Hampiditra ny "hydrogène" isika, ny angovo manaraka izay tsy miandany amin'ny karbônina. Ny hydrogène dia mizara ho karazany telo: "hydrogène maitso", "hydrogène manga" ary "hydrogène grey", izay samy manana fomba famokarana samihafa. Hohazavainay ihany koa ny fomba fanamboarana tsirairay, ny fananana ara-batana ho singa, fomba fitahirizana/fitaterana, ary fomba fampiasana. Ary hampahafantatra ihany koa ny antony mahatonga azy io ho loharanom-angovo manjaka amin'ny taranaka manaraka.
Electrolysis ny rano mba hamokatra hydrogène maitso
Rehefa mampiasa hydrogène dia zava-dehibe ny "mamokatra hydrogen" na izany aza. Ny fomba tsotra indrindra dia ny "electrolyze rano". Angamba ianao nanao ny siansa sekoly ambaratonga faharoa. Fenoy rano sy electrodes ao anaty rano ny beaker. Rehefa mifamatotra amin'ny elektrôda ny batterie iray ary mahazo hery, dia mitranga ao anaty rano sy ao amin'ny elektrôda tsirairay ireto fihetsika manaraka ireto.
Ao amin'ny cathode, ny H + sy ny elektrôna dia mitambatra hamokatra gazy hidrôzenina, fa ny anode kosa mamokatra oksizenina. Na izany aza, ity fomba ity dia tsara ho an'ny andrana momba ny siansa an-tsekoly, fa mba hamokarana hydrogène amin'ny indostrian'ny indostria, dia tsy maintsy omanina ny mekanika mahomby mety amin'ny famokarana lehibe. Izany dia "electrolysis polymer electrolyte membrane (PEM)".
Amin'ity fomba ity, ny membrane semipermeable polymère izay mamela ny fandalovan'ny ion hydrogène dia eo anelanelan'ny anode sy ny cathode. Rehefa arotsaka ao amin'ny anode an'ilay fitaovana ny rano, dia mivezivezy amin'ny membrane semipermeable mankany amin'ny cathode ny ion hydrogène vokarin'ny electrolysis, izay lasa hydrogène molekule. Amin'ny lafiny iray, ny ion oksizenina dia tsy afaka mandalo ny membrane semipermeable ary lasa molekiola oksizenina ao amin'ny anode.
Ao amin'ny electrolyse rano alkaline ihany koa, dia mamorona hidrôzenina sy oksizenina ianao amin'ny fanasarahana ny anode sy ny katoda amin'ny alalan'ny separator izay ahafahan'ny ion hydroxide mandalo ihany. Ankoatr'izay, misy fomba indostrialy toy ny electrolysis etona amin'ny hafanana.
Amin'ny fanatanterahana ireo dingana ireo amin'ny ambaratonga lehibe, dia azo atao ny mahazo hidrôzenina be dia be. Ao anatin'izany dingana izany dia misy oksizenina be dia be vokarina ihany koa (antsasaky ny habetsahan'ny hidrôzenina vokarina), mba tsy hisy fiantraikany ratsy amin'ny tontolo iainana raha avoaka any amin'ny atmosfera. Mila herinaratra be anefa ny electrolyse, ka azo amboarina ny hydrogène tsy misy karbônina raha misy herinaratra tsy mampiasa solika fôsily, toy ny turbine rivotra sy panneau solaire.
Afaka mahazo “hydrogène maitso” ianao amin'ny alalan'ny fanaovana électrolyse rano mampiasa angovo madio.
Misy ihany koa ny mpamokatra hydrogène ho an'ny famokarana lehibe an'io hydrogène maitso io. Amin'ny alàlan'ny fampiasana PEM ao amin'ny fizarana electrolyzer dia azo amboarina tsy tapaka ny hydrogène.
Hidrogen manga vita amin'ny solika fôsily
Inona àry no fomba hafa hanaovana hidrôzenina? Ny hydrogène dia misy amin'ny solika fôsily toy ny entona voajanahary sy arina toy ny zavatra hafa ankoatra ny rano. Diniho, ohatra, ny metanina (CH4), ny singa fototra amin'ny entona voajanahary. Misy atôma hidrôzenina efatra eto. Azonao atao ny maka hidrôzenina amin'ny alàlan'ny fanesorana an'io hydrogène io.
Ny iray amin'ireo dia dingana antsoina hoe "fanavaozana ny metanina etona" izay mampiasa etona. Ny raikipohy simika amin'ity fomba ity dia toy izao manaraka izao.
Araka ny hitanao dia azo alaina amin'ny molekiolan'ny metana tokana ny molekiola karbônina sy ny hidrôzenina.
Amin'izany fomba izany, ny hydrogène dia azo vokarina amin'ny alàlan'ny dingana toy ny "fanavaozana ny etona" sy ny "pyrolysis" amin'ny entona voajanahary sy arina. Ny "hydrogène manga" dia manondro ny hydrogène vokarina amin'izany fomba izany.
Amin'ity tranga ity anefa, ny monoxide karbônina sy ny gazy karbonika dia vokarina ho toy ny vokatra. Noho izany dia mila manodina azy ireo ianao alohan'ny hamoahana azy any amin'ny atmosfera. Ny gazy karbonika vokarin'ny vokatra, raha tsy tafaverina, dia lasa entona hidrôzenina, fantatra amin'ny anarana hoe "hydrogène grey".
Karazana singa inona ny hydrogène?
Ny hydrogène dia manana isa atomika 1 ary izy no singa voalohany amin'ny tabilao periodika.
Ny isan'ny atôma no lehibe indrindra eo amin'izao rehetra izao, izay mitentina 90% eo ho eo amin'ny singa rehetra eo amin'izao rehetra izao. Ny atôma kely indrindra misy proton sy elektrôna dia ny atoma hidrôzenina.
Ny hydrogène dia manana isotope roa misy neutron miraikitra amin'ny atiny. Ny "deuterium" iray mifatotra amin'ny neutron ary ny "tritium" mifatotra amin'ny neutron roa. Ireo ihany koa dia fitaovana ho an'ny famokarana herinaratra fusion.
Ao anatin'ny kintana iray toy ny masoandro, dia misy fusion nokleary avy amin'ny hidrôzenina mankany amin'ny hélium, izay loharanon-kery hamiratra ilay kintana.
Na izany aza, zara raha misy ny hydrogène toy ny entona eto an-tany. Ny hydrogène dia mamorona fitambarana miaraka amin'ny singa hafa toy ny rano, metana, amoniaka ary ethanol. Satria singa maivana ny hydrogène, 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 hydrogène? Ampiasao amin'ny fandoroana
Avy eo, ahoana no ampiasana ny “hydrogène”, izay nahasarika ny sain’izao tontolo izao ho loharanon-kery ho an’ny taranaka manaraka? Ampiasaina amin'ny fomba roa lehibe izy io: "combustion" sy "cellule solika". Andeha isika hanomboka amin'ny fampiasana ny "dorana".
Misy karazana setroka roa lehibe ampiasaina.
Ny voalohany dia toy ny solika rocket. Ny balafomanga H-IIA ao 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 mitambatra, ary ny angovo azo avy amin'ny hafanana amin'izany fotoana izany dia manafaingana ny fampidirana ireo molekiolan'ny rano vokarina, manidina eny amin'ny habakabaka. Na izany aza, noho ny maotera sarotra ara-teknika, afa-tsy ny Japana, ny Etazonia, Eoropa, Rosia, Shina ary India ihany no nahomby natambatra izany solika.
Ny faharoa dia ny famokarana herinaratra. Mampiasa ny fomba fampifangaroana ny hidrôzenina sy ny oksizenina ihany koa ny famokarana herinaratra entona mba hamokarana angovo. Amin'ny teny hafa, fomba iray mijery ny angovo mafana vokarin'ny hydrogène. Ao amin'ny tobim-pamokarana herinaratra mafana, ny hafanana avy amin'ny arina mirehitra, ny solika ary ny entona voajanahary dia mamoaka etona izay mitondra turbine. Raha hidrôzenina no ampiasaina ho loharanon'ny hafanana, dia tsy miandany amin'ny karbaona ny orinasa mpamokatra herinaratra.
Ahoana ny fampiasana hydrogène? Ampiasaina ho sela solika
Ny fomba iray hafa hampiasana ny hidrôzenina dia toy ny sela solika, izay mamadika mivantana ny hidrôzenina ho herinaratra. Indrindra indrindra, nanintona ny saina tany Japana ny Toyota tamin'ny filazana ny fiara misy hidrôzenina fa tsy fiara elektrika (EV) ho solon'ny fiara lasantsy ho ampahany amin'ny fiatrehana ny fiakaran'ny hafanana eran-tany.
Mifanohitra amin'izany kosa, manao ny dingana mivadika isika rehefa mampiditra ny fomba famokarana "hydrogène maitso". Ny raikipohy simika dia toy izao manaraka izao.
Ny hydrogène dia afaka miteraka rano (rano mafana na etona) eo am-pamokarana herinaratra, ary azo tombanana izany satria tsy mitondra enta-mavesatra ho an'ny tontolo iainana. Amin'ny lafiny iray, ity fomba ity dia manana fahaiza-manao famokarana herinaratra somary ambany amin'ny 30-40%, ary mitaky platinina ho toy ny catalyst, ka mitaky fandaniana fanampiny.
Amin'izao fotoana izao dia mampiasa cellule elektrôlyte polymère (PEFC) sy cellule solika phosphoric acid (PAFC) izahay. Indrindra indrindra, mampiasa PEFC ny fiara mitondra solika, ka azo antenaina hiparitaka any aoriana.
Azo antoka ve ny fitahirizana sy ny fitaterana hydrogène?
Amin'izao fotoana izao, heverinay fa azonao ny fomba nanaovana sy fampiasana ny gazy hydrogène. Dia ahoana no fitahirizanao an'io hydrogène io? Ahoana no ahazoanao azy amin'izay ilainao? Ahoana ny amin’ny fiarovana tamin’izany fotoana izany? Hazavainay.
Raha ny marina, ny hydrogène dia singa tena mampidi-doza ihany koa. Tamin’ny fiandohan’ny taonjato faha-20, dia nampiasa hidrôzenina ho entona izahay mba hitsingevana balaonina sy balaonina ary sambo fiaramanidina eny amin’ny lanitra, satria maivana be ilay izy. Tamin’ny 6 Mey 1937 anefa, tany New Jersey, Etazonia, dia nitranga ilay “fipoahan’ny sambo Hindenburg”.
Hatramin’ny nisian’ny loza dia fantatra fa mampidi-doza ny entona hidrôzenina. Indrindra fa rehefa mirehitra izy, dia hipoaka mafy miaraka amin'ny oksizenina. Noho izany, dia tena ilaina ny “fanalavirana ny oksizenina” na ny “fanalavirana ny hafanana”.
Rehefa avy nandray ireo fepetra ireo izahay dia nahita fomba fandefasana entana.
Ny hydrogène dia entona amin'ny mari-pana ao amin'ny efitrano, ka na dia mbola entona aza izy dia tena goavana. Ny fomba voalohany dia ny fanerena mafy sy manindry toy ny cylinder rehefa manamboatra zava-pisotro misy karbona. Manomàna fiara mifono vy manokana ary tehirizo ao anatin'ny fepetra avo lenta toy ny 45Mpa.
Toyota, izay mamolavola fiara mandeha amin'ny solika (FCV), dia manamboatra tanky hydrogène tosidra avo lenta izay mahazaka tsindry 70 MPa.
Ny fomba iray hafa dia ny mangatsiatsiaka hatramin'ny -253 ° C mba hahatonga ny hydrogène ranon-javatra, ary mitahiry sy mitondra azy ao anaty fiara mifono hafanana manokana. Tahaka ny LNG (gaz naturel liquefié) rehefa manafatra entona voajanahary avy any ivelany, ny hydrogène dia liquefié mandritra ny fitaterana, ka mampihena ny habetsaky ny entona ao aminy ho 1/800. Tamin'ny taona 2020, nahavita ny mpitatitra hydrogène ranoka voalohany eran-tany izahay. Tsy mety amin’ny fiara mitondra solika anefa io fomba fiasa io satria mitaky angovo be ny hatsiaka.
Misy fomba fitahirizana sy fandefasana ao anaty fiara mifono vy tahaka izao, fa mamolavola fomba hafa fitahirizana hidrôzenina ihany koa izahay.
Ny fomba fitehirizana dia ny fampiasana hidrôzenina fitehirizana alloys. Ny hydrogène dia manana fananana metaly miditra sy manimba azy ireo. Ity dia toro-hevitra momba ny fampandrosoana izay novolavolaina tany Etazonia tamin'ny taona 1960. JJ Reilly et al. Nasehon'ny fanandramana fa azo tehirizina sy avoaka amin'ny alalan'ny firaka misy magnesium sy vanadium ny hydrogène.
Taorian’izay, dia nahavita namorona akora iray izy, toy ny palladium, izay afaka mitroka hidrôzenina avo 935 heny noho ny habeny.
Ny tombony amin'ny fampiasana an'io firaka io dia ny fisorohana ny lozam-pifamoivoizana amin'ny hidrôzenina (indrindra ny lozam-pifamoivoizana). Noho izany dia azo tehirizina sy taterina tsara izy io. Na izany aza, raha tsy mitandrina ianao ka mamela azy ao amin'ny tontolo tsy mety, dia afaka mamoaka entona hidrôzenina rehefa mandeha ny fotoana, ny fitehirizana ny hydrogène. Eny, na ny pitik'afo kely aza dia mety hiteraka lozam-pifamoivoizana, koa mitandrema.
Izy io koa dia manana ny fatiantoka fa ny fiverimberenan'ny hidrôzenina absorption sy ny desorption dia mitarika ho amin'ny embrittlement ary mampihena ny tahan'ny hisakana ny hydrogène.
Ny iray hafa dia ny fampiasana fantsona. Misy ny fepetra tsy maintsy atao tsindrin-tsakafo sy tsindrin-tsakafo kely mba hisorohana ny fahapotehan'ny fantsona, fa ny tombony dia azo ampiasaina ny fantsona misy entona. Ny Tokyo Gas dia nanao asa fanorenana ny Harumi FLAG, tamin'ny fampiasana fantsona entona an-tanàn-dehibe mba hamatsiana ny hidrôzenina amin'ny sela solika.
Future Society Noforonin'ny Hydrogen Energy
Farany, andeha hojerentsika ny anjara asan'ny hydrogène eo amin'ny fiaraha-monina.
Ny tena zava-dehibe dia te hampiroborobo fiaraha-monina tsy misy karbônina izahay, mampiasa hydrogène izahay hamokarana herinaratra fa tsy ho angovo hafanana.
Ho solon'ny tobim-pamokarana herinaratra mafana, ny tokantrano sasany dia nampiditra rafitra toy ny ENE-FARM, izay mampiasa hydrogène azo avy amin'ny fanavaozana ny entona voajanahary mba hamokarana herinaratra ilaina. Na izany aza, mbola mipetraka ny fanontaniana ny amin'ny tokony hatao amin'ny vokatra avy amin'ny dingana fanavaozana.
Amin'ny ho avy, raha mitombo ny fihodin'ny hidrôzenina mihitsy, toy ny fampitomboana ny isan'ny toby fandoroana solika, dia azo atao ny mampiasa herinaratra nefa tsy mamoaka gazy karbonika. Ny herinaratra dia mamokatra hydrogène maitso, mazava ho azy, ka mampiasa herinaratra avy amin'ny tara-masoandro na rivotra. Ny hery ampiasaina amin'ny electrolyse dia tokony ho hery manafoana ny habetsaky ny famokarana herinaratra na mameno ny bateria azo averina rehefa misy hery ambonimbony avy amin'ny angovo voajanahary. Amin'ny teny hafa, ny hydrogène dia mitovy amin'ny bateria azo averina. Raha mitranga izany, dia ho azo atao ny mampihena ny famokarana herinaratra mafana. Manatona haingana ny andro hanjavonan'ny motera fandoroana anatiny amin'ny fiara.
Azo alaina amin'ny lalana hafa koa ny hydrogène. Raha ny marina, ny hydrogène dia mbola vokatra avy amin'ny famokarana soda caustic. Ankoatra ny zavatra hafa, dia vokatra avy amin'ny famokarana coke amin'ny fanamboarana vy. Raha mametraka ity hydrogène ity amin'ny fizarana ianao dia afaka mahazo loharano maro. Ny gazy hydrogène vokarina amin'izany fomba izany dia omen'ny toby hydrogène ihany koa.
Andeha hojerentsika ny ho avy. Ny habetsaky ny angovo very dia olana amin'ny fomba fampitana izay mampiasa tariby hamatsy herinaratra. Noho izany, amin'ny ho avy, dia hampiasa ny hydrogène aterina amin'ny alàlan'ny fantsona izahay, toy ny tanky asidra karbônika ampiasaina amin'ny fanamboarana zava-pisotro misy karbona, ary hividy tanky hydrogène ao an-trano hamokarana herinaratra ho an'ny tokantrano tsirairay. Lasa mahazatra ny fitaovana finday mandeha amin'ny bateria hydrogène. Mahaliana ny mahita ny hoavy toy izany.
Fotoana fandefasana: Jun-08-2023
