Jacob Hoover
0 
4500
1063
Jakie jest najbardziej wydajne źródło energii? Thinkstock Zamiast spalać paliwo jak konwencjonalne silniki, wodorowe ogniwa paliwowe działają w procesie elektrochemicznym. Aby wytworzyć energię elektryczną, atomy wodoru są jonizowane po jednej stronie membrany elektrolitu. Podczas gdy protony prześlizgują się, elektrony muszą pokonać długą drogę przez obwód zewnętrzny, wytwarzając prąd elektryczny podczas ruchu. Gdy elektrony dotrą na drugą stronę i połączą się w parę z protonami, wodór łączy się z tlenem w powietrzu, powodując niewielką ilość ciepła i wody jako produktów ubocznych.
Na podstawowym poziomie proces jest dość wydajny. W zależności od typu wodorowego ogniwa paliwowego współczynnik sprawności zwykle wynosi średnio około 60 procent całkowitej ilości energii uwalnianej w powyższym procesie. Jednak wielkoskalowe wodorowe ogniwa paliwowe ze stopionym węglanem lub stałym tlenkiem w membranie elektrolitu mogą wykorzystywać zarówno ciepło, jak i energię elektryczną w celu uzyskania dodatkowej wydajności, osiągając nawet 85 procent. Tymczasem przenośne ogniwa paliwowe, takie jak polimerowe membrany elektrolitowe (PEM) stosowane w samochodach z ogniwami paliwowymi, osiągają wydajność od 50 do 60 procent, według Departamentu Energii USA..
OK, ale jak to się ma do zwykłego samochodu? Niesamowicie dobrze. Choć napędzanie naszych samochodów w zasadzie sprowadza się do kontrolowanych eksplozji i płynnych dinozaurów, silniki spalinowe wcale nie są wydajne. Nie licząc czasu pracy na biegu jałowym, strat energii w układzie napędowym, oporu powietrza i tarcia, większość silników benzynowych traci około 62 procent energii paliwa tylko na straty ciepła..
Ale zawsze jest jakiś haczyk, kiedy bawisz się termodynamiką i wydajnością energetyczną. W przypadku wodoru to problem produkcji. Wodór może być najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem we wszechświecie, ale jeśli nie masz ochoty upaść na powierzchnię słońca (przynieś zimny napój i buty na grubej podeszwie!), Nie znajdziesz go nigdzie za darmo. Wodór na Ziemi jest zawsze z czymś związany, co oznacza, że należy go wydobyć, co jest kosztowne, czasochłonne i pochłania olbrzymią ilość energii.
Obecnie większość naszego wodoru jest produkowana poprzez elektrolizę lub przez odpędzanie go z gazu ziemnego w procesie zwanym reforming parowy. (Gaz ziemny jest również paliwem kopalnym). Chociaż reforming parowy jest najpowszechniejszą metodą przemysłowej produkcji wodoru, wymaga dużej ilości ciepła i jest szalenie nieefektywny. Wodór wytwarzany w procesie reformingu parowego ma w rzeczywistości mniej energii niż gaz ziemny, od którego rozpoczyna się reforming parowy. Ponadto, w przeciwieństwie do wodorowych ogniw paliwowych, proces ten powoduje zanieczyszczenie - więc w rzeczywistości jest bardziej energooszczędny, gdy wykorzystuje się same węglowodory jako paliwo.
Jest jednak nadzieja. Chociaż wciąż nie znaleźliśmy realnego sposobu na tanie pozyskiwanie wodoru, sytuacja się poprawia. Koszt materiałów spada, a istnieje kilka potencjalnie łatwiejszych sposobów ich gromadzenia, takich jak wykorzystanie alg produkujących wodór i metan ze składowisk. W perspektywie może być przyszłość napędzana wodorem, a przynajmniej jest to punkcik na horyzoncie.
Powiązane artykuły
- Zbuduj ogniwo wodorowe w swojej kuchni
- Jak działają samochody napędzane wodorem
- Czy paliwo wodorowe jest niebezpieczne?
Źródła
- Suplee, Curt. „Nie stawiaj na samochód na wodór w najbliższym czasie”. Washington Post. 17 listopada 2009 (28 lipca 2010). http://www.washingtonpost.com/wpdyn/content/article/2009/11/16/AR2009111602668.html
- Departament Energii Stanów Zjednoczonych. „Zaawansowane technologie i energooszczędność”. Przewodnik dotyczący zużycia paliwa. 2010. (22 lipca 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml
- Departament Energii Stanów Zjednoczonych. „Wyzwania”. Przewodnik dotyczący zużycia paliwa. 2010. (22 lipca 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_challenges.shtml
- Departament Energii Stanów Zjednoczonych. „Pojazdy z ogniwami paliwowymi”. Przewodnik dotyczący zużycia paliwa. 2010. (22 lipca 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fuelcell.shtml
- Program dotyczący wodoru Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych. „Ogniwa wodorowe”. Arkusz informacyjny DOE o ogniwach paliwowych. Październik 2006. (22 lipca 2010). www.hydrogen.energy.gov/pdfs/doe_fuelcell_factsheet.pdf