ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ ΝΕΑ

Ημέρα του Περιβάλλοντος – Το μέλλον του πλανήτη στηρίζεται στο Υδρογόνο

unnamed
Γράφει ο Κωνσταντίνος Λυχναρόπουλος, Επιθεωρητής Διασφάλισης Ποιότητας, Περιβάλλοντος, Ασφάλειας και Υγείας και Μεταπτυχιακός φοιτητής στην “Ανάλυση και Διαχείριση Ενεργειακών Συστημάτων” του τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών, Πανεπιστημίου Θεσσαλίας.
Το τελευταίο διάστημα, η αναφορά στο άχρωμο, άοσμο, άγευστο, μη τοξικό και πολύ εύφλεκτο διατομικό αέριο γίνεται όλο και πιο συχνή. Ήδη έχουν δημιουργηθεί υποστηρικτές και πολέμιοι της χρήσης του, παραθέτοντας επιστημονικά και πνευματιστικά στοιχεία για να υποστηρίξουν τη γνώμη τους, αλλά στο παρόν άρθρο δεν θα ασχοληθούμε με αυτού του είδους την ανάλυση.
Στα τέλη του Μαΐου 2022, παρουσίασα μαζί με το συμφοιτητή μου Ανδρέα Διονυσόπουλο, Πτυχιούχο Μηχανικό Οχημάτων Τ.Ε. για την ενεργειακή αξιοποίηση του υδρογόνου, περιγράφοντας τη συμπεριφορά του με τα υπόλοιπα υλικά, τους τρόπους παραγωγής του και τις εφαρμογές αξιοποίησής του. Το πιο σημαντικό στοιχείο που εξιτάρει την φαντασία και κεντρίζει το ενδιαφέρον είναι πως αυτό το απλούστατο γνωστό άτομο, το άτομο του υδρογόνου είχε σημαντική θεωρητική εφαρμογή και χρησιμοποιήθηκε στην ανάπτυξη της ατομικής θεωρίας. Η δυνατότητά του να δημιουργεί δεσμούς και να βρίσκεται εύκολα σε υψηλή ενεργειακή κατάσταση, το κατέστησαν νευραλγικής σημασίας στην ανάπτυξη της Κβαντομηχανικής. Απίθανο!
Το αέριο υδρογόνο είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και καίγεται στον αέρα σε συγκέντρωση από 4-75% κατ’ όγκο.
Η θερμοκρασία αυτανάφλεξης είναι 500°C. Οι φλόγες του υδρογόνου είναι σχεδόν αόρατες με γυμνό μάτι, γι’ αυτό απαιτείται η χρήση ανιχνευτή φλόγας στα σημεία που χρησιμοποιείται (στη συντριβή του γερμανικού επιβατικού αεροπλοίου LZ-129 Hindenburg της εταιρείας Zeppelin GmbH, ξέσπασε πυρκαγιά που δεν μπορούσαν να δουν, μέχρι που αναφλέχθηκαν κι άλλα καύσιμα υλικά που έδωσαν ορατή φλόγα).
Το υδρογόνο υπάρχει σε μεγάλη αφθονία στα άστρα και στους γιγάντιους αεριώδεις πλανήτες, με τη μορφή του ατομικού υδρογόνου και σε κατάσταση πλάσματος (τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια δεν συνυπάρχουν, παράγοντας φως όπως αυτό του Ήλιου και των άλλων αστέρων).
Στη Γη, το στοιχειακό υδρογόνο το βρίσκουμε μόνο μέσω άλλων ενώσεων. Μόνο του δεν ανιχνεύεται εύκολα, επειδή είναι πολύ ελαφρύ αέριο και διαφεύγει από την ατμόσφαιρα του πλανήτη, έξω στο διάστημα.
Η χρήση του υδρογόνου δεν είναι καινούργια. Ήδη μεγάλες ποσότητες χρησιμοποιούνται στις πετροχημικές και χημικές βιομηχανίες για την επεξεργασία ορυκτών καυσίμων, για την παραγωγή αμμωνίας, για την παραγωγή λιπαρών και ελαιοειδών προϊόντων τύπου μαργαρίνης, για την παραγωγή μεθανόλης και υδροχλωρικού οξέος. Φαίνονται πολλά; Και δεν τελειώσαμε… Χρησιμοποιείται ως προστατευτικό αέριο σε συγκολλήσεις, ως ψυκτικός στροφέας σε ηλεκτρογεννήτριες, ως ψυκτικό μέσο στην κρυογενική έρευνα αντί του υγρού αζώτου, ως επιβραδυντής νετρονίων σε εφαρμογές πυρηνικής σχάσης και ένα σωρό άλλες εφαρμογές.
Η πιο σημαντική εφαρμογή του υδρογόνου είναι η κατανάλωσή του σε συσκευές και μηχανήματα που υποστηρίζουν την ανθρώπινη επιβίωση και διαβίωση. Αναφέρομαι στην παραγωγή ενέργειας που μπορεί να μετατραπεί σε αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας και σε παραγωγή ισχύος για την κίνηση και μετακίνηση αντικειμένων.
Αρχικά, πρέπει να γνωρίζεις ότι το υδρογόνο δεν είναι πηγή ενέργειας. Είναι ένας “φορέας ενέργειας”. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια που θα καταναλώσουμε για να παράγουμε το υδρογόνο, θα είναι και η ενέργεια που θα μεταφέρουμε από την καύση του για να παράγουμε ισχύ και θερμότητα. Και ο σκοπός του άρθρου είναι η ευαισθητοποίηση του κοινού ως προς την παραγωγή υδρογόνου από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας. Διαφορετικά δεν αξίζει η συζήτηση για την παραγωγή και την εφαρμογή του.
Το μεγαλύτερο ποσοστό εταιρειών που το παράγουν, καταναλώνουν φυσικό αέριο ή αεριοποιούν άνθρακα. Οι πιο καθαρές εφαρμογές παραγωγής του υδρογόνου είναι μέσω αξιοποίησης της βιομάζας, με φωτοηλεκτρόλυση, με βιολογική παραγωγή, με διάσπαση του νερού σε υψηλή θερμοκρασία και με ηλεκτρόλυση του νερού μέσω ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Ο τελευταίος τρόπος παραγωγής είναι αυτός που αναγνωρίζουμε και επικροτούμε με το συμφοιτητή μου κ.Διονυσόπουλο, σύμφωνα με την παρουσίαση που κάναμε. Η ηλεκτρόλυση του νερού για την παραγωγή υδρογόνου έχει μια ενδιαφέρουσα και αξιοσημείωτη συμπεριφορά: Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία ηλεκτρόλυσης, τόσο μειώνεται η ενέργεια που καταναλώνει για την παραγωγή υδρογόνου. Φοβερό!
Μόλις το 4% της παγκόσμιας παραγωγής υδρογόνου παράγεται από ηλεκτρόλυση του νερού. Αυτή η διεργασία είναι ήδη οικονομικά αποδοτική για την παραγωγή υπερκάθαρου υδρογόνου σε μικρές ποσότητες. Για παραγωγή μεγαλύτερης κλίμακας, η εφαρμογή παραμένει ακριβή λόγω της ακριβής απαιτούμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν το κόστος της μειωθεί και διασφαλιστεί η ακεραιότητα των συστημάτων αποθήκευσης υδρογόνου, αυτό το απλούστατο αέριο θα μπορεί να τροφοδοτήσει τις “κυψέλες καυσίμου” που μετατρέπουν το υδρογόνο σε ηλεκτρικό ρεύμα και νερό. Και το ηλεκτρικό ρεύμα είναι το απαιτούμενο για τη λειτουργία των ηλεκτρικών οχημάτων και μηχανημάτων. Προς το παρόν, εφαρμογές χρήσης υπερκάθαρου υδρογόνου ή οξυδρογονωμένου καυσίμου* έχουν λάβει μέρος στον “αγώνα” της εξοικονόμησης κατανάλωσης ορυκτών καυσίμων στην αυτοκίνηση, με αποτέλεσμα την ποσοστιαία μείωση καύσης τους ή την παντελή απεξάρτηση από αυτά.
*Οξυδρογόνωση καυσίμου: Με τον όρο οξυδρογόνωση του καυσίμου χαρακτηρίζουμε τον εμπλουτισμό ενός μίγματος καύσης, υπό υψηλή πίεση, με πολλαπλάσια ζευγάρια διατομικού υδρογόνου και με πολλαπλάσια διατομικού οξυγόνου, ως παράγωγα ηλεκτρόλυσης αλκαλικού ηλεκτρολύτη (Λυχναρόπουλος Κ., 19 Ιουνίου 2021)
Τι ζητούμε; Βιώσιμη ηλεκτρόλυση. Το υδρογόνο να παράγεται επιτόπου και κατά παραγγελία. Να μην απαιτείται ούτε η μεταφορά του, ούτε η αποθήκευσή του σε δεξαμενές υψηλής πίεσης. Η ηλεκτρόλυση από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ή από μεθόδους που τα πλεονεκτήματα είναι πολύ περισσότερα από την υποβάθμιση (οξυδρογόνωση της βενζίνης και του πετρελαίου) μπορούν να οδηγήσουν σε καθαρό κύκλο υδρογόνου. Ακόμα πιο βιώσιμη είναι η χρήση του οξυγόνου ως παραπροϊόν της ηλεκτρόλυσης, αν πωληθεί σε εταιρείες που το χρειάζονται.
Σας παρουσιάζουμε ένα ενδεικτικό διάγραμμα για παραγωγή υδρογόνου στο σπίτι. Όλα τα υλικά βρίσκονται εύκολα στο εμπόριο. Η εικονιζόμενη Αλκαλική Συσκευή Ηλεκτρόλυσης παράγεται στο Βόλο και το εικονιζόμενο Γκαζόμετρο παράγεται στην Αγγλία. Η παραγωγή υδρογόνου στο σπίτι ή στο αυτοκίνητο, απαιτεί μελέτη και ουδεμία ευθύνη φέρουμε αν κάποιος δοκιμάσει την κατασκευή του διαγράμματος, χωρίς να προϋπολογίσει τα θέματα ασφαλείας.

 

Διαβάστε τις ειδήσεις του TheNewspaper στο Google News
Μπείτε στην ομάδα μας στο Viber για πιο γρήγορη ενημέρωση

error: Content is protected !!