Brintbrændstof får brummer, men her er hvorfor det ikke er gået mainstream

Brintbrændstoffet, der sender NASA -raketter ud i rummet og forsyner elektrisk strøm via brændselsceller, producerer kun ét affaldsprodukt:vand så rent, at astronautens besætning kan drikke det.

Her på Jorden, de første biler drevet af brintbrændstofceller kom på markedet i 2015, lovende renere luft og en sundere planet. Men hvis du endnu ikke har set en på vejen, du er ikke alene. Der er færre end 7, 000 i USA Så hvorfor er brint ikke gået mainstream som et alternativ til benzindrevne motorer?

Paul Ronney, en professor i luftfart og maskinteknik fra USC Viterbi School of Engineering, der studerer forbrænding og fremdrift, siger, at brint har nogle barrierer før sig, herunder effektivitet og omkostninger. Han studerer, hvad der skal til for at overvinde nogle af dem. Her, han bringer os i gang med brintens rolle inden for alternative brændstoffer.

Hvilke fordele tilbyder biler med brintbrændstofceller?

De udsender ikke drivhusgasser fra udstødningsrøret, så de kan reducere forurening i byområder med dårlig luftcirkulation, som det sydlige Californien i USA og mange store byer i Indien og Kina.

Brintdrevne biler lyder knirkende rene. Hvorfor driver vi dem ikke alle sammen?

Der er stort set intet rent brint på Jorden, fordi det er så reaktivt. Det meste brint fremstilles af metan [naturgas] i en proces, der producerer kuldioxid og andre drivhusgasser. Hydrogen kan også fremstilles af vand ved hjælp af elektrolyse, men det kræver elektrisk energi. For at få det, vi er tilbage med at forbrænde fossile brændstoffer.

Kan der laves brint uden at skabe drivhusgasser?

Solbaseret elektricitet kan bruges til at opdele vand i hydrogen og ilt ved hjælp af elektrolyse. Da solenergi kun leverer en brøkdel af den samlede elektricitet, der genereres i USA, afledning af solbaseret elektricitet til fremstilling af brint reducerer ikke drivhusgasemissioner. Det kan ændre sig, hvis solbaseret elektricitet øges i fremtiden.

Brint er kun så rent som den energi, der bruges til at producere det. Er der andre begrænsninger?

Brint i køretøjer skal komprimeres i dyre højtryksbeholdere, som kræver - du gættede det - energi. Nuværende brintkøretøjer bruger brændselsceller til at omdanne den kemiske energi til strøm. Brændselsceller er meget dyre, fordi de er komplekse og kræver dyre materialer, såsom platin.

Kan vi komme uden om det?

Brændselsceller er tiltalende, fordi, i teorien, de overvinder effektivitetsbegrænsninger forbundet med traditionelle forbrændingsmotorer. Tænk på den spildte energi som varme og støj i et traditionelt køretøj. Mens mange forskere undersøger måder at lave billigere brændselsceller, min forskning tager en anden tilgang:forbedring af gennemførligheden af ​​forbrændingsmotorer, der bruger brint.

Hvad er fordelene ved at brænde brint?

Først og fremmest, forbrændingsmotorer er billige at lave og kan let ændres til at køre på brint. Som med brændselsceller, hovedaffaldsproduktet er vand, ikke kuldioxid. Også, i modsætning til benzin, brint brænder godt under "brændstofmager forhold, "hvor der er meget mere ilt end brændstof. Det er godt for brændstofeffektiviteten og reducerer også nitrogenoxidemissioner markant.

Hvad med at bruge brint i stationære applikationer?

Transportsektoren er blevet bedt om at bære hoveddelen af ​​ansvaret for at reducere drivhusgasser, selvom den kun bidrager med en tredjedel. Hvis vi er seriøse med at tackle klimaforandringer, skal vi også væk fra fossile brændstoffer i ikke-køretøjsapplikationer. Ideen om at føre brint ind i hjem eller virksomheder virker langt ude, men det er muligt. Den nuværende flydende naturgasinfrastruktur kan ændres til brint. Brændbarhed af brint frembyder sikkerhedsproblemer, men med de rigtige bestemmelser kan disse bekymringer dæmpes - elektricitet er farligt, men vi bruger det alle sammen.