tí ó lè fa hydrogen ní ìlọ́po 935 ìwọ̀n tirẹ̀.
Àǹfààní lílo alloy yìí ni pé ó lè dènà àwọn ìjànbá ìtújáde hydrogen (ní pàtàkì àwọn ìjànbá ìbúgbàù). Nítorí náà, a lè tọ́jú rẹ̀ láìléwu kí a sì gbé e lọ sí ibi tí kò tọ́. Síbẹ̀síbẹ̀, tí o kò bá ṣọ́ra tí o sì fi sílẹ̀ ní àyíká tí kò tọ́, àwọn alloy ìpamọ́ hydrogen lè tú gaasi hydrogen jáde nígbà tí ó bá yá. Ó dára, kódà iná kékeré kan lè fa ìjànbá ìbúgbàù, nítorí náà ṣọ́ra.
Ó tún ní àléébù pé ìfàmọ́ra hydrogen àti ìfàmọ́ra hydrogen leralera máa ń fa ìfọ́mọ́ra àti dín ìwọ̀n ìfàmọ́ra hydrogen kù.
Èkejì ni láti lo àwọn páìpù. Àdéhùn kan wà pé kò gbọdọ̀ jẹ́ èyí tí a fi ìfúnpọ̀ ṣe, kí ó sì ní ìwọ̀n díẹ̀ láti dènà ìfọ́ àwọn páìpù, ṣùgbọ́n àǹfààní rẹ̀ ni pé a lè lo àwọn páìpù gáàsì tó wà tẹ́lẹ̀. Tokyo Gas ṣe iṣẹ́ ìkọ́lé lórí Harumi FLAG, nípa lílo àwọn páìpù gáàsì ìlú láti pèsè hydrogen sí àwọn sẹ́ẹ̀lì epo.

Àwùjọ Ọjọ́ Iwájú Tí Hydrogen Energy ṣẹ̀dá

Níkẹyìn, ẹ jẹ́ kí a gbé ipa tí hydrogen lè kó nínú àwùjọ yẹ̀ wò.
Èyí tó ṣe pàtàkì jùlọ ni pé a fẹ́ gbé àwùjọ tí kò ní erogba lárugẹ, a máa ń lo hydrogen láti mú iná mànàmáná jáde dípò kí a máa lò ó gẹ́gẹ́ bí agbára ooru.
Dípò àwọn ilé iṣẹ́ agbára ooru ńláńlá, àwọn ilé kan ti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ètò bíi ENE-FARM, èyí tí ó ń lo hydrogen tí a rí nípasẹ̀ àtúnṣe gaasi àdánidá láti ṣe iná mànàmáná tí a nílò. Síbẹ̀síbẹ̀, ìbéèrè nípa ohun tí a ó ṣe pẹ̀lú àwọn àbájáde ìlànà àtúnṣe ṣì wà.

Ní ọjọ́ iwájú, tí ìṣàn omi hydrogen fúnra rẹ̀ bá pọ̀ sí i, bíi mímú iye àwọn ibùdó tí ń rú epo hydrogen pọ̀ sí i, a ó lè lo iná mànàmáná láìsí pé carbon dioxide ń jáde. Dájúdájú, iná mànàmáná ń mú hydrogen aláwọ̀ ewé jáde, nítorí náà, ó ń lo iná mànàmáná tí a ń rí láti inú oòrùn tàbí afẹ́fẹ́. Agbára tí a ń lò fún electrolysis yẹ kí ó jẹ́ agbára láti dín iye agbára tí a ń rí gbà kù tàbí láti gba agbára bátírì tí a ń gbà nígbà tí agbára àdánidá bá pọ̀ sí i. Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, hydrogen wà ní ipò kan náà pẹ̀lú bátírì tí a ń gbà agbára. Tí èyí bá ṣẹlẹ̀, yóò ṣeé ṣe nígbẹ̀yìn-gbẹ́yín láti dín agbára ooru kù. Ọjọ́ tí ẹ̀rọ iná inú ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ yóò pòórá kíákíá.

A tun le ri hydrogen nipasẹ ọna miiran. Ni otitọ, hydrogen tun jẹ abajade ti iṣelọpọ soda caustic. Lara awọn nkan miiran, o jẹ abajade ti iṣelọpọ coke ni ṣiṣe irin. Ti o ba fi hydrogen yii sinu pinpin, iwọ yoo ni anfani lati gba ọpọlọpọ awọn orisun. Gaasi hydrogen ti a ṣe ni ọna yii tun wa lati awọn ibudo hydrogen.

Ẹ jẹ́ ká wo síwájú sí i nípa ọjọ́ iwájú. Iye agbára tí a ń pàdánù tún jẹ́ ìṣòro pẹ̀lú ọ̀nà ìgbéjáde tí ó ń lo wáyà láti pèsè agbára. Nítorí náà, ní ọjọ́ iwájú, a ó lo hydrogen tí àwọn páìpù ń fi ránṣẹ́, gẹ́gẹ́ bí àwọn táǹkì carbonic acid tí a ń lò láti ṣe àwọn ohun mímu carbonated, a ó sì ra táǹkì hydrogen nílé láti ṣe iná mànàmáná fún gbogbo ilé. Àwọn ẹ̀rọ alágbèéká tí wọ́n ń lo bátìrì hydrogen ti di ohun tí ó wọ́pọ̀. Yóò jẹ́ ohun tí ó dùn mọ́ni láti rí irú ọjọ́ iwájú bẹ́ẹ̀.