Hydrogenbrændstoffer raketter, men hvad med strøm til dagligdagen? Var ved at komme tættere på

Brint er det første grundstof i det periodiske system. I sin rene form er hydrogen et lys, farveløs gas, men danner en væske ved meget lave temperaturer.

Har du nogensinde set en rumfærge lancere? Brændstoffet, der bruges til at skubbe disse enorme strukturer væk fra Jordens tyngdekraft, er brint.

Brint rummer også potentiale som en energikilde til vores daglige aktiviteter – kørsel, opvarmning af vores huse, og måske mere.

I denne måned åbnede den føderale koalitionsregering offentlig høring om en national brintstrategi. Labour har også lovet at afsætte midler til at udvikle rent brint. COAG-energiministrenes møde i december 2018 viste stærk støtte til en brintøkonomi.

Men er Australien klar til at udforske denne konkurrence, lavt kulstofindhold alternativ til boliger, kommerciel, industri- og transportsektorer?

Der er to centrale aspekter ved vurderingen af ​​vores parathed til en brintøkonomi - teknologiske fremskridt (kan vi faktisk gøre det?) Og samfundsmæssig accept (vil vi bruge det?).

Er teknologien moden nok?

Brintøkonomiens cyklus består af tre centrale trin:

• brintproduktion
• lagring og levering af brint
• brintforbrug - konvertering af brintens kemiske energi til andre energiformer.

Brintproduktion

For at brint skal blive et stort fremtidigt brændstof, vandelektrolyse er sandsynligvis den bedste produktionsmetode. I denne proces, elektricitet bruges til at opdele vandmolekyler i brint (H₂) og ilt (O₂).

Denne teknologi bliver kommercielt mulig, når elektricitet produceres til relativt lave omkostninger af vedvarende kilder som sol og vind. Omkostningerne kan falde yderligere i den nærmeste fremtid, efterhånden som produktionsteknologien bliver mere effektiv.

Hydrogen lagring og levering

Effektiv opbevaring og levering er afgørende for sikker og effektiv håndtering af store mængder brint.

Fordi det er meget let, brint er konventionelt blevet komprimeret ved højt tryk, eller flydende og opbevaret ved en ekstremt lav temperatur på -253 ℃. At tage disse trin kræver en ekstra energiinvestering, så effektiviteten falder med op til 40 %. Men den nuværende brintlagring og -levering hviler stadig på disse to teknologier-komprimering og kondensering-da de er bevist og understøttet af veletableret infrastruktur og erfaring.

En anden mulighed, der undersøges (men kræver yderligere udvikling), er at kombinere brint med andre elementer, og slip det derefter, når det er nødvendigt til brug.

I øjeblikket, de fleste brintbrændselscellebiler bruger kulfiberforstærkede tanke til at lagre stærkt komprimeret hydrogengas. Omkostningerne til tanke skal sænkes for at gøre denne mulighed mere økonomisk (i øjeblikket over et par tusinde amerikanske dollars pr. enhed).

Brug af brint som brændstof

Der er to hovedmåder at omdanne den kemiske energi i brint til brugbar energi (elektrisk energi eller varmeenergi). Begge disse fremgangsmåder producerer vand som biprodukt.

En primitiv og ligetil måde at bruge brint på er at brænde det for at generere varme – ligesom du bruger naturgas til madlavning og opvarmning i dit hjem.

Et forsøg planlagt for det sydlige Australien har til formål at generere brint ved hjælp af vedvarende elektricitet, og derefter sprøjte det ind i det lokale gasdistributionsnet. Denne måde at "blande" gasser på kan undgå omkostningerne ved at bygge dyr leveringsinfrastruktur, men vil medføre udgifter forbundet med ændringer af eksisterende rørledninger. Omfattende undersøgelse og afprøvning af denne aktivitet er påkrævet.

Når det bruges i brintbrændstofceller, energi produceres, når brint reagerer med ilt. Dette er den teknologi, der bruges af NASA og andre operatører i rummissioner, og af bilproducenter i brintbrændstofcellebiler. Det er den mest avancerede metode til brintbrug i øjeblikket.

Det virker, men vil vi acceptere det?

Sikkerhedshensyn

Som brændstof, brint har nogle egenskaber, der gør det mere sikkert at bruge end de brændstoffer, der er mere almindeligt anvendt i dag, som diesel og benzin.

Brint er ikke-giftigt. Det er også meget lettere end luft, muliggør hurtig spredning i tilfælde af lækage. Dette står i kontrast til ophobning af brandfarlige gasser i tilfælde af diesel- og benzinlækager, som kan forårsage eksplosioner.

Imidlertid, brint brænder let i luften, og antændes lettere end benzin eller naturgas. Det er derfor, at brintbiler har så robuste karbonfiberbeholdere - for at forhindre lækager.

Hvor brint bruges i kommercielle omgivelser som brændstof, strenge regler og effektive foranstaltninger er blevet etableret for at forhindre og opdage lækager, og at udlufte brint. Husholdningsbrug af brintbrændstof vil også skulle løse dette problem.

Påvirkning af miljøet

Fra et miljøperspektiv, den ideelle cyklus i en brintøkonomi involverer:

• brintproduktion ved hjælp af elektrolyse til spaltning af vand
• brintforbrug ved at reagere det med ilt i en brændselscelle, producerer vand som et biprodukt.

Hvis elektriciteten til elektrolyse genereres fra vedvarende kilder, this whole value chain has minimal environment impact and is sustainable.

Moving closer to a hydrogen economy

Cheap electricity from renewable energy resources is the key in making large-scale hydrogen production via electrolysis a reality in Australia. Internationally it's already clear – for example, in Germany and Texas – that renewable hydrogen is cost competitive in niche applications, although not yet for industrial-scale supply.

Techniques for storage and delivery need to be improved in terms of cost and efficiency, and manufacturing of hydrogen fuel cells requires advancement.

Hydrogen is a desirable source of energy, since it can be produced in large quantities and stored for a long time without loss of capacity. Because it's so light, it's an economical way to transport energy produced by renewables over large distances (including across oceans).

Underpinned by advanced technologies, with strong support by governments, and commitment from many multinational energy and automobile companies, hydrogen fuel links renewable energy with end-users in a clean and sustainable way.

Let's see if hydrogen takes off.

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