Wodór w roli paliwa i magazynu energii

Użycie wodoru w roli surowca energetycznego czy magazynu czystej energii jest od kilku lat dość popularnym tematem. Pierwiastek ten bardzo powszechnie występuje w przyrodzie, głównie w postaci związanej w związkach nieorganicznych, morzach i oceanach. Badania prowadzone nad rozwojem technologii umożliwiającej jego energetyczne wykorzystanie mogą spowodować, że stanie się on najbardziej proekologicznym paliwem.

Wodór jest pierwiastkiem pierwszej grupy w układzie okresowym. Występuje powszechnie nie tylko na Ziemi, ale również we Wszechświecie. W postaci wolnej obecny jest w gwiazdach i obłokach międzygwiazdowych, natomiast na naszej planecie wchodzi w skład wielu związków nieorganicznych oraz wytwarzany jest z wody lub węglowodorów. W procesie fotoelektrolizy wody następuje oddzielenie tlenu od wodoru, który może później trafić do sieci gazociągowe. Energia elektryczna przerywa wiązania między atomami tlenu i wodoru przekształcając oba pierwiastki w stan gazowy. Jednak potrzebny do tego prąd powstaje w zdecydowanej większości przez spalanie paliw kopalnych, stąd efekt ekologiczny jest kwestią problematyczną.

Możliwe jest wykorzystanie wodoru jako bezpośredniego źródła energii lub alternatywnego sposobu magazynowania energii, która została pozyskana z odnawialnych źródeł, tj. elektrownie wiatrowe i słoneczne. Innowacyjna metoda wykorzystania prądu z energii ze źródeł odnawialnych, do wytwarzania wodoru została opracowana przez naukowców z Glasgow w zeszłym roku. Potencjał tej technologii jest ogromny. Zgodnie z relacją jednego z chemików, cała ludzkość w ciągu roku zużywa mniej energii niż słońce dostarcza nam przez jedną godzinę bezchmurnego popołudnia. Wynika z tego, że zagospodarowanie chociażby małej części tej energii na potrzeby produkcji wodoru dałoby ogromną szansę rozwoju dla alternatywnych paliw i magazynów energii.

Wcześniej stosowane metody wytwarzania wodoru za pomocą czystych technologii OZE były kosztowne i mało efektywne. Ich działanie wymagało stosowania drogich katalizatorów z metali szlachetnych, przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiego ciśnienia. Naukowcy z Glasgow opracowali metodę, która działa 30 razy  szybciej niż poprzednie. Nadal wymagane jest stosowanie katalizatora (tutaj z platyny), lecz nie ma potrzeby utrzymywania wysokiego ciśnienia i doprowadzania dodatkowej energii po przeprowadzeniu elektrolizy.

Dzięki tej nowej metodzie jest szansa na rozwój technologii umożliwiającej przechowywanie energii pozyskanej z instalacji OZE. Elektrownie wiatrowe i słoneczne produkują prąd w sposób nierównomierny. Kiedy jest wietrzny lub słoneczny dzień mamy do czynienia z nadprodukcją, a podczas niekorzystnych warunków przyrody występują niedobory energii. Właśnie tę energię z nadprodukcji  można wykorzystać do pozyskiwania wodoru z wody.

Fakt powszechnego występowania wodoru w przyrodzie wpływa na opinię, że jest on najbardziej proekologicznym rodzajem paliwa. Jednak nieopłacalność produkcji stanowi przeszkodę w możliwościach stosowania. Obecnie koszty pozyskania wodoru są wyższe niż energia uzyskana ze spalenia wodoru. Zalety przemawiające za zasadnością wykorzystywania wodoru jako paliwa to przede wszystkim jego ekologiczny charakter (produktem spalania jest woda), posiada niższą energię inicjacji zapłonu niż tradycyjne paliwa, co zapewnia zapłon nawet bardzo ubogich mieszanek. Ponadto jest tańszy i nieco łatwiejszy w magazynowaniu niż energia elektryczna, a jego zapasy są praktycznie niewyczerpane. Główne wady takiego zastosowania wodoru to jego wybuchowość w mieszaninie z powietrzem, tworzenie się, podobnie jak w przypadku paliw tradycyjnych, tlenków azotu podczas jego spalania oraz zbyt duża szybkość spalania mieszanek wodorowych i wynikające stąd wysokie ciśnienia. Natomiast ze względu na wysoka temperaturę samozapłonu mieszanka wodorowo-powietrzna może być stosowana wyłącznie w silnikach z zapłonem iskrowym. W przypadku silników diesla niezbędne jest użycie sporej dawki oleju napędowego.

Choć wodór może być pozyskiwany na różne sposoby, to w związku z nastawieniem na ekologiczne rozwiązania, najbardziej pożądane są badania i rozwój technologii wykorzystujących w tym celu odnawialne źródła energii.

Previous Article

E-KUMULATOR – specjalny program dla przemysłu

Next Article

Enea: wzrost mocy z wiatru

Dodaj komentarz