selvom brint tegner sig for omkring 75% af universets masse, var det uskadelige lille Element 1 i det periodiske system ikke let at opdage.
tilbage i 1671 var en irsk kemiker ved navn Robert Boyle den første til kunstigt at producere den ekstremt lette og brændbare gas, mens han eksperimenterede med jern og syrer. Men hverken han eller flere andre forskere, der producerede brint i løbet af de følgende næsten hundrede år, indså, at gassen var et særskilt element.
derefter opdagede den britiske videnskabsmand Henry Cavendish i 1766, at brint var et “diskret stof”, hvilket betyder et eget element. Han kaldte gassen ” brændbar luft “og spekulerede i, at den faktisk var identisk med et hypotetisk stof kaldet” phlogiston”, der stammer fra oldgræsk og beskriver et Brandlignende element frigivet under forbrænding. Cavendish, der normalt får æren for opdagelsen, fandt også ud i 1781, at gassen producerede vand, når den blev brændt.
men hydrogen fik sit egentlige navn af en anden videnskabsmand, den franske kemiker Antoine Lavoisier. Han afledte det fra det græske udtryk for vand, hydro og ordet gener, hvilket betyder skaber, fordi brint “skaber vand”, når det brænder.
hvad er farven på hydrogen?
gassen er farveløs, kan du straks sige, hvilket selvfølgelig er sandt. Men da brint er hyped som den hellige gral af den grønne energiovergang, gav forskerne det tre yderligere farver for at beskrive, hvor gassen faktisk kommer fra.
der er “gråt brint”, der produceres ved hjælp af naturgas. Desværre for Moder Natur forårsager processen — meget anvendt i den petrokemiske og gødningsindustri — betydelige kulstofemissioner. På globalt plan er grå brint ansvarlig for næsten 2% af verdens emissioner.
for det andet og med et mindre økologisk fodaftryk er der “blåt brint.”Det er også baseret på naturgas, men indeholder CO2, der er hentet fra en ny teknologi kaldet Carbon Capture and Storage (CCS), som sigter mod at fange kulstofemissioner, der normalt ville gå i luften og opvarme atmosfæren.
og endelig har vi “grønt brint”, som er produktet af elektrolyse af vand ved hjælp af vedvarende elektricitet, hvor netto kulstofemissioner er tæt på nul. Den åbenlyse store fordel ved grønt brint er, at det kan absorbere overskydende elektricitet, når udbuddet af vind-og solenergi overstiger efterspørgslen. Det ville fungere til meget lave og endda negative elpriser, hvilket gør en god forretningssag til produktion, når mere og mere vedvarende energi kommer online.
fysikken og kemien bag grundstoffet 1
Hydrogen menes at være et af tre grundstoffer produceret i det såkaldte Big Bang, de andre er helium og lithium. Det er det mest rigelige element i universet, der udgør 75% af det normale stof efter masse og mere end 90% efter antal atomer. Livet kan ikke eksistere uden brint, fordi det er i næsten alle molekyler i levende ting.
Hydrogen er nr. 1 i det periodiske system, men kan det også være nr. 1, når det kommer til at begrænse miljøforurening?
vi skylder det meste af energien på vores planet til brint på grund af solens nukleare brande, der omdanner brint til helium, der frigiver enorme mængder energi. Menneskehedens første kædereaktionseksperiment blev udført under anvendelse af en blanding af brintgasser og chlor. I 1913 udløste den tyske kemiker Bodenstein kædereaktionen i blandingen — år før den første nukleare kædereaktion blev opdaget.
Hydrogen er det enkleste atom muligt. Den har kun en proton i kernen, som kun er kredset af en elektron. Det er det eneste element, der ikke har nogen neutroner. Flydende brint har den laveste densitet af enhver væske, mens krystallinsk brint har den laveste densitet af ethvert krystallinsk fast stof. Det reagerer eksplosivt med elementerne ilt, klor og fluor.
Antihydrogen er det eneste antimatterelement, der er lavet hidtil. Forskere ved CERN-partikelacceleratoren syntetiserede atomer af antihydrogen i op til 17 minutter og opdagede, at hvert antihydrogenatom indeholder en positron (positivt ladet version af elektronen), der kredser om en antiproton (negativt ladet version af protonen).
Tyskland vender sig til ren brintenergi for at nå grønne mål
utrolig alsidig
i den petrokemiske industri anvendes store mængder brint til opgradering af fossile brændstoffer, især i en proces kaldet hydroafsvovling, der bruges til at adskille svovlet i brændslerne.
desuden er der en proces kaldet hydrogenering og betyder, at hydrogen tilsættes til forskellige stoffer for at omdanne for eksempel umættede fedtstoffer og olier i margariner til mættede. Når det kombineres med nitrogen, bruges brint til at fremstille ammoniak til gødning, og den alsidige gas kan endda reducere malm til metaller.
på grund af dets mange gunstige egenskaber, herunder lav densitet og viskositet samt den højeste specifikke varmeledningsevne for alle gasser, er brint et perfekt kølemiddel i kraftværksgeneratorer.
i halvlederindustrien anvendes brint til at mætte såkaldte brudte eller “dinglende” bindinger af amorft silicium og amorft kulstof, der hjælper med at stabilisere materialegenskaber.
ikke at glemme brint som energikilde. Eksperter er enige om, at vi stadig er årtier væk fra at bruge gassen til dette formål, fordi den kun kan spille en rolle i den hypotetiske sammenhæng med kommerciel kernefusionskraftproduktion, en teknologi, der i øjeblikket er langt fra implementering. Solens energi kommer også fra nuklear fusion af brint, men denne proces har hidtil været vanskelig at opnå på en kontrolleret måde på jorden.
en rolle i fremtiden efter kulstof?
desværre kræver produktion af elementært brint mere energi, end der opnås ved at brænde det. Enhedsvolumen er betydeligt mindre end traditionelle fossile brændstoffer.
men på baggrund af den globale indsats for at afbøde klimaændringer diskuteres “grønt brint” bredt som en mulig fremtidig bærer af energi, der kan sænke drivhusgasemissionerne.
i transport kan brændselsceller, der omdanner brint og ilt direkte til elektricitet, erstatte forbrændingsmotoren og endda udligne de fleste ulemper ved batteridrevne biler som rækkevidde og opladningstider. For tunge lastbiler ser teknologien ud til at være det eneste kommercielt levedygtige kulstoffattige alternativ til traditionelle brændstoffer, også inden for jernbanetransport.
grøn brint kan også opbevares, distribueres og bruges som råmateriale til stationær kraft og industri-og fremstillingssektorer som stålfremstilling.
men på trods af at det er en lovende energibærer i et energisystem med lavt kulstofindhold, står grøn brint stadig over for betydelige tekniske og kommercielle udfordringer. Dens ulemper som svag energieffektivitet og enorme infrastrukturkrav kan være overvældende uden for nogle få kerneanvendelser.