Hidrogenul - Revoluția tehnologiei în combaterea emisiilor de carbon

Blog

Un articol al Consiliului Europei legat de integrarea hidrogenului în sistemului energetic, aici.

Coșul tău

Log-in / Cont Nou

Ieșire

Creăm energie din apă

Împreună salvăm Planeta

Hydrogen Expert

Creăm energie din apă

Împreună salvăm Planeta

Hydrogen Expert

Renașterea Apei

Hidrogenul gazos H2 a fost mai întâi sintetizat artificial de către Phillip von Hohenheim (cunoscut sub numele de Paracelsus), prin amestecarea metalelor cu acizi puternici. Nu știa că gazul inflamabil produs de această reacție chimică era un nou element chimic. În 1671, Robert Boyle a redescoperit reacția dintre pilitura de fier și acizii diluați, care are ca rezultat producerea de hidrogen gazos. El a observat că aceste fumuri erau foarte inflamabile și că flacăra degaja multă căldură, dar nu prea multă lumină.

Hidrogenul a fost descoperit de către chimistul și fizicianul englez Henry Cavendish în 1766, în urma unui experiment în care studia reacțiile dintre mercur și un acid. La amestecarea celor două substanțe, observa apariția unor mici bule de gaz în amestec. Acest aspect l-a determinat să efectueze o cercetare suplimentară, numind substanța necunoscută „aer inflamabil”. În 1781 a descoperit că acest element produce apă atunci când arde.

O analiză mai detaliată a fost făcută de către Antoine Lavoisier, care descoperă gazul independent de Cavendish în urma unui experiment ce urmărea determinarea masei pierdute sau create în urma unei reacții chimice. Cercetătorul a încălzit apa într-un recipient închis, vaporii formați condensându-i într-un alt recipient. Cantitatea pierdută a fost atribuită degajării unui gaz (H2). Chimistul francez a observat că „aerul inflamabil” al lui Cavendish în combinație cu oxigenul formează picături de apă, conform spuselor lui lui Joseph Priestley, teolog, chimist, pastor dizident, educator, filozof natural și filozof al politicii engleze, căruia i-a fost atribuită descoperirea oxigenului.

Antoine Lavoisier a numit gazul „hydrogen”, nomeclatura fiind de origine greacă, format din cuvintele "ὕδωρ" hydro care înseamnă apă, iar "γίγνομαι" gignomai care înseamnă a naște / a crea, cu alte cuvinte, Renașterea apei.

Vezi întregul articol aici.

Rolul hidrogenului în teoria cuantică

Datorită structurii atomice relativ simple, constituit dintr-un proton și un electron, atomul de hidrogen împreună cu spectrul luminii emise de el, au reprezentat un domeniu central al dezvoltării teoriei structurii atomice. În plus, simplitatea moleculei de H2 și a cationului H+ au condus la înțelegerea completă a naturii legăturii chimice ce a urmat imediat după dezvoltarea studiului atomului de hidrogen în mecanica cuantică (mijlocul anilor 1920).

Maxwell a observat că la H2, sub temperatura mediului ambiant, valoarea căldurii molare se abate inexplicabil de la aceea a unui gaz diatomic, iar la temperaturi criogenice se apropie din ce în ce mai mult de cea a unui gaz monoatomic. Conform teoriei cuantice, această comportare rezultă din distribuția spațială ale nivelelor de energie de rotație, care la H2 sunt foarte îndepărtate, datorită masei sale mici. Aceste nivele îndepărtate împiedică la temperaturi mici partiția egală (între cei doi atomi ai moleculei) a energiei termice în energie de rotație. Compușii diatomici gazoși formați din atomi mai grei nu au diferențe mari între nivelele energetice de rotație și nu prezintă același efect.

Bine de știut

Hidrogenul, versatil și neutru din punct de vedere climatic, fiind un combustibil „curat”, aduce o contribuție importantă la atingerea obiectivelor privind poluarea. Cu toate că hidrogenul nu este doar un combustibil fără emisii de CO2, poducția sa poate fi de asemenea realizată pe o bază neutră din punct de vedere climatic, iar sursele de energie regenerabile sunt utilizate pentru a o produce. Întregul proces de producere a energiei din hidrogen poate fi realizat într-un mod care este „verde”, fără emisii poluante. Domeniile de utilizare ale hidrogenului ca și combustibil sunt, de asemenea, foarte largi. Energia generată din hidrogen poate fi alimentată direct în rețeaua electrică, iar porțiunea de surse regenerabile de energie din sistem poate fi mărită în acest fel. Energia din hidrogen poate fi utilizată și pentru decarbonizarea unor sectoare precum industria poluantă și transporturile cu mașini care folosesc motoare cu ardere internă de orice fel. Celulele de combustibil sunt deja utilizate în multe locuri unde este necesar a transforma hidrogenul în energie și pentru a reduce poluarea.

În figura alăturată se observă tranziția sistemului energetic mondial calculată din anul 1850 pâna în prezent, cu previziuni pâna în anul 2150 pentru toate tipurile de combustibil uzual folosit la nivel planetar.

Vezi întregul articol aici

La Conferința climatică de la Paris din 2015, 195 de țări au convenit să limiteze încălzirea globală la două grade Celsius. Cu toate acestea, pentru a atinge acest obiectiv, trebuie întreprinse acțiuni drastice. Emisiile de dioxid de carbon (CO2) legate de energie sunt în planul Consiliului European de a fi reduse cu minim 55% până în 2030 și obligatoriu la neutralitate climatică până în 2050, adică zero emisii de carbon. Acest lucru nu este tocmai simplu atunci când luam in considerare estimările că populația ar putea crește cu aproximativ 2 miliarde de oameni în acest timp.

În consecință, sistemul nostru energetic trebuie să se schimbe fundamental. Eficiența energetică trebuie să crească și trebuie folosite din ce în ce mai multe surse de energie regenerabile și cu emisii reduse de carbon.

Hidrogenul,

Revoluția tehnologiei în combaterea emisiilor de carbon !

De la descoperirea hidrogenului până în zilele noastre, acest element „H", nu a încetat să uimească. De-a lungul timpului toți cercetătorii cu afinitate pentru chimie și chimiștii care au studiat acest element din tabelul periodic, au descoperit că acesta nu are limite în aplicabilitate. Nici astăzi nu se cunoaște încă cu adevărat potențialul real al hidrogenului, dar dacă este să luăm în calcul Soarele, principala sursă de energie naturală și gratuită care susține viața Terrei, iși auto-alimentează plasma pentru a lumina cu propriul hidrogen de milioane de ani, ce poate fi mai fascinant?

Pe zi ce trece se descoperă tot mai multe laturi ale umanității în care hidrogenul este benefic, și culmea, nu s-a descoperit până acum niciun efect advers al acestuia asupra planetei sau omului. Doar natura umană cu prioritățile ei a făcut ca acest element să nu fie băgat în seamă cu adevărat pentru combaterea poluării globale. Pâna acum prevenția a lipsit cu desăvârșire din comportamentul uman privid menținerea Planetei în cele mai bune condiții din punct de vedre al poluării. A fost nevoie să ajungem în momentul în care să nu mai existe cale de întoarcere pentru a ne da seama că nu este benefic să continuăm așa. Astfel suntem nevoiți să luăm măsuri care ne scot din zona de comfort și care ne supun unor situații care nu ne sunt pe plac.

Tehnologia Oxi-hidrogen - HHO

Chiar dacă Gaz-ul HHO este prezentat ca o nouă tehnologie revoluționară, este pur și simplu Oxi-hidrogen și are în spate peste 200 de ani de cercetări. Comoditatea și marile companii petroliere au înfrânat dezvoltarea aplicabilității acestei tehnologii, dar de acum este iminent necesar a se lua măsuri împotriva poluării. Oxi-hidrogenul este produs cel mai simplu prin electroliza apei sub influența electricității, principiu prin care apa este descompusă în componentele sale de bază, hidrogen și oxigen.

Formula reacției chimice a electrolizei pentru a produce Hidrogen și Oxigen din apă este: 2(H2O) -> 2H2+O2

Dacă aceste două gaze nu sunt stocate separat în timpul producției, se produce gaz detonant care poate fi utilizat pentru diferite și vaste aplicatii, despre care vorbim în cele ce urmează.

Arderea Hidrogenului pur în aerul ambiental atinge o temperatură de 2045 °C, dar prin arderea acestuia împreună cu oxigenul, este de 7 ori mai puternic decât benzina sau kerosen-ul, flacăra acestuia ajungând la o temperatură de 2660° Celsius, reacție prin care se creează numai apă pură, fiind combustibilul cu cea mai curată ardere a flăcării, care are puterea să topească orice metal în afară de Tugsten (3422°C)

Aplicații ale gaz-ului HHO

În industria ușoară și grea:

Oxi-hidrogenul este deja utilizat de mult timp cu succes în multe segmente industriale, printre care producția de sticlă și bijuterii, pentru diferite sisteme energetice și de încălzire, pentru sisteme de răcire/climatizare, în industria aero-spațială, în sistemul medical (ca și gaze separate), etc..

În productia de sticlă, la fabricarea pieselor turnate, ramâne o margine după turnare numită bavură, aceasta fiind netezită folosind o torță cu flacără Oxi-hidrogen, astfel minimizând riscul de rănire și eliminând poluarea.

Alte aplicații similare ar fi lustruirea plexi-glasului și netezirea marginilor acestuia, în producția de bijuterii, pentru lipirea fină a inelelor, lanțurilor din metale prețioase, etc., de asemenea este folosit pentru diferite sisteme de încălzire prin reacție chimică sau chiar cu flacără.

Oxi-hidrogenul poate fi folosit și ca aditiv pentru gaze detonante, putând fi amestecat cu toate substanțele lichide și gazoase. Aici gazul Oxi-hidrogen poate fi văzut ca un aditiv pur pentru înbunătățirea arderii combustibililor fosili și reducerea semnificativă a poluării. Deoarece izotopii de hidrogen sunt utilizați în acest proces, iar hidrogenul este practic peste tot în jurul nostru, ideea de a obține energie din fuziunea acestuia este extrem de atractivă: oferă de principiu o sursă nelimitată de energie pentru generațiile viitoare!

Pentru sisteme de răcire / sisteme de climatizare, frigiderele care sunt operate cu cartuse de încălzire, ca frigiderele de camping, cartusul de încălzire de 12 volti / 220 volti poate fi înlocuit cu o flacără de gaz detonant. În schimb, gazul propan nu se poate înlocui pur și simplu cu HHO, gazul Oxi-hidrogen trebuie amestecat doar ca aditiv cu o concentrație și în cantităti bine definite în raport cu volumul de aer folosit.

În industria aero-spațială:

Toate navele lansate în spatiu sunt alimentate de Oxi-hidrogen. Pe corpul navelor spațiale puteti vedea două containere cilindrice mari, unul fiind umplut cu oxigen, iar celălalt cu hidrogen. Cele două gaze sunt pulverizate sub presiune în camera de ardere și sunt aprinse, generând astfel forța de lansare în afara stratosferei. În momentul în care cele două recipiente se golesc, acestea sunt detașate de rachetă.Tehnologia se dezvoltă în așa fel încât ca până în anul 2050 să se producă combustibil sistetic pe bază de hidrogen pentru alimentarea transportului aviatic, maritim și feroviar.

În transportul maritim și feroviar.

Deja în transportul feroviar există locomotive electrice alimentate cu pile de hidrogen similare celor folosite la mașinile electrice. Potrivit International Railway Journal în America de Nord, Canadian Pacific testează primul model de locomotive pe bază de hidrogen. Detalii aici.

Și Skoda dezvoltă în momentul de față pentru Europa astfel de locomotive cât și autobuze.

În industria auto:

Este folosit ca aditiv în aerul aspirat pentru combustibil la motoarele pe benzină, gaz, motorină, pentru motoare în sisteme mobile și staționare, de ex. genertoare sau pompe.

Gazul Oxi-hidrogen, cu o concentrație și în cantități foarte bine definite, poate fi adăugat la motoarele cu ardere internă ca aditiv în aerul aspirat, contribuind la:

Îmbunătătirea ignitabilitătii combustibilului,
Reducerea consumului de combustibil convențional al unui motor,
Îmbunătățirea substanțială a valorilor gazelor de esapament,
Menținerea motorului curat, fără depuneri de carbon,
Menținerea sistemului EGR și a filtrului de particule DPF curate,
Întreținerea motorului curat (interval de revizii mai mare).

În forma pură, H2 este folosit ca și gaz reactiv în pilele electrice de hidrogen pentru alimentarea motoarelor elecrice cu care sunt dodate mașilile electrice fără baterii, tehnologie care ia amploare din ce în ce mai mult în lume și cel mai probabil va eclipsa tehnologia mașinilor electrice alimentate cu baterii.

Articol interesant marca Digi24 despre pilele de hidrogen, aici.

Construiește-ți singur generatorul de gaz HHO.

Are rost să construiești singur un generator? Sau este mai bine să cumpărati unul deja fabricat?

Răspunsul este „da si nu”! Da, dacă ai deja suficientă experiență. Nu, dacă ești începător și toate cunostințele tale constau doar din videoclipuri vizualizate pe diferite site-uri web. Aici ne străduim să vă oferim sfaturi în avans, pentru că mergem pe principiul “Cunoașterea este putere” și este important pentru noi ca tu să ai cunoștință de cauză despre această industrie înainte de a acționa.

Ce nu măsori nu poți controla.

Celulele produse de noi sunt gândite și calculate specific pentru fiecare bază de aplicabilitate în parte. Acestea sunt proiectate să poată produce exact volumul și concentrația de gaz HHO necesare pentru fiecare aplicație în parte, mai ales când se utilizează împreună cu un modul EFIE de gestiune electronică a arderii. Acesta din urmă este pre-programat în funcție de tipul de combustibil utilizat, volumul de aer aspirat și cantitatea de injecție, în cazul fiecărei aplicații. În timpul funcționării modulul citește în timp real informațiile oferite de ECU despre volumul de oxigen rămas în ardere, temperatura combustibilului, a motorului și cea a aerului aspirat, pentru a completa setările pre-programate în funcție de condiții, apoi transmite înapoi la ECU informații cu noua cantitate de combustibil care trebuie injectată și timpul de injecție pentru a se produce combustia necesară în vederea economisirii și reducerii poluării.

Toyota este deocamdată singura companie producătoare de mașini care caută soluții pe temen lung pentru a menține pe piață motoarele cu combustie internă, adaptate la cele mai înalte standade privind poluarea. Deja ei testează tehnologia combustiei cu hidrogen pe modelele Yaris și Corrola cu versiunea de motorizare de 1.6 litrii pe benzină, adaptate la hidrogen.

Află aici mai multe detalii.

Scenariul decarbonizării Europei

Un alt document al Consiliului Europei vorbește despre un scenariu aplicabil pentru decarbonizarea Europei cu ajutorul hidrogenului, unde acesta este elementul cheie. Până acum nu a fost descoperită nicio altă metodă mai eficientă în combaterea poluării în urma arderii combustibililor fosili. Mai jos gasești informații legat de metodele prin care va fi aplica.

Vezi întregul document (Original în limba engleză) aici.

Cum văd marii producători de autovehicule tehnologia bazată pe hidrogen ?

Experimentele mai multor oameni de știință au arătat urmatoarele:

Faraday: a obținut 900 litri de HHO într-o oră necesitând 2106 wati sau 100% eficiență Faraday;

Boyce: a obținut 900 litri de HHO într-o oră necesitând 998 wati sau 211% eficiență Faraday fără PWM*;

Boyce: a obținut 900 litri de HHO într-o oră necesitând 180 wati sau 1170% eficiență Faraday cu PWM*;

Cramton: a obținut 900 litri de HHO într-o oră necesitând 90 wati sau 2340% eficiență Faraday cu PWM*;

*PWM - Modulator de curent constant prin impulsuri

Nici BMW nu se lasă mai prejos. Încă din 2013 colaborează cu Toyota segmentul tehnologiei de alimentare cu hidrogen a motoarelor cu combustie internă și dezvoltă.

Un circuit pe bază de apă în schimburile energetice între mașină și natură este, într-adevăr, un scenariu ideal pentru propulsia oricarui tip de vehicul, condiția rămâne însă o producție curată de hidrogen, pentru care, ușor se dezvoltă un suport real.

Toyota Mirai - Electrică cu pilă de combustie cu hidrogen

Hidrogenul, principala soluție în combaterea poluării.

Cuprins Blog: