deși hidrogenul reprezintă aproximativ 75% din masa universului, micul element inofensiv 1 din tabelul periodic nu a fost ușor de descoperit.
în 1671, un chimist irlandez pe nume Robert Boyle a fost primul care a produs artificial gazul extrem de ușor și inflamabil în timp ce experimenta cu fier și acizi. Dar nici el, nici alți câțiva oameni de știință, care au produs hidrogen în următorii aproape o sută de ani, nu și-au dat seama că gazul era un element separat.
apoi, în 1766, omul de știință britanic Henry Cavendish a descoperit că hidrogenul era o „substanță discretă”, adică un element propriu. El a numit gazul ” aer inflamabil „și a speculat că este de fapt identic cu o substanță ipotetică numită” flogiston”, care derivă din greaca antică și descrie un element asemănător focului eliberat în timpul arderii. Cavendish, căruia i se acordă de obicei credit pentru descoperire, a aflat, de asemenea, în 1781 că gazul a produs apă atunci când a fost ars.
dar hidrogenului i s-a dat numele real de către un alt om de știință, chimistul francez Antoine Lavoisier. El a derivat-o din termenul grecesc pentru apă, hidro și cuvântul gene, adică creator, deoarece hidrogenul „creează apă” atunci când arde.
care este culoarea hidrogenului?
gazul este incolor, s-ar putea spune imediat, ceea ce este adevărat, desigur. Dar, pe măsură ce hidrogenul este considerat sfântul graal al tranziției energiei verzi, oamenii de știință i-au dat trei culori suplimentare pentru a descrie de unde provine gazul.
există „hidrogen gri”, care este produs folosind gaze naturale. Din păcate pentru mama natură, procesul — utilizat pe scară largă în industria petrochimică și a îngrășămintelor-provoacă emisii semnificative de carbon. La scară globală, hidrogenul gri este responsabil pentru aproape 2% din emisiile globale.
în al doilea rând, și cu o amprentă ecologică mai mică, există „hidrogen albastru.”Se bazează, de asemenea, pe gaze naturale, dar conține CO2 obținut dintr-o nouă tehnologie numită captarea și stocarea carbonului (CCS), care are ca scop captarea emisiilor de carbon care ar intra în mod normal în aer și ar încălzi atmosfera.
și, în cele din urmă, avem „hidrogen verde”, care este produsul electrolizei apei folosind electricitate regenerabilă, emisiile nete de carbon fiind aproape de zero. Marele avantaj evident al hidrogenului verde este că poate absorbi excesul de energie electrică atunci când furnizarea de energie eoliană și solară depășește cererea. Ar funcționa la prețuri foarte mici și chiar negative la energia electrică, ceea ce ar face un mare caz de afaceri pentru producție atunci când din ce în ce mai multă energie regenerabilă va veni online.
fizica și chimia din spatele elementului 1
hidrogenul este considerat a fi unul dintre cele trei elemente produse în așa-numitul Big Bang, celelalte fiind heliul și litiul. Este cel mai abundent element din univers, reprezentând 75% din materia normală în masă și mai mult de 90% din numărul de atomi. Viața nu poate exista fără hidrogen, deoarece se află în aproape toate moleculele din ființele vii.
hidrogenul este numărul 1 în tabelul periodic, dar poate fi și numărul 1 când vine vorba de reducerea poluării mediului?
datorăm cea mai mare parte a energiei de pe planeta noastră hidrogenului, datorită incendiilor nucleare ale soarelui care transformă hidrogenul în heliu eliberând cantități masive de energie. Primul experiment de reacție în lanț a omenirii a fost realizat folosind un amestec de gaze de hidrogen și clor. În 1913, chimistul German Max Bodenstein a declanșat reacția în lanț în amestec — cu ani înainte de descoperirea primei reacții nucleare în lanț.
hidrogenul este cel mai simplu atom posibil. Are un singur proton în nucleu, care este orbitat de un singur electron. Este singurul element care nu are neutroni. Hidrogenul lichid are cea mai mică densitate a oricărui lichid, în timp ce hidrogenul cristalin are cea mai mică densitate a oricărui solid cristalin. Reacționează exploziv cu elementele oxigen, clor și fluor.
Antihidrogenul este singurul element antimaterie care a fost creat până acum. Oamenii de știință de la acceleratorul de particule CERN din Elveția au sintetizat atomi de antihidrogen timp de până la 17 minute, descoperind că fiecare atom de antihidrogen conține un pozitron (versiunea încărcată pozitiv a electronului) care orbitează un antiproton (versiunea încărcată negativ a protonului).
Germania apelează la energia curată pe bază de hidrogen pentru a-și atinge obiectivele ecologice
incredibil de versatil
în industria petrochimică, cantități mari de hidrogen sunt utilizate în modernizarea combustibililor fosili, în special într-un proces numit hidrodesulfurare folosit pentru a separa sulful din combustibili.
mai mult, există un proces numit hidrogenare și înseamnă că hidrogenul este adăugat la diferite substanțe pentru a transforma, de exemplu, grăsimile nesaturate și uleiurile din margarine în cele saturate. Atunci când este combinat cu azot, hidrogenul este utilizat pentru a face amoniac pentru îngrășăminte, iar gazul versatil poate chiar reduce minereurile la metale.
datorită numeroaselor sale proprietăți favorabile, inclusiv densitate scăzută și vâscozitate, precum și cea mai mare conductivitate termică specifică a tuturor gazelor, hidrogenul este un lichid de răcire perfect în generatoarele centralelor electrice.
în industria semiconductorilor, hidrogenul este folosit pentru a satura așa-numitele legături rupte sau” atârnate ” de siliciu amorf și carbon amorf care ajută la stabilizarea proprietăților materialului.
să nu uităm hidrogenul ca sursă de energie. Experții sunt de acord că suntem încă la zeci de ani distanță de utilizarea gazului în acest scop, deoarece nu poate juca un rol decât în contextul ipotetic al generării de energie nucleară comercială de fuziune, o tehnologie în prezent departe de implementare. Energia soarelui provine și din fuziunea nucleară a hidrogenului, dar acest proces a fost dificil de realizat într-o manieră controlată pe pământ până acum.
un rol în viitorul post-carbon?
din păcate, producerea hidrogenului elementar necesită mai multă energie decât se obține prin arderea acestuia. Mai mult, densitatea energetică pe unitatea de volum este semnificativ mai mică decât cea a combustibililor fosili tradiționali.
dar pe fondul eforturilor globale de atenuare a schimbărilor climatice, „hidrogenul verde” este discutat pe larg ca un posibil viitor purtător de energie care ar putea reduce emisiile de gaze cu efect de seră.
în transport, celulele de combustibil, care transformă hidrogenul și oxigenul direct în electricitate, ar putea înlocui motorul cu combustie și chiar compensa majoritatea dezavantajelor mașinilor alimentate cu baterii, cum ar fi autonomia și timpii de reîncărcare. Pentru camioanele grele, tehnologia pare a fi singura alternativă viabilă din punct de vedere comercial cu emisii reduse de carbon la combustibilii tradiționali, de asemenea în transportul feroviar.
hidrogenul verde poate fi, de asemenea, stocat, distribuit și utilizat ca materie primă pentru energie staționară și sectoare industriale și de producție, cum ar fi fabricarea oțelului.
dar, în ciuda faptului că este un purtător de energie promițător într-un sistem energetic cu emisii reduse de carbon, hidrogenul verde se confruntă în continuare cu provocări tehnice și comerciale semnificative. Dezavantajele sale, cum ar fi eficiența energetică slabă și cerințele uriașe de infrastructură, ar putea fi copleșitoare în afara câtorva utilizări de bază.