Hampiditra ny "hidrôzenina" izahay, ny taranaka angovo manaraka izay tsy misy karbônina. Mizara ho karazany telo ny hidrôzenina: "hidrôzenina maitso", "hidrôzenina manga" ary "hidrôzenina volondavenona", izay samy manana ny fomba famokarana azy avy. Hazavainay ihany koa ny fomba famokarana tsirairay, ny toetra ara-batana amin'ny maha-singa azy, ny fomba fitahirizana/fitaterana, ary ny fomba fampiasana azy. Ary hasehoko ihany koa ny antony maha-loharanom-angovo manjaka amin'ny taranaka manaraka azy.
Elektrolisisin'ny rano mba hamokarana hidrôzenina maitso
Rehefa mampiasa hidrôzenina dia zava-dehibe ny "mamokatra hidrôzenina". Ny fomba tsotra indrindra dia ny "mamokatra rano amin'ny alalan'ny électrolyse". Angamba efa nataonao izany tany amin'ny sekoly ambaratonga fototra momba ny siansa. Fenoy rano ny vera ary fenoy rano ny électrodes. Rehefa ampifandraisina amin'ny électrodes ny bateria ary ampidirana herinaratra, dia mitranga ao anaty rano sy ao amin'ny électrodes tsirairay ireto fihetsika manaraka ireto.
Ao amin'ny katôda, ny H+ sy ny elektrôna dia miara-miasa mba hamokatra entona hidrôzenina, raha ny anoda kosa dia mamokatra oksizenina. Na izany aza, ity fomba fiasa ity dia mety amin'ny fanandramana siansa any an-tsekoly, saingy mba hamokarana hidrôzenina amin'ny indostria, dia tsy maintsy omanina ny mekanisma mahomby mety amin'ny famokarana amin'ny ambaratonga lehibe. Izany dia ny "elektrolisisin'ny membrane electrolyte polymer (PEM)".
Amin'ity fomba ity, dia misy fonon-tavoahangy polymer semipermeable izay mamela ny fivezivezen'ny ion-hidrôzenina eo anelanelan'ny anode sy ny katôda. Rehefa araraka ao amin'ny anode-n'ny fitaovana ny rano, dia mifindra amin'ny fonon-tavoahangy semipermeable mankany amin'ny katôda ireo ion-hidrôzenina vokarin'ny elektrolisisa, izay lasa molekiolan'ny hidrôzenina. Etsy ankilany, tsy afaka mandalo amin'ny fonon-tavoahangy semipermeable ireo ion-oksizenina ary lasa molekiolan'ny oksizenina eo amin'ny anode.
Ao amin'ny elektrolisisa rano alkaline ihany koa, dia mamorona hidrôzenina sy oksizenina ianao amin'ny alàlan'ny fanasarahana ny anode sy ny cathode amin'ny alàlan'ny mpanasaraka izay ahafahan'ny ion hydroxide ihany no mandalo. Ho fanampin'izany, misy fomba indostrialy toy ny elektrolisisa etona amin'ny mari-pana avo lenta.
Amin'ny alalan'ny fanaovana ireo dingana ireo amin'ny ambaratonga lehibe, dia azo atao ny mahazo hidrôzenina betsaka. Amin'izany dingana izany, dia betsaka ihany koa ny oksizenina vokarina (antsasaky ny habetsahan'ny hidrôzenina vokarina), ka tsy hisy fiantraikany ratsy amin'ny tontolo iainana raha avoaka eny amin'ny atmosfera. Na izany aza, ny elektrolisisa dia mitaky herinaratra betsaka, ka azo atao ny mamokatra hidrôzenina tsy misy karbônina raha vokarina amin'ny herinaratra izay tsy mampiasa solika fôsily, toy ny turbine rivotra sy ny takelaka masoandro.
Afaka mahazo "hidrôzenina maitso" ianao amin'ny alàlan'ny elektrolisisa ny rano amin'ny fampiasana angovo madio.
Misy ihany koa ny mpamokatra hidrôzenina ho an'ny famokarana betsaka an'ity hidrôzenina maitso ity. Amin'ny fampiasana PEM ao amin'ny fizarana electrolyzer, dia azo vokarina tsy tapaka ny hidrôzenina.
Hidrôzenina manga vita amin'ny solika fôsily
Koa inona avy ireo fomba hafa ahafahana mamokatra hidrôzenina? Misy hidrôzenina ao anatin'ny solika fôsily toy ny entona voajanahary sy ny arintany ho toy ny akora hafa ankoatra ny rano. Ohatra, diniho ny metana (CH4), izay singa fototra amin'ny entona voajanahary. Misy atôma hidrôzenina efatra eto. Afaka mahazo hidrôzenina ianao amin'ny fanesorana io hidrôzenina io.
Ny iray amin'ireo dia dingana antsoina hoe "etona" izay mampiasa etona. Toy izao manaraka izao ny raikipohy simika amin'ity fomba ity.
Araka ny hitanao, ny molekiola metana tokana dia azo alaina avy amin'ny molekiola metana tokana.
Amin'izany fomba izany, ny hidrôzenina dia azo vokarina amin'ny alalan'ny dingana toy ny "fanamboarana amin'ny etona" sy ny "pyrolysis" amin'ny entona voajanahary sy arintany. Ny "hidrôzenina manga" dia manondro ny hidrôzenina vokarina amin'izany fomba izany.
Amin'ity tranga ity anefa, ny monoksida karbônina sy ny gazy karbonika dia vokarina ho vokatra fanampiny. Noho izany dia tsy maintsy averinao ampiasaina izy ireo alohan'ny hamoahana azy ireo eny amin'ny atmosfera. Ny gazy karbonika fanampiny, raha tsy averina, dia lasa entona hidrôzenina, fantatra amin'ny anarana hoe "hidrôzenina volondavenona".
Karazana singa inona ny hidrôzenina?
Manana laharan'ny atomika 1 ny hidrôzenina ary izy no singa voalohany amin'ny tabilao periodika.
Ny isan'ny atôma no betsaka indrindra eto amin'izao rehetra izao, izay mitentina eo amin'ny 90% eo ho eo amin'ny singa rehetra eto amin'izao rehetra izao. Ny atôma kely indrindra misy prôtôna sy elektrôna dia ny atôma hidrôzenina.
Manana isotopa roa misy neutron mifamatotra amin'ny vihy ny hidrôzenina. Ny iray "deuterium" mifamatotra amin'ny neutron ary ny roa "tritium" mifamatotra amin'ny neutron. Ireo koa dia fitaovana famokarana herinaratra amin'ny fusion.
Ao anatin'ny kintana toa ny masoandro, dia mitranga ny fifangaroan'ny hidrôzenina ho hélium, izay loharanon'ny angovo ahafahan'ny kintana mamirapiratra.
Na izany aza, mahalana vao misy entona eto an-tany ny hidrôzenina. Mifangaro amin'ny singa hafa toy ny rano, metana, amoniaka ary etanôla ny hidrôzenina. Satria singa maivana ny hidrôzenina, rehefa miakatra ny mari-pana, dia mitombo ny hafainganam-pandehan'ny molekiola hidrôzenina, ary miala amin'ny herin'ny tany mankany amin'ny habakabaka.
Ahoana ny fampiasana hidrôzenina? Fampiasana amin'ny alalan'ny fandoroana
Koa ahoana àry no ampiasana ny "hidrôzenina", izay nahasarika ny sain'izao tontolo izao ho loharanon-kery taranaka manaraka? Ampiasaina amin'ny fomba roa lehibe izy io: "fandoroana" sy "sela solika". Andeha isika hanomboka amin'ny fampiasana ny "fandoroana".
Misy karazany roa lehibe ny fandoroana ampiasaina.
Ny voalohany dia solika ho an'ny balafomanga. Ny balafomanga H-IIA an'i Japana dia mampiasa entona hidrôzenina "hidrôzenina ranoka" sy "oksizenina ranoka" izay ao anatin'ny toetry ny cryogenic ihany koa ho solika. Ireo roa ireo dia ampiarahina, ary ny angovon'ny hafanana vokarina amin'izany fotoana izany dia manafaingana ny fampidirana ireo molekiola rano vokarina, manidina eny amin'ny habakabaka. Na izany aza, satria motera sarotra ara-teknika izy io, ankoatra an'i Japana, dia i Etazonia, Eoropa, Rosia, Shina ary India ihany no nahomby tamin'ny fampifangaroana ity solika ity.
Ny faharoa dia ny famokarana herinaratra. Ny famokarana herinaratra amin'ny alalan'ny "gaz turbine" koa dia mampiasa ny fomba fampifangaroana hidrôzenina sy oksizenina mba hamokarana angovo. Raha lazaina amin'ny teny hafa, fomba iray izay mijery ny angovo mafana vokarin'ny hidrôzenina izany. Ao amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra mafana, ny hafanana avy amin'ny arintany, solika ary entona voajanahary dia mamokatra etona izay mampandeha ny "turbine". Raha ampiasaina ho loharanon-kafanana ny hidrôzenina, dia tsy ho karbônina ny orinasa mpamokatra herinaratra.
Ahoana ny fampiasana hidrôzenina? Ampiasaina ho toy ny sela solika
Fomba iray hafa hampiasana ny hidrôzenina ny fampiasana azy ho toy ny sela solika, izay mamadika mivantana ny hidrôzenina ho herinaratra. Indrindra indrindra, ny Toyota dia nisarika ny sain'ny olona tao Japon tamin'ny fanolorana fiara mampiasa hidrôzenina fa tsy fiara elektrika (EV) ho solon'ny fiara lasantsy ho anisan'ny fepetra iatrehany ny fiakaran'ny maripana manerantany.
Indrindra indrindra, ny fomba fiasa mifamadika amin'izany no ataontsika rehefa mampiditra ny fomba fanamboarana "hidrôzenina maitso". Toy izao manaraka izao ny raikipohy simika.
Afaka mamokatra rano (rano mafana na etona) ny hidrôzenina sady mamokatra herinaratra, ary azo tombanana izany satria tsy miteraka enta-mavesatra ho an'ny tontolo iainana. Etsy ankilany, ity fomba ity dia manana fahombiazana ambany amin'ny famokarana herinaratra 30-40%, ary mitaky platinum ho toy ny katalista, ka mitaky fandaniana bebe kokoa.
Amin'izao fotoana izao, mampiasa sela solika polymer electrolyte (PEFC) sy sela solika phosphoric acid (PAFC) izahay. Indrindra indrindra, mampiasa PEFC ny fiara misy sela solika, ka azo antenaina fa hiparitaka izany amin'ny ho avy.
Azo antoka ve ny fitahirizana sy fitaterana hidrôzenina?
Amin'izao fotoana izao dia heverinay fa azonao ny fomba fanamboarana sy fampiasana ny entona hidrôzenina. Koa ahoana no fomba fitahirizanao ity hidrôzenina ity? Ahoana no fomba ahazoanao azy any amin'izay ilainao azy? Ahoana ny amin'ny fiarovana amin'izany fotoana izany? Hazavainay.
Raha ny marina, singa tena mampidi-doza ihany koa ny hidrôzenina. Tamin'ny fiandohan'ny taonjato faha-20, nampiasa hidrôzenina ho toy ny entona isika mba hampitsingevana balaonina, balaonina, ary sambo mpiady eny amin'ny lanitra satria tena maivana izany. Na izany aza, tamin'ny 6 Mey 1937, tao New Jersey, Etazonia, dia nitranga ny "fipoahana sambo mpiady Hindenburg".
Hatramin'ny loza dia efa neken'ny maro fa mampidi-doza ny entona hidrôzenina. Indrindra rehefa mirehitra izy io dia mipoaka mafy miaraka amin'ny oksizenina. Noho izany, tena ilaina ny "mialà amin'ny oksizenina" na "mialà amin'ny hafanana".
Rehefa avy nandray ireo fepetra ireo izahay dia nahita fomba fandefasana entana.
Gazy ny hidrôzenina amin'ny mari-pana ao an-trano, ka na dia mbola gazy aza izy dia tena matevina. Ny fomba voalohany dia ny fampiharana tsindry avo lenta sy ny fanerena toy ny varingarina rehefa manamboatra zava-pisotro misy gazy karbonika. Manomàna tanky manokana misy tsindry avo lenta ary tehirizo amin'ny toe-javatra misy tsindry avo lenta toy ny 45Mpa.
Toyota, izay mamolavola fiara misy sela solika (FCV), dia mamolavola tanky hidrôzenina misy tsindry avo lenta vita amin'ny resina izay mahazaka tsindry 70 MPa.
Fomba iray hafa ny fampangatsiahana hatramin'ny -253°C mba hanaovana hidrôzenina ranoka, ary ny fitahirizana sy fitaterana azy ao anaty tanky manokana misy hafanana. Toy ny LNG (gaz voajanahary liquefied) rehefa avy any ivelany ny entona voajanahary, dia ariana ny hidrôzenina mandritra ny fitaterana, ka mampihena ny habeny ho 1/800 amin'ny endriny entona. Tamin'ny taona 2020, dia vitantsika ny fitaterana hidrôzenina ranoka voalohany eran-tany. Na izany aza, ity fomba fiasa ity dia tsy mety amin'ny fiara misy sela solika satria mitaky angovo be dia be ny fampangatsiahana.
Misy fomba fitahirizana sy fandefasana ao anaty tanky tahaka izao, saingy eo am-pamolavolana fomba fitahirizana hidrôzenina hafa ihany koa izahay.
Ny fomba fitahirizana dia ny fampiasana firaka fitahirizana hidrôzenina. Ny hidrôzenina dia manana ny fahafahana miditra amin'ny metaly ary manimba azy ireo. Torohevitra momba ny fampandrosoana izay novolavolaina tany Etazonia tamin'ny taona 1960 ity. JJ Reilly et al. Nasehon'ny andrana fa ny hidrôzenina dia azo tehirizina sy avoaka amin'ny alàlan'ny fampiasana firaka magnesium sy vanadium.
Taorian'izay, dia nahomby tamin'ny famoronana akora iray izy, toy ny palladium, izay afaka mandray hidrôzenina in-935 heny noho ny habeny manokana.
Ny tombony amin'ny fampiasana ity firaka ity dia ny fahafahany misoroka ny loza ateraky ny fivoahan'ny hidrôzenina (indrindra ny loza ateraky ny fipoahana). Noho izany, azo tehirizina sy entina soa aman-tsara izy io. Na izany aza, raha tsy mitandrina ianao ary mamela azy amin'ny tontolo tsy mety, ny firaka fitahirizana hidrôzenina dia mety hamoaka entona hidrôzenina rehefa mandeha ny fotoana. Eny, na dia pitik'afo kely aza dia mety hiteraka loza ateraky ny fipoahana, koa mitandrema.
Manana ny tsy fahampiana ihany koa izy io fa ny fidiran'ny sy ny fanesorana ny hidrôzenina miverimberina dia miteraka faharefoana ary mampihena ny tahan'ny fidiran'ny hidrôzenina.
Ny iray hafa dia ny fampiasana fantsona. Misy fepetra tsy maintsy tsy voatsindry ary tsy misy tsindry mba hisorohana ny fahasimban'ny fantsona, fa ny tombony dia azo ampiasaina ny fantsona entona efa misy. Nanao asa fanorenana ny Harumi FLAG ny Tokyo Gas, tamin'ny fampiasana fantsona entona avy amin'ny tanàna mba hamatsiana hidrôzenina amin'ny sela solika.
Fiarahamonina ho avy noforonin'ny Angovo Hidrôzenina
Farany, andeha hojerentsika ny anjara asan'ny hidrôzenina eo amin'ny fiaraha-monina.
Ny tena zava-dehibe dia ny hampiroboroboana ny fiarahamonina tsy misy karbônina, ny fampiasana hidrôzenina mba hamokarana herinaratra fa tsy ho angovo fanafanana.
Ho solon'ny orinasa mpamokatra herinaratra mafana lehibe, dia nampiditra rafitra toy ny ENE-FARM ny tokantrano sasany, izay mampiasa hidrôzenina azo avy amin'ny fanodinana entona voajanahary mba hamokarana herinaratra ilaina. Na izany aza, mbola mitoetra ny fanontaniana hoe inona no hatao amin'ireo vokatra azo avy amin'ny fizotran'ny fanodinana.
Amin'ny ho avy, raha mitombo ny fivezivezen'ny hidrôzenina, toy ny fampitomboana ny isan'ny toby famenoana hidrôzenina, dia ho azo atao ny mampiasa herinaratra nefa tsy mamoaka gazy karbonika. Mazava ho azy fa mamokatra hidrôzenina maitso ny herinaratra, ka mampiasa herinaratra avy amin'ny tara-masoandro na rivotra. Ny hery ampiasaina amin'ny elektrolisisa dia tokony ho ny hery hampihenana ny famokarana herinaratra na hamenoana ny bateria azo averina rehefa misy hery mihoatra avy amin'ny angovo voajanahary. Raha lazaina amin'ny teny hafa, ny hidrôzenina dia eo amin'ny toerana mitovy amin'ny bateria azo averina. Raha mitranga izany, dia ho azo atao ny mampihena ny famokarana herinaratra mafana. Miha-manakaiky ny andro tsy ahafahan'ny motera fandoroana anatiny amin'ny fiara intsony.
Azo atao amin'ny alalan'ny fomba hafa koa ny fahazoana hidrôzenina. Raha ny marina, mbola vokatra azo avy amin'ny famokarana soda caustic ihany ny hidrôzenina. Ankoatra ny zavatra hafa, vokatra azo avy amin'ny famokarana coke amin'ny fanamboarana vy izy io. Raha ampidirinao ao amin'ny fizarana io hidrôzenina io dia ho afaka hahazo loharano maro ianao. Ny entona hidrôzenina vokarina amin'izany fomba izany dia omen'ny tobin-tsolika hidrôzenina ihany koa.
Andeha hojerentsika lalindalina kokoa ny ho avy. Ny habetsaky ny angovo very dia olana ihany koa amin'ny fomba fandefasana izay mampiasa tariby hamatsiana herinaratra. Noho izany, amin'ny ho avy, dia hampiasa ny hidrôzenina alefan'ny fantsona isika, toy ny fitoeran-tsolika asidra karbonika ampiasaina amin'ny fanaovana zava-pisotro misy gazy karbonika, ary hividy fitoeran-tsolika hidrôzenina ao an-trano mba hamokarana herinaratra ho an'ny tokantrano rehetra. Miha-mahazatra ny fitaovana finday izay miasa amin'ny bateria hidrôzenina. Ho mahaliana ny mahita hoavy toy izany.
Fotoana fandefasana: 08 Jona 2023
