Letvægtsperioden spiller en stor rolle i livet på Jorden

Selvom brint er letvægtsstoffet for de kemiske grundstoffer, det giver et rigtigt slag når det kommer til sin rolle i livet og dets potentiale som en løsning på nogle af verdens udfordringer. Da vi fejrer 150 -årsdagen for det periodiske system, det virker rimeligt at tippe hatten til dette, det første element på bordet.

Brint er det mest forekommende element i universet, men ikke på Jorden på grund af dens lette vægt, som gør det muligt for gassen bare at flyde ud i rummet. Brint er afgørende for vores liv - det brænder solen, som omdanner hundredvis af millioner tons brint til helium hvert sekund. Og to brintatomer er knyttet til et iltatom for at lave vand. Begge disse ting gør vores planet beboelig.

Ikke alene gør brint det muligt for solen at varme jorden og hjælpe med at skabe det vand, der opretholder liv, men denne enkleste af alle elementerne kan også være nøglen til at finde en ren brændstofkilde til at drive planeten.

Hydrogens yin og yang som energikilde

Ligesom mange andre kemiske elementer, selvom brint er af enorm værdi for os, den har også en mørkere side. At være lettere end luft, det får tingene til at flyde, derfor blev det brugt i tidlige luftskibe. Men brint er stærkt eksplosivt, og i 1937 eksploderede det tyske luftskib Hindenburg ved sit forsøg på at lægge til med sin fortøjningsmast efter en transatlantisk rejse, dræber 36 mennesker.

Brintens fætre, deuterium og tritium, kaldet tungt brint, er blevet brugt til at lave brintbomber. Her, de tunge brintatomer smelter sammen i en proces kaldet atomfusion for at danne helium, lidt som den reaktion, der finder sted i solen. Mængden af ​​energi, der produceres ved denne proces, er større end nogen anden kendt proces - området i midten af ​​eksplosionen er i det væsentlige fordampet, genererer chokbølger, der ødelægger alt, hvad der er i vejen for dem. Det klare hvide lys, der produceres, kan blinde mennesker mange kilometer væk. Det producerer også radioaktive produkter, der transporteres i luften og forårsager udbredt kontaminering af miljøet.

Tæmning af dyret, imidlertid, kunne være løsningen på fremtidens energiproblemer. Når den brændes på en kontrolleret måde, brint giver det reneste brændstof, producerer kun vand som affaldsprodukt. Det er forfriskende sammenlignet med en benzinmotor, der producerer klimaforandringer, der inducerer kuldioxid og en række andre grimme gasser. Ved opbevaring under højt tryk og meget lav temperatur på -400 grader Fahrenheit, hydrogen findes som en væske, og dens forbrænding med ilt bruges til at drive raketter ud i rummet.

Imidlertid, en bil med en tank med meget eksplosiv brint -raketbrændstof lyder ikke som et sikkert bud. Der er i øjeblikket masser af forskning fokuseret på at løse opbevaringsproblemet. Et stort antal forskere forsøger at udvikle kemiske forbindelser, der sikkert holder og frigiver brint. Dette er faktisk en hård nød at knække og er noget, der vil tage tid og mange store sind at løse.

Brintens kraft

Hydrogenatomer giver også ting som citronsaft og eddike deres karakteristiske syrlige smag. Positivt ladede hydrogenatomer, kaldet protoner, er blevet frataget deres eneste elektron, flyde rundt i disse løsninger og er nøglekomponenten i syrer. Disse protons kemi er også ansvarlig for at drive fotosyntese, den proces, hvorved planter omdanner lysenergi til kemisk energi, og driver mange processer i menneskekroppen.

Protoner er også nøglekomponenten i brændselsceller. I stedet for at brænde brintet, brændselsceller konverterer det til elektricitet og ses som fremtidens vej. Det gør de ved at opdele hydrogengassen i protoner og elektroner på den ene side af brændselscellen. De positivt ladede protoner bevæger sig over på den anden side af cellen, efterlader de negativt ladede elektroner. Dette skaber en strøm af elektricitet mellem cellens sider, når den er forbundet med et eksternt kredsløb. Denne strøm kan drive en elektrisk motor placeret i dette kredsløb. Brintdrevne tog kører allerede i Tyskland, og flere internationale bilproducenter udvikler brændselscelledrevne biler. Igen, det eneste biprodukt af processen er vand.

I fremtiden, Jeg tror, ​​vi vil se en stigende brug af brint som brændstof. For at det kan være nyttigt, der er to store udfordringer. En stor er opbevaringsproblemet. Ingeniører skal finde ud af, hvordan man opbevarer brint sikkert og begynde at bygge steder, hvor folk kan fylde op. Med hurtige fremskridt inden for kemi og teknik, brintstationer kunne snart begynde at dukke op, bliver lige så almindeligt som tankstationer er i dag. Denne form for infrastruktur bliver afgørende. Du vil ikke løbe tør for brændstof på en rejse, fordi, i modsætning til en gasdrevet bil, du kan ikke ringe til en ven for at bringe dig en beholder med brint.

Den anden udfordring er at skaffe selve brintet. Der er meget lidt naturligt forekommende hydrogengas til rådighed for os, fordi den flyder op og ud af atmosfæren. I stedet, det skal laves fra en anden kilde og fanges.

I øjeblikket, størstedelen af ​​verdens brint fremstilles enten af ​​træ eller af fossile brændstoffer, såsom naturgas og olie. Dette besejrer formålet med, at det er en ren energikilde. Den største kilde til brint er den sikreste, mest tilgængelige væske på jorden:vand. Hvis vi kemikere kan finde måder at bryde vandmolekyler ned for at tage brintatomerne ud af det, dette ville være et stort skridt fremad.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.