Amikor a jövő energiáiról beszélünk, a hidrogén mint üzemanyag mindig eszembe jut. Ebben az esetben a hidrogéncella mindig jelen volt szinte minden olyan beszélgetésben, amely a megújuló energiához és az energiaátmenethez kapcsolódik. Az energiaátmenet során, ahol csökkenteni kívánja a fosszilis tüzelőanyagok fogyasztását, fenntartható mobilitásra van szüksége egy városban. Itt elengedhetetlen, hogy az átállás a hidrogénakkumulátor használatával valósuljon meg, mivel más ágazatok mellett kulcsfontosságú lehet az üvegházhatású gázok kibocsátása nélküli autókban.
Ezért ezt a cikket dedikáljuk, hogy elmondhassunk mindent, amit tudnia kell a hidrogén élettartamáról és jellemzőiről.
Mi az a hidrogén akkumulátor
Ha hidrogén akkumulátorról beszélünk, akkor azt értjük egy elektrokémiai eszköz, amely képes a tárolt üzemanyag kémiai energiáját elektromos energiává alakítani. Ez az üzemanyag, amelyet tárolnak, hogy később elektromos energiává alakuljon át, hidrogén. Ezért a hidrogéncellát bármely olyan eszköz áramellátására lehet használni, amely rendelkezik ezekkel a jellemzőkkel.
A hidrogénakkumulátor manapság a legelterjedtebb alkalmazása az elektromos autó motorjának meghajtása, bár nem ez az egyetlen. Amíg a cella üzemanyaggal rendelkezik, képes energiát szolgáltatni, és amikor kiürül, újra feltöltheti.
Főbb jellemzők
Elemezni fogjuk, melyek a hidrogéncella fő részei:
- Anód: a halom negatív része. A negatív pólus neve ismert, és felelős a hidrogénből felszabaduló elektronok vezetéséért, hogy azokat a külső elektromos áramkör felhasználhassa.
- Katód: a az akkumulátor pozitív pólusa. Feladata az oxigén elosztása a katalizátor felületén és az összes elektron visszavezetése. Ennek a folyamatnak köszönhetõen rekombinálhatók.
- Elektrolit: olyan anyagból készült, amelyet úgy kezeltek, hogy csak pozitív töltésű ionokat tud vezetni. Az elektrolit végül blokkolhatja az elektronokat.
- Katalizátor: Ez egy olyan anyag, amely felelős az oxigén és a hidrogén kémiai reakciójának megkönnyítéséért. Erre a reakcióra azért van szükség, hogy képes legyen villamos energiát előállítani. A legnormálisabb az, hogy nagyon vékony platina nanorészecskékből készül, karbon papíron vagy ruhán.
Hidrogéncella működése
Amint megismerjük a hidrogéncellák főbb jellemzőit és részeit, meg fogjuk nézni, hogyan működik. Tudjuk, hogy a nyomás alatt lévő hidrogén az anód oldaláról jut be a sejtbe. Amikor a hidrogén bejut, ezt a gázt nyomáson keresztül kényszeríti a katalizátorra. Amikor a hidrogénmolekula érintkezésbe kerül a katalizátorkomponens részét képező platinával, 2 protonra és 2 elektronra oszlik.
Az elektronokat az anódon keresztül vezetik a külső áramkörbe. Itt felelősek a szükséges munka elvégzéséért, hogy táplálják a megajándékozott energiáját. Például megbízható elektromos motor meghajtásával. Miután az energiaforrást betáplálták, a katódrészen keresztül visszatérnek az akkumulátorhoz. Miután a katódnál vagyunk, az oxigén áthalad a katalizátoron, és két oxigénatomot képez, amelyek nagyon negatív töltésűek. Ez a negatív töltés vonzza a korábbi protonokat, és két elektronral kombinálódnak, amelyek visszatérnek a külső áramkörbe. Mindez egy vízmolekulát képez.
előny
Elemezni fogjuk, hogy milyen előnyökkel járnak a hidrogéncellák a megújuló energiákon alapuló egyéb üzemanyagokhoz képest. Néhány ok, amiért ez az üzemanyag jobb, mint a többi lehetőség, a következők:
- Nem okoznak szennyező kibocsátást: Amint láttuk az akkumulátor működésének leírását, a hidrogén és az oxigén áramot, majd vízgőzt generál. Tudjuk, hogy a vízgőz üvegházhatású gáz, de ártalmatlan. Ez azért van, mert természetes üvegházhatású gáz.
- Hatékonyabb, mint az égésű motorokNemcsak segít nem szennyezni, hanem hatékonyabban alakítja a kémiai energiát elektromos energiává. A belső égésű motornak az üzemanyag kémiai energiáját hővé kell átalakítania, és ezt a mechanikus energiát, amely képes a motor mozgatására. Ez termikus szűk keresztmetszetként ismert jelenséget eredményez. Ez a jelenség a hidrogéncella által előállított energia közvetlen átalakítására korlátozódik.
- Nincsenek mozgó alkatrészeik: mivel nincs álló alkatrésze, sokkal megbízhatóbb, mint egy égésű motor. Egy belső égésű motorban sok olyan alkatrész van, amely elromolhat.
- A hidrogént sokkal környezetkímélőbb módon lehet előállítani- A fosszilis tüzelőanyagoktól eltérően a hidrogént tisztább módon lehet előállítani. Ez hozzájárul ahhoz, hogy ez egy sokkal zöldebb energia-alternatíva legyen.
A hidrogéncella hátrányai
Mint szinte minden energiaforrás esetében, legyen az megújuló vagy sem, vannak hátrányai is. És az, hogy ez a fajta alternatív energiaforrás számos kihívást jelent, amelyek egyelőre megakadályozzák annak elterjedését az egész világon. Nézzük meg, melyek ezek a hátrányok:
- Az ára magas: Habár a hidrogén meglehetősen bőséges, akkumulátor formájában való hasznossá tétele a jelenlegi technológiával még mindig gazdaságtalan.
- Gyúlékony: a hidrogéncella biztonsága továbbra is aggodalomra ad okot, mivel bármikor meggyulladhat.
- Nehéz tárolni és szállítani: Más tüzelőanyagoktól, például a széntől eltérően nehezebb tárolni és szállítani.
A hidrogén tiszta vízből előállítható, de ez energiaigényes folyamat. Jelenleg a leggazdaságosabb eljárás a hidrogén kivonása a természetes széntüzekből. Emiatt a keletkező hidrogén túlnyomó része fosszilis tüzelőanyagokból származik, így nem tekinthető teljesen megújuló energiának.
Remélem, hogy ezekkel az információkkal többet megtudhat a hidrogén akkumulátorról és annak jellemzőiről.