Navigáció

 


Következik....
darkside
Az erő sötét oldala

Nemsokára kezdődik

Pontos idő

A jövő üzemanyaga? - A hidrogén

2010.08.10. 20:20 :: FRP

A jövő üzemanyaga? Lehet. De ha átgondoljuk a világ működését, rá kell döbbennünk: a hidrogén valójában a múlt, és a jelen üzemanyaga is egyben.
Hogyan élhetett volna az az organizmus, melynek elhalt testéből később a kőolaj keletkezett, ha a hidrogén nem fűtötte volna a Napot? Mi hajtaná a vitorlás hajót, ha nem melegítené a Nap a bolygó felszínét, létrehozva a szelet? Egyáltalán mi lenne, ha nem lenne hidrogén? Valószínűleg semmi.
A létező legegyszerűbb atom a legfontosabb is egyben. Mindennek az alapja. Egyszerre a tűz, és a víz. Igazából nem az a kérdés, hogy a hidrogén lesz e a jövő üzemanyaga, hanem az, hogy milyen formában lesz az. Ismerjük hát meg legfontosabb tulajdonságait.

Boyle dokumentálta először 1671 -ben, hogy híg kénsav és vas reakciójából éghető gáz keletkezik. 1781 -ban Cavendish felfedezte, hogy a hidrogén vízzé ég el. Nevét,  mely  "vízképző"-t jelent, Lavoisier adta 1783-ban.

Később kiderült, hogy a hidrogén a legegyszerűbb elem a természetben: prócium nevű izotópja mindössze egy protonból, és a körülötte keringő elektronból áll. Emellett még 2 izotópját ismerjük: az 1 protonból, 1 neutronból és 1 elektronból álló deutériumot, valamint az 1 protonból, 2 neutronból és 1 elektronból álló tríciumot. Ezek közül a prócium messze a leggyakoribb izotóp, az összes hidrogén atom több mint 99.98% -át teszi ki.
A hidrogén a legelterjedtebb elem: a világmindenség durván 75% -a ebből áll. A csillagok fő összetevője, fényük forrása. A Földön is nagy mennyiségben föllelhető, elsősorban vízmolekulákban kötve. Elemi formában sajnos igen ritka, így vegyületeiből kell előállítani.

Nehéz dolog a hidrogén kémiájáról beszélni, hisz szinte minden elemmel képes vegyületeket képezni. Emiatt szelektálni fogok, és csak azon tulajdonságait fogom említeni, melyek fontosak lehetnek a hidrogén alapú gazdaság megteremtése szempontjából.

Szemszögünkből a következő, egyszerű reakció a legfontosabb:

  2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)

Erről már volt szó, ez a legelső felfedezett tulajdonság. 2 mol hidrogén 1 mol oxigénnel reagálva 2 mol vizet hoz létre, miközben felszabadul 572 kJ energia. Ez a reakció fogja termelni az energiát a belső égésű hidrogénmotorokban, illetve az üzemanyagcellákban. Ez egyben a hidrogén rettegett oldala is, hisz a reakció robbanásszerű hevességgel játszódik le, amennyiben a levegőben 4-74% -ban fordul elő a gáz.

Másik hasznos reakciója, hogy fémekkel meglehetősen könnyen képez vegyületet (hidridek). A hidrogén könnyen a fémrácsba jut, és ott atomizálódik, gyakran ionizálódik is. A folyamat a hőmérséklet növelésével megfordítható, tehát melegítés hatására újra hozzájuthatunk az elnyelődött hidrogénhez. Ez lehetőséget ad a gáz biztonságos tárolására. A feladat ezen a téren, hogy olyan ötvözetet találjunk, mely elég olcsó ahhoz, hogy széles körben elterjedjen, és nem utolsó sorban nagy mennyiségű hidrogént tud megkötni.
Annak, hogy a gáz könnyen a fémrácsba jut, van egy kellemetlen hatása is: az acélt rideggé teszi, a hegesztési helyeket könnyen tönkreteszi. Emiatt acélcső-vezetékekben bajos a szállítása.

Cseppfolyósítása nehéz, -253°C alatt valósítható meg légköri nyomáson. Ez sem igazán kedvező tulajdonság, mivel ha nem tudjuk folyékony állapotban tárolni, akkor gázként kell. A gázok térfogata viszont igen nagy a tömegükhöz képest, így ha egy jármű sok légnemű hidrogént akar magával vinni, akkor nagyon nagy (és nehéz) palackot kell cipelnie, vagy a palackban nagyon nagy nyomást kell tudnunk elérni. Valójában a hidrogén ilyen irányú felhasználásának ez az egyik problematikus pontja. Szerencsére a probléma nem megoldhatatlan. Folynak bíztató kísérletek a nagy nyomású tárolás és tankolás irányába. A már korábban említett, fém-hidridként történő tárolás is egy opció. Emellett (bár mint említettem, nehéz ügy) nem szabad megfeledkeznünk a cseppfolyósítás lehetőségéről sem. Létezik már olyan jól szigetelt tartály, mely segítségével minimális párolgás mellett tárolható a cseppfolyósított gáz megfelelően hosszú időn keresztül.

A másik fogas kérdés, hogy hogyan tudunk megfelelő tisztaságú hidrogént fosszíliák felhasználása nélkül olyan áron előállítani, mely lehetővé teszi széles körű elterjedését. Talán ezen a téren a legrosszabb a helyzet, viszont itt is vannak bíztató jelek. 

Az előállítási módok részletes kifejtése következő bejegyzésem témája lesz.

Szólj hozzá!

Címkék: tudomány üzemanyag hidrogén

A bejegyzés trackback címe:

http://chem.blog.hu/api/trackback/id/tr22210341

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben.

Nincsenek hozzászólások.