Όταν μιλάμε για ενέργειες του μέλλοντος, το υδρογόνο ως καύσιμο έρχεται πάντα στο μυαλό. Σε αυτήν την περίπτωση, το κύτταρο υδρογόνου ήταν πάντα παρόν σε σχεδόν οποιαδήποτε συζήτηση που έχει σχέση με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και την ενεργειακή μετάβαση. Σε μια ενεργειακή μετάβαση όπου θέλετε να μειώσετε την κατανάλωση ορυκτών καυσίμων, χρειάζεστε βιώσιμη κινητικότητα σε μια πόλη. Εδώ είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί η μετάβαση με τη χρήση μπαταρίας υδρογόνου, καθώς μπορεί να είναι το κλειδί σε αυτοκίνητα χωρίς εκπομπές αερίων θερμοκηπίου, εκτός από άλλους τομείς.
Επομένως, πρόκειται να αφιερώσουμε αυτό το άρθρο για να σας πω ό, τι πρέπει να γνωρίζετε για τη ζωή του υδρογόνου και τα χαρακτηριστικά του.
Τι είναι μια μπαταρία υδρογόνου
Όταν μιλάμε για μπαταρία υδρογόνου εννοούμε μια ηλεκτροχημική συσκευή που είναι ικανή να μετατρέπει τη χημική ενέργεια του καυσίμου που αποθηκεύει σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό το καύσιμο που αποθηκεύεται για να μετατραπεί αργότερα σε ηλεκτρική ενέργεια είναι υδρογόνο. Επομένως, η κυψέλη υδρογόνου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία οποιασδήποτε συσκευής που έχει αυτά τα χαρακτηριστικά.
Η πιο διαδεδομένη εφαρμογή της μπαταρίας υδρογόνου σήμερα είναι η τροφοδοσία του κινητήρα ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, αν και δεν είναι το μόνο. Εφόσον το κελί διαθέτει καύσιμο, είναι ικανό να παρέχει ενέργεια και, όταν αδειάζει, μπορεί να ξαναγεμίσει.
Κύρια χαρακτηριστικά
Θα αναλύσουμε ποια είναι τα κύρια μέρη ενός κυττάρου υδρογόνου:
- Ανοδος: είναι το αρνητικό μέρος του σωρού. Είναι γνωστό με το όνομα του αρνητικού πόλου και είναι υπεύθυνο για τη διοχέτευση των ηλεκτρονίων που απελευθερώνονται από το υδρογόνο έτσι ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν από το εξωτερικό ηλεκτρικό κύκλωμα.
- Κάθοδος: a είναι ο θετικός πόλος της μπαταρίας. Είναι υπεύθυνη για τη διανομή του οξυγόνου στην επιφάνεια του καταλύτη και την επαναφορά όλων των ηλεκτρονίων. Χάρη σε αυτήν τη διαδικασία μπορούν να ανασυνδυαστούν.
- Ηλεκτρολύτης: ήταν κατασκευασμένο από υλικό που έχει υποστεί επεξεργασία με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να μεταφέρει μόνο ιόντα που είναι θετικά φορτισμένα. Ο ηλεκτρολύτης μπορεί τελικά να μπλοκάρει ηλεκτρόνια.
- Καταλύτης: Είναι ένα υλικό που είναι υπεύθυνο για τη διευκόλυνση της χημικής αντίδρασης μεταξύ οξυγόνου και υδρογόνου. Αυτή η αντίδραση είναι απαραίτητη για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το πιο φυσιολογικό είναι ότι είναι κατασκευασμένο από ένα πολύ λεπτό στρώμα νανοσωματιδίων πλατίνας σε ανθρακούχο χαρτί ή πανί.
Λειτουργία κυψέλης υδρογόνου
Μόλις μάθουμε τα κύρια χαρακτηριστικά και τα μέρη ενός κυττάρου υδρογόνου, θα δούμε πώς λειτουργεί. Γνωρίζουμε ότι το πεπιεσμένο υδρογόνο εισέρχεται στο κύτταρο από την πλευρά της ανόδου. Όταν το υδρογόνο εισέρχεται, πιέζει αυτό το αέριο μέσω του καταλύτη με πίεση. Όταν το μόριο υδρογόνου έρχεται σε επαφή με πλατίνα, το οποίο είναι μέρος του καταλύτη, χωρίζεται σε 2 πρωτόνια και 2 ηλεκτρόνια.
Τα ηλεκτρόνια οδηγούνται μέσω της ανόδου προς το εξωτερικό κύκλωμα. Εδώ είναι υπεύθυνοι για την εκτέλεση των απαραίτητων εργασιών για να τροφοδοτήσουν την ενέργεια αυτού που χορηγείται. Για παράδειγμα, μπορεί να τεθεί σε λειτουργία ένας ηλεκτρικός κινητήρας. Μόλις παρέχεται η πηγή ενέργειας, επιστρέφουν στην μπαταρία μέσω του καθόδου. Μόλις βρεθούμε στην κάθοδο, το οξυγόνο περνά μέσα από τον καταλύτη και σχηματίζει δύο άτομα οξυγόνου που είναι πολύ αρνητικά φορτισμένα. Αυτό το αρνητικό φορτίο προσελκύει τα πρωτόνια από πριν και συνδυάζονται μαζί με δύο ηλεκτρόνια που επιστρέφουν στο εξωτερικό κύκλωμα. Όλα αυτά σχηματίζουν ένα μόριο νερού.
Πλεονέκτημα
Θα αναλύσουμε ποια είναι τα πλεονεκτήματα που έχουν οι μπαταρίες υδρογόνου σε σχέση με άλλα καύσιμα με βάση τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Μερικοί από τους λόγους για τους οποίους αυτό το καύσιμο είναι ανώτερο από άλλες επιλογές είναι οι εξής:
- Δεν παράγουν ρυπογόνες εκπομπές: Όπως έχουμε δει την περιγραφή της λειτουργίας της μπαταρίας, το υδρογόνο συν το οξυγόνο παράγει ηλεκτρισμό και μετά υδρατμούς. Γνωρίζουμε ότι οι υδρατμοί είναι αέριο θερμοκηπίου, αλλά είναι ακίνδυνο. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι φυσικό αέριο του θερμοκηπίου.
- Είναι πιο αποτελεσματικό από τους κινητήρες καύσης: όχι μόνο δεν βοηθά στη μόλυνση, αλλά επίσης μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια πιο αποτελεσματικά. Ο κινητήρας καύσης πρέπει να μετατρέπει τη χημική ενέργεια του καυσίμου σε θερμότητα και αυτή τη μηχανική ενέργεια που είναι ικανή να κινεί έναν κινητήρα. Αυτό δημιουργεί ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως θερμική συμφόρηση. Αυτό το φαινόμενο περιορίζεται στην άμεση μετατροπή ενέργειας που παράγεται από την κυψέλη υδρογόνου.
- Δεν έχουν κινούμενα μέρη: Χωρίς σταθερό εξάρτημα το καθιστά πολύ πιο αξιόπιστο από έναν κινητήρα καύσης. Σε έναν κινητήρα καύσης υπάρχουν πολλά μέρη που μπορούν να καταρρεύσουν.
- Το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί με πολύ πιο σεβασμό με το περιβάλλον- Σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα, το υδρογόνο μπορεί να παράγεται με καθαρότερο τρόπο. Αυτό συμβάλλει στο να γίνει μια πολύ πιο πράσινη εναλλακτική ενέργεια.
Μειονεκτήματα του κυττάρου υδρογόνου
Όπως με σχεδόν οποιαδήποτε πηγή ενέργειας, ανανεώσιμη ή όχι, υπάρχουν επίσης ορισμένα μειονεκτήματα. Και είναι ότι αυτός ο τύπος εναλλακτικής πηγής ενέργειας παρουσιάζει μια σειρά προκλήσεων που, προς το παρόν, την εμποδίζουν να διαδοθεί σε ολόκληρο τον κόσμο. Ας δούμε ποια είναι αυτά τα μειονεκτήματα:
- Η τιμή του είναι υψηλή: Αν και το υδρογόνο είναι αρκετά άφθονο, καθιστώντας το χρήσιμο με τη μορφή μπαταρίας εξακολουθεί να μην είναι οικονομικό με την τρέχουσα τεχνολογία.
- Είναι εύφλεκτο: Η ασφάλεια των κυττάρων υδρογόνου παραμένει ανησυχητική καθώς μπορεί να πυροδοτήσει ανά πάσα στιγμή.
- Είναι δύσκολο να αποθηκεύσετε και να μεταφέρετε: Σε αντίθεση με άλλα καύσιμα, όπως ο άνθρακας, είναι πιο δύσκολο να αποθηκεύσετε και να μεταφέρετε.
Το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί καθαρά από το νερό, αλλά είναι μια διαδικασία έντασης ενέργειας. Προς το παρόν, η πιο οικονομική διαδικασία είναι η εξαγωγή υδρογόνου από φυσικό άνθρακα. Για το λόγο αυτό, η συντριπτική πλειονότητα του υδρογόνου που παράγεται προέρχεται από ορυκτά καύσιμα, επομένως δεν θα μπορούσε να θεωρηθεί εντελώς ανανεώσιμη ενέργεια.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για την μπαταρία υδρογόνου και τα χαρακτηριστικά της.