Styrker din nysgerrighed:Svar på nogle af de mest populære spørgsmål om brintbrændstof

Brint repræsenterer en lovende mulighed for kraftfuld og ren energi.

Forskere og ingeniører over hele landet fejrer National Hydrogen and Fuel Cell Day hver 8. oktober, en dato, der passende er valgt for brints atomvægt (1.008).

Brintbrændstof vil spille en rolle i at fremme et renere miljø og ved at reducere brugen af ​​fossile brændstoffer i mange industrier. For eksempel er brintbrændselsceller tiltalende som alternative strømkilder til køretøjer, bygninger og andre applikationer på grund af deres hurtige tankningstid, høje effektivitet, høje energitætheder og mangel på skadelige emissioner eller biprodukter.

Men før brint kan nå sit fulde potentiale, skal det være billigere og nemmere at producere.

Forskere ved U.S. Department of Energy's (DOE) Argonne National Laboratory arbejder på at forbedre ydeevnen og sænke omkostningerne ved brint- og brændselscelleteknologier med forsknings- og udviklingsløsninger fra atomær til kommerciel skala.

Som en del af den nationale fejring svarer de på almindelige spørgsmål omkring brint som energibærer.

Hvor kommer brint fra?

Brint er det enkleste kemiske grundstof, der kun består af en proton og en elektron. Det er også det mest udbredte element i universet, der udgør omkring 75% af alt normalt stof. Brintmolekylet (to brintatomer sat sammen) indeholder en betydelig mængde energi.

Store mængder brint findes i vand og levende ting, men brintmolekyler opstår typisk ikke af sig selv på Jorden. Her skal brint normalt fremstilles af andre stoffer, der indeholder det. Forskere bruger i øjeblikket en række forskellige metoder til dette. En hovedtilgang til at producere brint uden brug af fossile brændstoffer er at spalte vand ved hjælp af atomenergi eller vedvarende energikilder, såsom vind-, sol-, geotermisk og vandkraft.

Forskere udvikler også mere effektive processer til at understøtte fremtidig produktion af brintbrændstof. En potentiel tilgang er at producere brint fra biomasse, såsom bakterier og alger, ved at udnytte og efterligne biologiske processer såsom fotosyntese.

Hvad er en brintbrændselscelle?

Brintbrændselsceller omdanner den kemiske energi, der er lagret i brint og iltgas, til elektricitet. I modsætning til benzindrevne forbrændingsmotorer er der ingen kuldioxid eller andre skadelige emissioner. Den eneste udstødning er varme og vand. Og i modsætning til batterier kræver brændselsceller ikke langvarig genopladning.

Inde i cellen opdeles brintmolekyler i protoner og elektroner. Elektronerne strømmer gennem et kredsløb og skaber en forsyning af brugbar elektricitet. Samtidig kombineres protonerne med elektroner og oxygenmolekyler fra den omgivende luft for at producere vand og varme, de eneste emissioner.

Hvordan kan brintbrændselsceller bruges?

Brintbrændstofteknologier kan anvendes i mange sektorer af økonomien. Brintbrændselsceller kan levere strøm til transport, bygning af infrastruktur, energilagring til nettet og meget mere.

For eksempel kan bolig- og erhvervsbygninger bruge brint som reservekraft. Køretøjer bliver allerede drevet af brintbrændselsceller, og denne teknologi vil blive mere populær, efterhånden som teknologierne forbedres. Det gælder ikke kun biler, men også busser, tog, skibe, fly og terrængående og andre tunge køretøjer. Detailstationer over hele landet kan sikkert opbevare og distribuere brint i den nærmeste fremtid.

Hvad er barriererne for storstilet implementering af brintbrændstof?

Brint er en lovende vej for ren energi i stor skala, men at producere pålidelig, overkommelig og sikker brint byder på nogle udfordringer.

For eksempel kræver ren brintproduktion ofte katalysatorer, som er stoffer, der øger hastigheden af ​​kemiske reaktioner. Mange af disse katalysatorer bruger materialer, der mangler, såsom platin og iridium. Der er aktuelt fokus på at udvikle tilgange, der vil reducere behovet for katalysatorer, der indeholder disse og andre dyre og kritiske materialer.

Opbygning af en national brintleveringsinfrastruktur er også en stor udfordring. Byer, motorveje, lufthavne og mere vil kræve betydelige infrastrukturændringer for at rumme brintlagring, transport og tankning.

Holdbarhed og ydeevne giver også udfordringer, både for produktionen af ​​brint fra vand og for brugen af ​​brint i brændselsceller. Under realistiske driftsforhold skal brændselsceller opretholde ydeevnen i lange perioder (over en million miles for langdistancelastbiler) under alle mulige forhold.

Argonne-forskere tackler disse udfordringer fra mange vinkler og udnytter faciliteter og ekspertise i verdensklasse til at fremme brintvidenskab og accelerere forskning og udvikling af brændselsceller.

Deres forskning gør brændselsceller mere overkommelige og holdbare; forbedring af effektiviteten, holdbarheden og omkostningerne ved brændselscellekøretøjer; kvantificering af CO2-fodaftrykket af forskellige metoder til produktion og anvendelse af brint; og sænke prisen på brint fremstillet af det mest udbredte og kulstoffrie stof på Jorden - vand. + Udforsk yderligere

Toyota arbejder sammen med et amerikansk laboratorium om at bygge en brændselscellegenerator