Vann-til-Hydrogen enheter

Hydrogen er et svært rent brennende drivstoff; når det brenner, og kombinerer det med oksygen for å lage vann som eksos. Vann kan også være delt ved hjelp av en prosess som kalles elektrolyse som gir hydrogen og oksygen. Avhengig av hvordan hydrogenet er produsert, kan lage hydrogen fra vann tjene som en måte å lagre solenergi i en fremtidig "grønn" økonomi.

Termodynamikk og vann

Den termodynamikkens første lov i utgangspunktet sier at energi verken kan oppstå eller forsvinne. Reaksjonen som finner sted når hydrogen brenner er det nøyaktige motsatte av reaksjonen som finner sted når vann er delt for å gi hydrogen og oksygen. Følgelig er det første du trenger å vite om en vann-til-hydrogen enheten er at det alltid vil ta minst like mye energi for å produsere hydrogen fra vann som du får ved å brenne det. Sluttresultatet er at konvertering vann til hydrogen og deretter brenne det for drivstoff innebærer et tap av energi.

Solenergi

Men hvis omdanne vann til hydrogen og tilbake igjen betyr å miste energi, hvordan er det nyttig for oss? Svaret er at spalting av vann for å lage hydrogen kan tjene som en måte å lagre solenergi. Hvis vi bruker strøm fra solcellepaneler, for eksempel å drive en vann-til-hydrogen-enhet, er vi i hovedsak å lagre energi fra sollys som hydrogen drivstoff vi kan bruke i biler eller andre enheter. Alternativt ville ingeniørfotosyntetiske bakterier eller alger til å produsere hydrogen tilby oss en annen måte å lage hydrogen ved hjelp av solenergi.

Funksjon

Vann-til-hydrogen enheter vanligvis innebære elektrolyse. I denne prosessen strøm fra et batteri eller en stikkontakt strømmer gjennom to elektroder som er satt inn i vannet. På den negativt ladede elektroden, er hydrogen i vann reduseres til dannelse av hydrogengass, mens på den positivt ladede elektroden en oksydasjonsreaksjon gir oksygen. Dessverre, er vann en svært dårlig leder av elektrisitet. Legge salter slik som natriumklorid vil forbedre ledningsevnen i vann, men de vil også skape bireaksjoner, såsom produksjon av klorgass i tillegg.

betraktninger

Det er viktig å huske på at - i motsetning til mange misforståelser - å legge en katalysator ikke tillater oss å bryte lovene i termodynamikk. På slutten av dagen, vil vi alltid må sette inn minst like mye energi når splitte vann som vi får ut når vi brenner drivstoffet. En katalysator kan gjøre en prosess mer effektiv ved å redusere mengden av energi må vi bruke, men den vil aldri gjøre oss i stand til å bryte denne teoretiske grense. Dessuten, selv om vi kan produsere hydrogen med en slik anordning, er det andre utfordringer som gjenstår å bli overvunnet. Hydrogengass har et lavere energiinnhold per volumenhet enn bensin, for eksempel, og er mer vanskelig å lagre. Å finne løsninger på disse problemene er nødvendig før hydrogen kan bli "drivstoff i fremtiden."