Em ê "hîdrojen", nifşê din ê enerjiyê ku karbonê bêalî ye destnîşan bikin. Hîdrojen li ser sê cureyan tê dabeşkirin: "hîdrojena kesk", "hîdrojena şîn" û "hîdrojena gewr", ku her yek ji wan xwedî rêbazek hilberînê ye. Em ê her awayê çêkirinê, taybetmendiyên laşî wekî hêman, awayên hilanîn / veguheztinê û awayên karanîna jî rave bikin. Û ez ê her weha destnîşan bikim ka çima ew çavkaniya enerjiyê ya serdest a nifşê din e.
Elektroliza Avê Ji bo Hilberîna Hîdrojena Kesk
Dema ku hîdrojenê bikar bînin, girîng e ku "hilberîna hîdrojen" bi her awayî. Rêya herî hêsan "elektrolîzkirina avê" ye. Dibe ku we di pola dibistana zanistî de kir. Pîskê bi av û elektrodê di avê de tije bikin. Dema ku pîlê bi elektrodê ve tê girêdan û enerjî dibe, reaksiyonên jêrîn di avê û her elektrodê de çêdibin.
Li katodê, H+ û elektron bi hev re gaza hîdrojenê çêdikin, lê anodê oksîjenê çêdike. Dîsa jî, ev nêzîkatî ji bo ceribandinên zanistî yên dibistanê baş e, lê ji bo hilberîna hîdrojenê bi pîşesaziyê, divê mekanîzmayên bikêrhatî yên ku ji bo hilberîna mezin têne çêkirin bêne amade kirin. Ango "elektrolîzasyona membrana elektrolîtê ya polîmer (PEM)".
Di vê rêbazê de, parzûnek nîvpermeable polîmer a ku rê dide derbasbûna îyonên hîdrojenê di navbera anod û katodê de tê hilanîn. Dema ku av tê rijandin nav anoda cîhazê, îyonên hîdrojenê yên ku bi elektrolîzê têne hilberandin, di nav parzûnek nîvpermeable re diçin katodê, li wir dibin hîdrojena molekular. Ji aliyê din ve, îyonên oksîjenê nikarin ji parzûna nîvpermeable derbas bibin û li anodê bibin molekulên oksîjenê.
Di heman demê de di elektrolîza avê ya alkalîn de, hûn hîdrojen û oksîjenê diafirînin bi veqetandina anod û katodê bi navberek ku tê de tenê îyonên hîdroksîd dikarin derbas bibin. Wekî din, rêbazên pîşesaziyê yên wekî elektrolîza hilma germahiya bilind hene.
Bi pêkanîna van pêvajoyan li ser pîvanek mezin, mîqdarên mezin ên hîdrojenê dikare were bidestxistin. Di vê pêvajoyê de, rêjeyek girîng a oksîjenê jî tê hilberandin (nîvê qebareya hîdrojenê ku tê hilberandin), ji ber vê yekê heke di atmosferê de were berdan dê bandorek neyînî ya jîngehê nebe. Lêbelê, elektrolîz gelek elektrîkê hewce dike, ji ber vê yekê hîdrojena bê karbon dikare were hilberandin, heke ew bi elektrîkê were hilberandin ku sotemeniyên fosîl bikar neynin, wek turbînên ba û panelên rojê.
Hûn dikarin bi elektrolîzkirina avê bi karanîna enerjiya paqij "hîdrojena kesk" bistînin.
Ji bo hilberîna mezin a vê hîdrojena kesk jî jeneratorek hîdrojenê heye. Bi karanîna PEM-ê di beşa elektrolyzerê de, hîdrojen dikare bi domdarî were hilberandin.
Hîdrojena şîn ji sotemeniyên fosîlî hatiye çêkirin
Ji ber vê yekê, awayên din ên çêkirina hîdrojenê çi ne? Hîdrojen di sotemeniyên fosîl ên wekî gaza xwezayî û komirê de ji bilî avê wekî madeyên din heye. Mînakî, metan (CH4), pêkhateya sereke ya gaza xwezayî bihesibînin. Li vir çar atomên hîdrojenê hene. Bi derxistina vê hîdrojenê hûn dikarin hîdrojenê bistînin.
Yek ji van pêvajoyek e ku jê re "reformkirina metanê ya buharê" tê gotin ku buharê bikar tîne. Formula kîmyewî ya vê rêbazê wiha ye.
Wekî ku hûn dibînin, karbonmonoksît û hîdrojen ji yek molekulek metanê têne derxistin.
Bi vî awayî, hîdrojen dikare bi pêvajoyên wekî "reformkirina buharê" û "pîrolîz" a gaza xwezayî û komirê were hilberandin. "Hîdrojena şîn" tê wateya hîdrojena ku bi vî rengî tê hilberandin.
Lêbelê, di vê rewşê de, karbonmonoksît û karbondîoksît wekî hilberên hilberê têne hilberandin. Ji ber vê yekê divê hûn wan ji nû ve vegerînin berî ku ew di atmosferê de werin berdan. Karbondîoksîta ji berhemê, heke neyê vegerandin, dibe gaza hîdrojenê, ku wekî "hîdrojena gewr" tê zanîn.
Hîdrojen Çi Cure Elementek e?
Hîdrojen xwedî jimareya atomî 1 ye û di tabloya perîyodîk de hêmana yekem e.
Hejmara atoman di gerdûnê de herî mezin e, ji sedî 90% ji hemî hêmanên gerdûnê pêk tê. Atoma herî biçûk ku ji proton û elektronekê pêk tê, atoma hîdrojenê ye.
Hîdrojen xwediyê du îzotopên ku neutron bi navokê ve girêdayî ne. Yek "deuterium" bi neutron û du "tritium" bi neutron ve girêdayî ye. Ev jî materyalên ji bo hilberîna hêza fusion in.
Di hundurê stêrkek mîna rojê de, hevjîna navokî ya ji hîdrojenê berbi helyûmê diqewime, ku çavkaniya enerjiyê ye ku stêrk bibiriqîne.
Lêbelê, hîdrojen kêm kêm wekî gazê li ser rûyê erdê heye. Hîdrojen bi hêmanên din ên wekî av, metan, amonyak û etanol re pêkhateyan çêdike. Ji ber ku hîdrojen hêmanek sivik e, her ku germahî zêde dibe, leza tevgera molekulên hîdrojenê zêde dibe, û ji giraniya erdê direve fezayê.
Meriv çawa hîdrojenê bikar tîne? Bi şewitandinê bikar bînin
Dûv re, "hîdrojen", ku bala cîhanê kişandiye wekî çavkaniyek enerjiyê ya nifşê din, çawa tê bikar anîn? Ew bi du awayên sereke tê bikar anîn: "şewitandin" û "hucreya sotemeniyê". Ka em bi karanîna "şewitandinê" dest pê bikin.
Du cureyên sereke yên şewitandinê hene.
Ya yekem wekî sotemeniya rokêtê ye. Roketa H-IIA ya Japonyayê gaza hîdrojenê "hîdrojena şil" û "oksîjena şil" ku ew jî di rewşa kryojenîk de ye wekî sotemeniyê bikar tîne. Ev her du bi hev re ne, û enerjiya germê ya ku di wê demê de tê hilberandin leza derzîlêdana molekulên avê yên hatî çêkirin, difire fezayê. Lêbelê, ji ber ku ew motorek teknîkî dijwar e, ji xeynî Japonya, tenê Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê, Ewropa, Rusya, Çîn û Hindistanê ev sotemenî bi serkeftî li hev kirine.
Ya duyemîn hilberîna hêzê ye. Hilberîna elektrîkê ya turbîna gazê jî ji bo hilberîna enerjiyê rêbaza berhevkirina hîdrojen û oksîjenê bikar tîne. Bi gotineke din, ew rêbazek e ku li enerjiya germî ya ku ji hêla hîdrojenê ve hatî hilberandin dinêre. Di santralên termîkê de, germa ji şewitandina komir, neft û gaza xwezayî hilma ku turbînan dihejîne çêdike. Ger hîdrojen wekî çavkaniya germê were bikar anîn, dê santrala karbonê bêalî be.
Meriv çawa hîdrojenê bikar tîne? Wek Hucreya Fuelê tê bikaranîn
Rêyek din a karanîna hîdrojenê wekî hucreyek sotemeniyê ye, ku hîdrojenê rasterast vediguherîne elektrîkê. Bi taybetî, Toyota li Japonyayê bal kişand ser wesayîtên ku bi sotemeniya hîdrojenê li şûna wesayîtên elektrîkî (EV) wekî alternatîfek ji wesayîtên benzînê re wekî beşek ji tedbîrên xwe yên li dijî germbûna gerdûnî destnîşan kir.
Bi taybetî, dema ku em rêbaza hilberîna "hîdrojena kesk" destnîşan dikin, em prosedûra berevajî dikin. Formula kîmyewî wiha ye.
Hîdrojen dema ku elektrîkê hildiberîne dikare avê (ava germ an buharê) çêbike û dikare were nirxandin ji ber ku ew barek li ser jîngehê ferz nake. Ji hêla din ve, ev rêbaz xwedan karbidestiya hilberîna hêzê ya 30-40% e, û wekî katalîzatorek platîn hewce dike, ji ber vê yekê lêçûn zêde hewce dike.
Heya nuha, em hucreyên sotemeniyê yên elektrolîtê yên polîmer (PEFC) û hucreyên sotemeniyê yên asîda fosforîk (PAFC) bikar tînin. Bi taybetî, wesayîtên hucreya sotemeniyê PEFC bikar tînin, ji ber vê yekê dikare were hêvî kirin ku di pêşerojê de belav bibe.
Hilberîn û Veguhastina Hîdrojen Ewle ye?
Heya nuha, em difikirin ku hûn fêm dikin ka gaza hîdrojenê çawa tê çêkirin û bikar anîn. Ji ber vê yekê hûn çawa vê hîdrojenê hilînin? Meriv çawa wê bigihîne cihê ku hûn jê hewce ne? Ewlehiya wê demê çi ye? Em ê rave bikin.
Bi rastî, hîdrojen jî hêmanek pir xeternak e. Di destpêka sedsala 20-an de, me hîdrojen wekî gazek bikar anî da ku balon, balon û keştiyên hewayî li ezmên biherikînin ji ber ku ew pir sivik bû. Lêbelê, di 6ê Gulana 1937 de, li New Jersey, DY, "teqîna hewayê Hindenburg" qewimî.
Ji ber qezayê, bi gelemperî hate zanîn ku gaza hîdrojen xeternak e. Bi taybetî dema ku agir pê dikeve, wê bi oksîjenê bi tundî biteqe. Ji ber vê yekê, "ji oksîjenê dûr bimîne" an "ji germê dûr bimîne" pêdivî ye.
Piştî girtina van tedbîran, me rêbazek barkêşiyê peyda kir.
Hîdrojen di germahiya odeyê de gazek e, ji ber vê yekê her çiqas ew dîsa jî gaz e, ew pir mezin e. Rêbaza yekem ew e ku dema çêkirina vexwarinên karbonatkirî zexta bilind bicîh bikin û mîna silindirekê bitepisînin. Tankek taybetî ya tansiyona bilind amade bikin û wê di bin şert û mercên tansiyona bilind ên wekî 45Mpa de hilînin.
Toyota, ku wesayîtên hucreya sotemeniyê (FCV) pêş dixe, tankek hîdrojenê ya bi tansiyona bilind a rezîn çêdike ku dikare li ber zexta 70 MPa bisekinin.
Rêbazek din jî ew e ku meriv heya -253°C sar bike da ku hîdrojena şil çêbike, û wê di tankên taybetî yên îzolekirî yên germahiyê de hilîne û veguhezîne. Mîna LNG (gaza siruştî ya şilkirî) dema ku gaza xwezayî ji derve tê îthalkirin, hîdrojen di dema veguheztinê de şil dibe û qebareya wê dadikeve 1/800 ji rewşa wê ya gazê. Di sala 2020-an de, me yekem hilgirê hîdrojenê şil li cîhanê qedand. Lêbelê, ev nêzîkatî ji bo wesayîtên hucreya sotemeniyê ne maqûl e ji ber ku ji bo sarbûnê gelek enerjî hewce dike.
Rêbazek bi vî rengî ya hilanîn û şandina di tankan de heye, lê em rêgezên din ên hilanîna hîdrojenê jî pêşdixin.
Rêbaza hilanînê ev e ku meriv aligirên hilanîna hîdrojenê bikar bîne. Taybetmendiya hîdrojenê heye ku di nav metalan de bikeve û wan xera bike. Ev serişteyek pêşkeftinê ye ku di salên 1960-an de li Dewletên Yekbûyî hate pêşve xistin. JJ Reilly et al. Ezmûnan nîşan da ku hîdrojen dikare bi karanîna alloyeka magnesium û vanadyûmê were hilanîn û berdan.
Piştî vê yekê, wî bi serfirazî maddeyek wekî palladyûm pêşxist, ku dikare hîdrojenê 935 carî qebareya xwe bigire.
Feydeya karanîna vê alloyê ev e ku ew dikare pêşî li qezayên rijandina hîdrojenê bigire (bi giranî qezayên teqînê). Ji ber vê yekê, ew dikare bi ewlehî were hilanîn û veguheztin. Lêbelê, heke hûn baldar nebin û wê di hawîrdora xelet de bihêlin, alloyên hilanîna hîdrojenê dikarin bi demê re gaza hîdrojenê berdin. Welê, çirûskek piçûk jî dikare bibe sedema qezayek teqînê, ji ber vê yekê hişyar bin.
Di heman demê de dezavantajê wê jî heye ku vegirtin û vejandina hîdrojenê ya dubare dibe sedema ziravbûnê û rêjeya vegirtina hîdrojenê kêm dike.
Ya din jî bikaranîna lûleyan e. Mercek heye ku ji bo pêşîlêgirtina şilbûna lûleyan bê çewisandin û zextek kêm be, lê feydeya wê ew e ku lûleyên gazê yên heyî dikarin werin bikar anîn. Tokyo Gas li ser Harumi FLAG xebatên avakirinê pêk anî, ji bo ku hîdrojenê ji şaneyên sotemeniyê re peyda bike lûleyên gazê yên bajêr bikar anî.
Civaka Pêşerojê Ji hêla Enerjiya Hîdrojenê ve hatî afirandin
Di dawiyê de, bila em rola hîdrojenê di civakê de bilîze.
Ya girîngtir em dixwazin civakek bê karbon pêş bixin, em hîdrojenê ji bo hilberîna elektrîkê li şûna enerjiya germê bikar tînin.
Li şûna santralên mezin ên termîkê, hin malbatan pergalên wekî ENE-FARM bi kar tînin, ku hîdrojena ku bi reforma gaza xwezayî tê bidestxistin ji bo hilberîna elektrîka pêwîst bikar tîne. Lêbelê, pirsa ku meriv bi hilberên jêrîn ên pêvajoya reforman re çi bike, dimîne.
Di paşerojê de ger gera hîdrojenê bi xwe zêde bibe, wek mînak hejmara stasyonên sotemeniyê yên hîdrojenê zêde bibe, dê karbondîoksît bê derxistina elektrîkê bikar bînin. Elektrîk hîdrojena kesk hildiberîne, bê guman, ji ber vê yekê ew elektrîkê ku ji tîrêja rojê an bayê hatî hilberandin bikar tîne. Hêza ku ji bo elektrolîzê tê bikar anîn divê ew hêz be ku mîqdara hilberîna hêzê bitepisîne an jî dema ku hêza zêde ji enerjiya xwezayî hebe barkirina batarya vejêrbar be. Bi gotineke din, hîdrojen di heman pozîsyonê de ye wekî pîlê şarjkirî. Ger ev yek bibe, dê di dawiyê de gengaz be ku hilberîna hêza termal kêm bibe. Roja ku motora şewata navxweyî ji otomobîlan winda dibe, zû nêzîk dibe.
Hîdrojen bi rêyek din jî dikare were bidestxistin. Bi rastî, hîdrojen hîn jî hilberek hilberîna soda kaustîk e. Di nav tiştên din de, ew hilberek hilberîna koksê ya di hesinkariyê de ye. Ger hûn vê hîdrojenê bixin nav belavkirinê, hûn ê bikaribin gelek çavkaniyan bistînin. Gaza hîdrojenê ya bi vî awayî tê hilberandin jî ji hêla stasyonên hîdrojenê ve tê peydakirin.
Werin em bêtir li pêşerojê binêrin. Rêjeya enerjiya winda di heman demê de pirsgirêkek rêbaza veguheztinê ye ku têlan ji bo peydakirina hêzê bikar tîne. Ji ber vê yekê, di pêşerojê de, em ê hîdrojena ku ji hêla boriyan ve hatî radest kirin, mîna tankên asîda karbonîk ên ku di çêkirina vexwarinên karbonatkirî de têne bikar anîn bikar bînin, û li malê tankek hîdrojenê bikirin da ku ji bo her malbatê elektrîkê hilberîne. Amûrên mobîl ên ku li ser bataryayên hîdrojenê dixebitin, gelemperî dibin. Dîtina pêşerojeke wiha dê balkêş be.
Dema şandinê: Jun-08-2023
