science >> Wetenschap >  >> Natuur

Kan waterstof de brandstof van de toekomst zijn?

Zal waterstofbrandstof fossiele brandstof vervangen? Arctic-Images/Getty Images

Als het gaat om het kijken naar de energiebron die fossiele brandstoffen zal vervangen, aan opties geen gebrek. Zonne-energie, windenergie, ethanol en biobrandstoffen zijn doorgaans de meest genoemde kanshebbers om op aardolie gebaseerde verbrandingsmotoren en kolengestookte elektriciteitscentrales te vervangen.

Maar waterstof onderscheidt zich als een veelbelovende alternatieve energiebron. Hoewel het idee van waterstof als een veelgebruikte brandstofbron voor het aandrijven van auto's en het opwekken van elektriciteit een relatief nieuw concept is als reactie op het zoeken naar een alternatief voor olie, waterstofbrandstofcellen dateren eigenlijk van vóór de verbrandingsmotor, die werd uitgevonden in het midden van de 19e eeuw, met ongeveer 20 jaar.

Aangezien de meest basale vorm van deze technologie al bijna 150 jaar bestaat, waarom is het ineens zover?

Waarom waterstof?

Is waterstofbrandstof de brandstof van de toekomst? Corbis-afbeeldingen

Waterstof is het meest voorkomende element in het heelal, dus er is geen kans dat menselijke consumenten het aanbod uitputten. Er zijn nu zeker genoeg olievoorraden om aan de wereldwijde vraag te voldoen, maar veel energie-experts voorspellen dat de wereldvoorraad van olie binnen 60 jaar zal zijn uitgeput, volgens een rapport van Ars Technica. Het is zo eenvoudig te produceren dat het proces met de juiste apparatuur thuis kan worden voltooid.

Door de wereldwijde olievoorraad uit te putten of zelfs de onvermijdelijke tekorten te naderen die gepaard gaan met een groeiende bevolking - de planeet herbergt nu 7 miljard mensen eind oktober - en economische groei zal niet alleen een grote energiecrisis veroorzaken die de snelle introductie van alternatieve energiebronnen; het verbranden van zoveel brandstof betekent ook een enorme belasting van de atmosfeer in het proces. En dat houdt niet eens rekening met de mogelijke gevolgen voor het milieu van het winnen van ruwe olie uit de aarde.

Waterstof, daarentegen, is schoon brandend. Het enige bijproduct van waterstof is water en warmte, die beide kunnen worden gerecycled. Dit betekent in wezen dat een energieverslindend proces wordt omgezet in een energieproducerend proces.

Waterstof, echter, is geen kant-en-klare energiebron zoals olie en aardgas. Liever, het is een manier om energie op te slaan, aangezien pure waterstof niet beschikbaar is op aarde in hoeveelheden die nodig zijn om een ​​hele energie-economie van brandstof te voorzien. Om waterstof in de vorm van een bruikbare brandstof te krijgen is energie nodig. Waterstof kan worden geproduceerd door het te scheiden van zuurstofmoleculen in water door middel van elektrolyse, of door het af te splitsen van koolwaterstofketens in fossiele brandstoffen, een proces dat zelf de uitstoot van broeikasgassen veroorzaakt, zoals beschreven in dit artikel.

Hoe wekt waterstof bruikbare stroom op?

Waterstofbrandstofcellen werken niet helemaal zoals op petroleum gebaseerde verbrandingsmotoren, die afhankelijk zijn van warmte en kracht om energie op te wekken.

Een brandstofcel bestaat uit een stapel, “een sandwich van anodes, kathoden en andere hightech materialen, " zoals Ed Grabianowski van HowStuffWorks.com uitlegt. Vloeibare waterstofbrandstof komt binnen rond de anoden, waar elektronen die aan de waterstof zijn gehecht, worden gescheiden van de atomen zelf. Een elektrolyt in de brandstofcel laat waterstofprotonen door, maar niet de elektronen. Wanneer de waterstofatomen de andere kant van de brandstofcel bereiken, de kathode, het bindt zich met zuurstof, warmte en waterdamp creëren.

Wat zijn de nadelen van waterstof?

Waterstof is duur om op te slaan. Corbis-afbeeldingen

Tenzij je toevallig in Californië woont, die enig initiatief heeft genomen bij het bouwen van de infrastructuur om het tanken op waterstof te ondersteunen, de kans is groot dat je de laatste keer dat je bij het tankstation was nog nooit de mogelijkheid hebt gezien om je auto met waterstof te vullen.

Aan de andere kant van de medaille, als u onlangs bij een autodealer bent geweest, de kans is groot dat je voertuigen hebt gezien met gewone benzinemotoren, diesels en waarschijnlijk zelfs een paar hybrides. Maar auto's op waterstof? Onwaarschijnlijk.

En dit is een van de grootste hindernissen voor de implementatie van een nieuwe energietechnologie:energieproducenten en -distributeurs hebben de infrastructuur nodig om aan de vraag naar hun brandstof te voldoen. Maar de vraag kan niet echt bestaan ​​zonder de infrastructuur om het te ondersteunen. Het is als het "kip en het ei" probleem, maar het verschil is dat de oplossing waarschijnlijk miljarden waard is.

Een ander belangrijk nadeel van waterstof is dat, hoewel het overvloedig is, waterstofbrandstof kan moeilijk en kostbaar zijn om op te slaan. Bij normale kamertemperatuur, waterstof bestaat als een gas. Om waterstof in een vloeibare toestand te krijgen die kan worden opgeslagen, overgebracht en uiteindelijk gebruikt als brandstof vereist een temperatuur van -423 graden Fahrenheit (-253 graden Celsius). Om waterstofbrandstof zo koud te houden, zijn speciale containers nodig, zoals die op de foto links.

Eindelijk, waterstofauto's zijn momenteel te duur voor de gemiddelde consument om aan te schaffen. Vorig jaar, Toyota kondigde aan dat de autofabrikant tegen 2015 een waterstofauto wilde produceren die ongeveer $ 50 kostte, 000, een verlaging van 90 procent in de huidige prijs van dezelfde voertuigen nu, volgens een rapport van Bloomberg News. Op een bepaald moment, productiekosten van elk voertuig liep zo hoog als $ 1 miljoen.

Met andere woorden, terwijl waterstof veelbelovend is en veel aandacht en investeringen heeft van zowel energiebedrijven als autofabrikanten, het is nog niet zover. Dus ja, waterstof kan de brandstofbron van de toekomst zijn, maar morgen, u zult uw auto waarschijnlijk nog steeds moeten vullen met gewone, oude benzine.

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat is een kruisverwijzingssysteem?
  2. Welke materialen kan ik gebruiken om een ​​DNA-model te maken?
  3. Hoe een model te maken Plant & Dierlijke cel
  4. Te veel charisma kan de effectiviteit van een leider schaden
  5. Wat is Herschikking in Meiose?
  6. Wat is opsomming in de microbiologie?
  7. Zou het hebben van een eigen kloon hetzelfde zijn als het hebben van een identieke tweeling?
  8. Drie voorbeelden van protisten met wetenschappelijke namen
  9. Het voordeel van het hebben van veel replicatie-origines in een eukaryotisch chromosoom

Wetenschap