Hidrogén alapú gazdaság

Windmill — A hidrogén a szélerőművek ideális energiatárolója lehet

A Hidrogén alapú gazdaság a megújuló energiákra épülő techológiák egyik lehetséges eleme, fenntartható gazdasági alternatívák egyik alapeleme. A Hidrogén ugyanis a víz egyik alkotóeleme, tehát könnyen hozzáférhető. A hidrogén felhasználásakor pedig ismét vízzé válik, tehát széndioxid kibocsátás zéró.

Technológia[]

Bolygónkon a hidrogén mesterséges úton előállított, másodlagos (szekunder) energiahordozó, amely kedvezően, környezetet kímélő módon felhasználható. Nem primer energiahordozó, és nem „megújuló” energiaforrás. A hidrogén fűtőértéke égéshője nagy, széles koncentrációs tartományban éghető és robbanóképes, továbbá gyorsan diffundáló, keveredő gáz. A ma használatban lévő gázoknál veszélyesebb tüzelőanyag.

Hidrogén előállítás[]

Vízbontással

Katalizátorok:

Platina
Molibdén diszulfid Magyaroknak köszönhetően egy lépéssel közelebb az olcsó hidrogén - 2018,
kadmium-szulfid nanorudak + platina- Tökéletes hatásfokkal tudunk vizet bontani 2016
nikkel-oxid Hatékony vízbontás nikkel elektródával

Műanyagból

Műanyagszemétből üzemanyag állítható elő vasoxid és alumíniumoxid katalizátorokkal, mikrohullámú hevítéssel.

Ammóniás tárolás[]

Kétirányú membrán segítségével az ammóniából a hidrogén kivonható, illetve a hidrogén ammóniává alakítható. [1] Az ammónia tárolása és kezelése megszokott ipari folyamat, mivel hűtőberendezések elterjedt anyaga.

Az ammónia egy nitrogénatom és három hidrogénatom kapcsolódása. A nitrogén a levegőből korlátlan mennyiségben kivonható. Erős szúrós szaga miatt az ammónia szivárgása gyorsan érzékelhető. A levegőnél könnyebb, így felszáll, a légkört nem károsítja. Jelentős hőelvonással -33 fokon (vagy 7 bar nyomáson) cseppfolyóssá válik, -77 C fokon megszilárdul.

Hidrogén tüzelőanyag cella[]

Az áram létrehozásáért felelős, a kémiai energiát alakítja elektromossággá. Katalizátorral növelik a hatékonyságot.

Fejlesztések:

Hitelkártya méretű, egyszer használatos
Autós üzemanyag cellák, 2018 Audi révén a teljes VW Csoport és a Hyundai-on keresztül a Kia márka közös projektje

Termékek:

Tüzelőanyag-cellás készlet Horizon FCJJ-16 pedagógiai műszaki építőkészlet. A szabadban hagyott tüzelőanyag cella nagyon érzékeny az illékony szerves vegyületekre, ezért, amikor befejezte a kísérletezést, ajánlatos légtömör műanyag tasakban, pl. egy “Ziploc”-tasakban tartani. protoncserélő membrános berendezéssel (PEM) a hidrogént elektrokémiai úton 2000 psi vagy magasabb nyomáson lehet előállítani, így elmaradhat a mechanikus sűrítés. A PEM-nél alkalmazott szilárdtest elektrolit-membrán elérheti az elektrolizáló berendezés élettartamát.

Elektrolizálóüzemmód ● Bemeneti feszültség: 1,7...2V egyenfeszültség (a 2,5 V-ot nem szabad túllépni, mert a reverzibilis tüzelőanyag cellában maradó károsodást okozhat). ● Bemenőáram: ≥0,7 A (2 V esetén) ● Hidrogén termelési ráta: 5 ml/perc ● Oxigén termelés: 2,5 ml/perc

Tüzelőanyag cella üzemmód ● Kimeneti feszültség: 0,6 V (egyenfesz.) ● Kimenőáram: 0,5 A ● Villamos teljesítmény: 300 mW

Tengerészeti drón - Szinte folyamatosan a levegőben maradhat egy új drón A drón indulásakor az elektromos motorokat a fedélzeti akkumulátorok látják el energiával,a repülés közben egy 800 wattos üzemanyagcella gondoskodik az energiaellátásról.

Biomassza elgázosítás szuperkritikus vízzel[]

A szuperkritikus állapotú víz több fizikai tulajdonságát szabadon tudjuk változtatni anélkül, hogy minden reakcióhoz más és más közeget kellene találnunk. Itt nem (nem csak) a Carnot hatásfok növeléséről van szó. A kémiai folyamatok követelik meg a magasabb hőmérsékleteket. A módszer gyakorlatban való alkalmazásához még több kérdést kell tisztázni, de az alábbi előnyök már láthatóak: A Biomassza elgázosító eljárást 700 Celsius fok és 30 MPa mellett, célszerű végrehajtani. A módszernek sok előnye van a hagyományos eljárásokkal szemben:

a termikus hatásfok nagyon kedvező,
alig keletkezik szén-monoxid, korom vagy kátrány,
a kén-, nitrogén- és halogén-tartalmú vegyületek oldatban maradnak,
a nagy nyomás miatt oldatban marad a szén-dioxid is,
a hidrogén a tárolás és felhasználás szempontjából előnyös nyomáson keletkezik.

Forrás: Schiller Róbert: Szuperkritikus víz és hidrogén gazdaság 2008

Szélerőművek energiatárolója[]

Egyre nagyobb mértékben figyelembe kell venni a szélerőműves villamosenergia termelés időjárásfüggését. A hidrogén környezetvédelmi szempontból ideális tárolási lehetőséget jelenthet, nevezetesen:

optimális szélsebességi értékeknél – 14-16 m/s jelentkező maximális villamos energia termelés esetén – ha azt az országos villamos energia ellátó rendszer nem tudja fogadni – a villamos energiával, víz elektrolízissel hidrogén állítható elő, mely tárolható

kis szélsebességek esetén a tárolt hidrogénből a villamos energia ellátórendszer terhelési menetrend igénye szerint lehet ismét villamos energiává alakítani.

A hidrogén előállító, felhasználó rendszer, mint közbenső szélerőműves villamos energia tároló közvetlenül a szélerőmű parkhoz csatlakoztatható.

Cikkek a hidrogén alapú gazdaság témában[]

Gyakorlati példák[]

Magyar Hidrogén és Tüzelőanyag-cella Egyesület honlapja
Bükkaranyosi "Hidrogénfalu" projekt
Az alternatív üzemanyagok infrastruktúrájának kiépítéséről szóló irányelv által meghatározott nemzeti szakpolitikai keret című program, 2016
Bill Gates 200 milliárd forintért vett hidrogénhajtású jachtot, 2024ben készül el, körülbelül hatezer kilométert meg tud tenni, mielőtt újratöltenék hidrogénnel.

Hidrogénmeghajtású járművek[]

Németországban 2018-ban üzembe helyezték az első hidrogénvonatot, tavaly pedig az USA-ban álltak szolgálatba hidrogénhajtású kompok. Most a kamionokon a sor, a dél-koreai Hyundai ugyanis kedden leszállította az első hidrogén-üzemanyagcellás Xcient nehéz tehergépkocsikat európai vásárlóinak. Egy töltéssel 400 kilométert lehet utazni, a telitankolás pedig 8–20 percet vesz igénybe.

Részletek: https://qubit.hu/2020/10/07/megerkeztek-az-elso-hidrogenhajtasu-kamionok