hydrogen logo
hydrogen logo text
VODIK

the OFFICIAL

RH2EC – 2021
Solar hydrogen technologies
Vodikova tehnologija

VODIK

Proizvodnja vodika

Danas se vodik uglavnom proizvodi reformiranjem ugljikovodika vodenom parom i elektrolizom vode. Iako je proizvodnja vodika reformiranjem tri puta jeftinija u odnosu na elektrolizu, glavni nedostatak ovakvog procesa je popratna štetna emisija ugljikovog dioksida (CO2).

Znanstvena istraživanja upravo su fokusirana na sustavima koji koriste direktne metode proizvodnje vodika bez popratnih emisija CO2, a tu svakako najveću ulogu igra upravo proces razlaganja vode koje ima u dovoljnim količinama.

Od tehnika proizvodnje vodika razlaganjem vode najpoznatije su elektroliza vode, termokemijsko razlaganje vode i biofotoliza vode. Od ostalih tehnika tu je mehano – katalitičko razlaganje vode, plazmoliza, magnetoliza i radioliza vode, te fotoelektroliza.

Pohrana vodika

Pohrana vodika dijeli se na masovnu (stacionarnu) i mobilnu (za vozila). Učinkovita pohrana vodika ključ je šireg prihvaćanja vodikovih tehnologija općenito.

Također, pohrana vodika dijeli se na još dvije kategorije:

5

prva kategorija je atomarna pohrana vodika gdje materijal zahtijeva povrativo razlaganje molekula vodika u atome vodika i vezivanje istih atoma s rešetkom medija za pohranu;

5

druga kategorija je molekularna pohrana vodika u površinu materijala koji ima značajku mikro poroznosti. Pohrana molekula vodika ostvaruje se pomoću površinskih sila. Takvi materijali uključuju strukture nano cjevčica i nano roščića koji mogu imati različite dimenzije, oblike i modifikacije površina.

Otpuštanje vodika iz medija za pohranu ostvaruje se, osim tlakom, i povećavanjem temperature metalnog hidrida. Kod kemijskih hidrida vodik se može ponovno otpustiti samo kemijskom reakcijom s drugom tvari, npr. vodom.

Distribucija vodika

Vodik može biti distribuiran cjevovodima kojih već ima stotine kilometara diljem Europe i Sjedinjenih Američkih Država (SAD). Zatim može biti komprimiran u nadzemne i podzemne spremnike pod tlakom. Također ga se može ukapljivati i pohranjivati u kriogenim spremnicima.

U praksi postoji pohrana vodika na velikoj skali u blizini postrojenja za njegovu proizvodnju kao i pohrana na maloj skali na posebnim vozilima za distribuciju vodika u komprimiranoj i tekućoj formi. Automobili na vodikove gorivne članke imaju manje spremnike što je posebno područje interesa zbog njihovog velikog udjela u globalnoj potrošnji energije za transport.

Korištenje vodika

Vodik se može koristiti kao gorivo u motorima s unutarnjim izgaranjem i plinskim turbinama, a može ga se i miješati s prirodnim plinom i spaljivati na gorionicima generatora pare. Također je moguća njegova primjena u kemijskoj industriji i kućanstvima. No, najatraktivnija tehnika je korištenje vodika u gorivnim člancima.

Glavni produkt procesa u gorivnom članku je električna energija uz toplinu i vodu kao nus produktima (voda se dalje može koristiti za proces elektrolize u sustavu elektrolizatora – zatvoreni kružni proces vodika u prirodi).

Dakle, izbjegnut je međukorak s pretvorbom u mehaničku energiju. Potencijal primjene vodikovih gorivnih članaka prisutan je na svim područjima gdje postoji potreba za energijom.

Teorijska učinkovitost vodikovih gorivnih članaka ide i preko 83 %. Veliki izazov u primjeni gorivnih članaka je kako održavati njihovu učinkovitost tijekom zadanog broja radnih sati. No, razvojna istraživanja imaju stalni uzlazni tijek pa se u kratkom roku mogu očekivati značajna poboljšanja.

%

Teorijska učinkovitost vodikovih gorivnih članaka

Trenutno stanje i perspektive

S obzirom na svijest o globalnom zatopljenju i važnosti zaštite okoliša, trendovi na tržištu danas su takvi da je vodik sastavni dio gotovo svih energetskih strategija i direktiva. Znanstvena istraživanja vodikovih gorivnih članaka u sprezi s obnovljivim izvorima energije, demonstracijski projekti i njihova primjena prisutni su u svim okvirnim programima Europske unije (EU) kao jedna od sedam ključnih tehnologija 21. stoljeća. Tehnologija se u razvijenom svijetu razvija eksponencijalno i ona je u političkom fokusu jer je to uvjet opstanka i zadržavanja postojećih globalnih pozicija gospodarstva jedne države.

Tako je EU je izdala direktivu po kojoj se mora osigurati protočnost vozila na vodik na način da se osigura punjenje vodika svakih 300 km do 2025. godine.

Velike svjetske naftne kompanije i automobilska industrija podupiru takav razvoj događaja jer se već prilično jasno razabire kraj naftne ere (ne toliko zbog nedostatka rezervi koliko zbog ugrožavanja okoliša).

Milijarde dolara već su potrošene za istraživanja i razvoj vodikovih gorivnih članaka koja su uz privatni sektor financirale vlade EU, SAD-a, Kanade i Japana. Zato je važno da se ta new age tehnologija na vrijeme prihvati i uvrsti u energetsku strategiju RH.

Uzmemo li u obzir milijunske brojke motoriziranih turista, koji će kod nas dolaziti sve više koristeći električna vozila, potpuno je jasno da treba ubrzati postavljanje punionica i za električna vozila na vodikove gorivne članke i na baterije.