deși abundent pe pământ ca element, hidrogenul este aproape întotdeauna găsit ca parte a unui alt compus, cum ar fi apa (H2O) sau metanul (CH4), și trebuie separat în hidrogen pur (H2) pentru utilizarea în vehiculele electrice cu pile de combustie. Combustibilul pe bază de hidrogen se combină cu oxigenul din aer printr-o celulă de combustibil, creând electricitate și apă printr-un proces electrochimic.,hidrogenul poate fi produs din diverse resurse interne, inclusiv combustibili fosili, biomasă și electroliza apei cu electricitate. Impactul asupra mediului și eficiența energetică a hidrogenului depind de modul în care este produs. Mai multe proiecte sunt în curs de desfășurare pentru a reduce costurile asociate producției de hidrogen.există o serie de moduri de a produce hidrogen:
-
reformarea/Gazificarea gazelor naturale: gazul de sinteză, un amestec de hidrogen, monoxid de carbon și o cantitate mică de dioxid de carbon, este creat prin reacția gazului natural cu abur la temperaturi ridicate., Monoxidul de carbon reacționează cu apa pentru a produce hidrogen suplimentar. Această metodă este cea mai ieftină, cea mai eficientă și cea mai comună. Reformarea gazelor naturale folosind abur reprezintă majoritatea hidrogenului produs anual în Statele Unite.un gaz de sinteză poate fi, de asemenea, creat prin reacția cărbunelui sau a biomasei cu abur și oxigen la temperaturi ridicate într-un gazificator sub presiune, care este transformat în componente gazoase—un proces numit gazificare. Gazul de sinteză rezultat conține hidrogen și monoxid de carbon, care reacționează cu aburul pentru a separa hidrogenul.,electroliza: un curent electric împarte apa în hidrogen și oxigen. Dacă energia electrică este produsă din surse regenerabile, cum ar fi energia solară sau eoliană, hidrogenul rezultat va fi considerat, de asemenea, regenerabil și are numeroase beneficii privind emisiile. Proiectele Power-to-hydrogen decolează, unde excesul de energie electrică regenerabilă, atunci când este disponibil, este utilizat pentru a produce hidrogen prin electroliză.reformarea lichidului regenerabil: combustibilii lichizi regenerabili, cum ar fi etanolul, reacționează cu aburul la temperaturi ridicate pentru a produce hidrogen în apropierea punctului de utilizare finală.,fermentarea: biomasa este transformată în materii prime bogate în zahăr care pot fi fermentate pentru a produce hidrogen.
o serie de metode de producere a hidrogenului sunt în curs de dezvoltare:
-
divizarea apei la temperaturi ridicate: temperaturile ridicate generate de concentratoarele solare sau reactoarele nucleare conduc reacții chimice care împart apa pentru a produce hidrogen.divizarea Fotobiologică a apei: microbii, cum ar fi algele verzi, consumă apă în prezența luminii solare, producând hidrogen ca produs secundar.,divizarea apei Fotoelectrochimice: sistemele Fotoelectrochimice produc hidrogen din apă folosind semiconductori speciali și energie din lumina soarelui.principalele state producătoare de hidrogen sunt California, Louisiana și Texas. Astăzi, aproape tot hidrogenul produs în Statele Unite este utilizat pentru rafinarea petrolului, tratarea metalelor, producerea de îngrășăminte și prelucrarea alimentelor.,provocarea principală pentru producția de hidrogen este reducerea costurilor tehnologiilor de producție pentru a face costul hidrogenului rezultat competitiv cu combustibilii convenționali de transport. Proiectele de cercetare și dezvoltare guvernamentale și industriale reduc costurile, precum și impactul asupra mediului al tehnologiilor de producție a hidrogenului. Aflați mai multe despre producția de hidrogen de la Biroul tehnologii hidrogen și Pile de combustibil.cea mai mare parte a hidrogenului utilizat în Statele Unite este produsă la sau aproape de locul în care este utilizat—de obicei în situri industriale mari., Infrastructura necesară pentru distribuirea hidrogenului către rețeaua națională de stații de alimentare necesară pentru utilizarea pe scară largă a vehiculelor electrice cu celule de combustibil trebuie încă dezvoltată. Lansarea inițială pentru vehicule și stații se concentrează pe construirea acestor rețele de distribuție, în principal în sudul și nordul Californiei.în prezent, hidrogenul este distribuit prin trei metode:
-
conducte: acest mod cel mai puțin costisitor de a furniza volume mari de hidrogen este limitat, deoarece doar aproximativ 1.600 de mile de conducte din SUA pentru livrarea hidrogenului sunt disponibile în prezent., Aceste conducte sunt situate în apropierea marilor rafinării de petrol și a uzinelor chimice din Illinois, California și coasta Golfului.remorci cu tuburi de înaltă presiune: transportul gazului cu hidrogen comprimat cu camionul, vagonul, nava sau barja în remorcile cu tuburi de înaltă presiune este scump și este utilizat în principal pentru distanțe de 200 de mile sau mai puțin.rezervoare cu hidrogen lichefiat: lichefierea criogenică este un proces care răcește hidrogenul la o temperatură în care devine lichid., Deși procesul de lichefiere este costisitor, permite transportul hidrogenului mai eficient (în comparație cu utilizarea remorcilor cu tuburi de înaltă presiune) pe distanțe mai mari cu camionul, vagonul, nava sau barja. Dacă hidrogenul lichefiat nu este utilizat la o rată suficient de mare la punctul de consum, acesta se fierbe (sau se evaporă) din vasele sale de izolare. Drept urmare, ratele de livrare și consum de hidrogen trebuie să fie potrivite cu atenție.,crearea unei infrastructuri pentru distribuția hidrogenului și livrarea către mii de viitoare stații individuale de alimentare prezintă multe provocări. Deoarece hidrogenul conține mai puțină energie pe unitate de volum decât toți ceilalți combustibili, transportul, stocarea și livrarea acestuia până la punctul de utilizare finală este mai scump pe bază de echivalent galon pe benzină (per-GGE). Construirea unei noi rețele de conducte de hidrogen implică costuri inițiale ridicate de capital, iar proprietățile hidrogenului prezintă provocări unice pentru materialele conductelor și proiectarea compresoarelor., Cu toate acestea, deoarece hidrogenul poate fi produs dintr-o mare varietate de resurse, producția regională sau chiar locală de hidrogen poate maximiza utilizarea resurselor locale și poate minimiza provocările de distribuție.există compromisuri între producția centralizată și cea distribuită. Producerea centralizată a hidrogenului în centrale mari reduce costurile de producție, dar crește costurile de distribuție. Producerea hidrogenului la punctul de utilizare finală—la stațiile de alimentare, de exemplu—reduce costurile de distribuție, dar crește costurile de producție din cauza costurilor de construire a capacităților de producție la fața locului.,proiectele de cercetare și dezvoltare guvernamentale și industriale depășesc barierele în calea distribuției eficiente a hidrogenului. Aflați mai multe despre distribuția hidrogenului de la Biroul tehnologii hidrogen și Pile de combustibil.
-