Habang ang presyo ng mga renewable enerhiya patak at imbakan teknolohiya mature, haydrodyen gasolina ay pagguhit ng sariwang pansin.

Si Jorgo Chatzimarkakis ay nagpapaputok ng kanyang hydrogen fuel-cell car sa isa sa 50-plus refueling stations nakakalat sa paligid ng Germany kapag ang isang driver ng Tesla, na nag-recharging ng kanyang sariling kotse, ay lumapit.

Ang lalaki ay nasasabik na makita ang isang hydrogen-powered na kotse sa aksyon, at ay puno ng mga tanong. Chatzimarkakis, na pangkalahatang kalihim ng Hydrogen Europe, ay masaya na sagutin sila, at ang dalawa ay nagsalita nang ilang minuto.

Ngunit nang bandang huli, ang haydrodyen ay lubusang na-refueled, habang ang driver ng Tesla ay nahaharap pa rin habang naghihintay ang kanyang baterya.

"Ito ay katotohanan," sabi ni Chatzimarkakis. "Sa kasalukuyan ang mga istasyon ng pagsisiksik ay handa na, handa ang kotse, maaari kong planuhin ang aking biyahe mula sa Switzerland hanggang Denmark at sa Norway nang walang anumang problema."

Ang paningin ng isang haydrodyen-fueled mundo ay may mas malapit misses kaysa sa Wile E. Coyote. Sa 1923, ang British geneticist na si JBS Haldane ay nag-isip ng isang network ng mga windmills na bumubuo ng hydrogen na nagpapagana ng Britanya, ngunit walang dumating dito. Sa 1970, ang unang ipinanganak na electrochemist na si John Bockris ang unang ginamit ang terminong "hydrogen economy" sa isang pananalita, at sa pag-publish sa ibang pagkakataon isang aklat na naglalarawan kung ano ang maaaring magmukhang isang solar-hydrogen-powered mundo. Ngunit muli, walang nagbago. Sa 2002, ang Amerikanong pang-ekonomiya at panlipunan na teoristang si Jeremy Rifkin ay nag-aral na ang hydrogen ay maaaring kunin mula sa langis at ang Ang hinaharap ng enerhiya ay matatagpuan sa hydrogen-powered fuel cells.

Ngunit hindi handa ang industriya, sabi ng Chatzimarkakis. "Totoong balido, anong sinabi ni Jeremy Rifkin, ngunit ang mga pulitiko at mamamahayag, gusto nilang palaging makita ang patunay," sabi niya. "At sa oras na iyon ito ay talagang malayo mula sa pagiging maisasakatuparan dahil ang pananaliksik ay hindi advanced na sapat."

Hydrogen Comes of Age

Marahil, sa wakas, ang dami ng hydrogen ay dumating.

Pinaplano ng Japan na gamitin ang 2020 Tokyo Olympic Games upang maipakita ito paningin para sa isang lipunan ng hydrogen at namuhunan ng US $ 348 milyon sa pagtatayo ng mga istasyon ng hydrogen refueling at iba pang imprastraktura. Inilunsad sa Alemanya ang unang mundo hydrogen-powered train upang makadagdag sa isang lumalagong bilang ng hydrogen refueling stations sa buong bansa. Ang Switzerland ay pagbili ng 1,000 hydrogen-powered trucks, Mayroon ang Norway hydrogen refueling stations dahil 2006, at South Korea ay pamumuhunan ng US $ 2.33 bilyon sa susunod na limang taon upang lumikha ng mga istasyon ng hydrogen refueling, mga fuel-cell na sasakyan, mga fuel bus cell at hydrogen storage system. At nakita na ng Australia ang parehong nito pambansang ahensiya ng agham na CSIRO at punong siyentipiko na si Alan Finkel hiwalay na iulat ang kanilang mga pangitain para sa isang bansa na pinagagana ng hydrogen at industriya ng pag-export.

Nagsimula ang Coradia iLint na magbigay ng hydrogen-fueled mass transit sa Germany sa 2018. Photo courtesy of Alstom | R Frampe

Sa gitna ng ekonomiya ng haydrodyen ang paggamit ng kuryente mula sa mga nababagong pinagkukunan tulad ng solar, hangin at hydropower upang hatiin ang tubig sa oxygen at hydrogen - isang proseso na tinatawag na electrolysis. Ang "berdeng hydrogen" ay maaaring magamit sa mga selula ng gasolina upang makabuo ng elektrisidad, at ang mga cell ng gasolina ay maaaring magamit nang isa-isa upang magmaneho ng mga sasakyan o sa mga stack upang suportahan o kahit na mag-kapangyarihan ng grid. Pinakamaganda sa lahat, ang tambutso na dulot ng hydrogen fuel cells ay tubig, na isang araw ay maaaring muling makuha at muling recycle para sa electrolysis.

Economics at Climate

Kaya ano ang nagbago upang wakas magdala ng hydrogen sa harap ng mga planong enerhiya sa mundo? Si Jenny Hayward, ang siyentipikong siyentipikong pananaliksik sa CSIRO at kasamang may-akda nito 2018 National Hydrogen Roadmap, sabi ng mas kanais-nais na economics na nilalaro ng isang makabuluhang bahagi.

"Nakakuha ka ng produksyon na bumababa sa gastos, ngunit mayroon ka ring paggamit na bumababa sa gastos," sabi ni Hayward. Hindi lamang ang presyo ng kuryente mula sa solar photovoltaic at hangin ay nabawasan nang malaki, ngunit ang mga teknolohiya ng electrolyzer ay naging mas mura, mas malaki at mas mabisa. Kasabay nito, ang mga fuel cell ng hydrogen ay nagpapabuti din sa kahusayan at gastos, sabi niya.

I-click upang makita ang isang US Department of Energy infographic tungkol sa hydrogen fuels.

Ang isa pang pangunahing driver ay ang pagtaas ng pangangailangan ng madaliang pagkilos para sa malaking pagbawas ng emissions ng greenhouse gas, sabi ni John Andrews, isang sustainable energy expert at propesor sa RMIT University sa Melbourne, Australia.

"Napakahalaga na panatilihin ang pagpapakilala nito na bahagi ng solusyon ng pagharap sa pagbabago ng klima," sabi ni Andrews. "Ito ay hindi lamang isang katanungan ng pagkuha ng isang alternatibong gasolina; ito ay isang katanungan ng pagkuha ng isang zero-emissions gasolina at sistema ng enerhiya. "

Ang pagsulong ng adaptasyon ng hydrogen bilang isang gasolina ay hindi madali. Sa kabila ng siglo-lumang pakikipagsapalaran para sa isang ekonomiya ng haydrodyen, nagkaroon ng ilang mahahalagang teknolohikal na hamon upang mapagtagumpayan upang makarating sa puntong ito - at paunang mga araw pa rin ito.

Paglutas ng Problema sa Imbakan

Isang pangunahing isyu sa paggamit ng hydrogen para sa transportasyon imbakan. Kamakailan lamang ay naging posible upang i-compress ang hydrogen sa isang lalagyan na sapat na maliit at sapat na magaan upang magkasya sa likod ng isang pasahero sasakyan, habang pa rin naglalaman ng sapat na enerhiya upang gasolina ang kotse na hindi bababa sa 300 milya.

"Laging naisip na napakahirap makakuha ng imbakan ng haydrodyen na maaaring matalo ang mga target ng Kagawaran ng Enerhiya ng US para magamit sa mga hydrogen fuel cell cell," sabi ni Andrews. Pagkatapos ay dumating ang pag-unlad ng isang high-pressure hydrogen tank na ginawa ng mga advanced na composites, na magagawang upang matugunan at kahit na lumagpas sa mga kinakailangan.

Ang imbakan ng gasolina ay isang malaking hamon para sa transportasyon na haydrodyen. Ang mga kamakailang pagpapabuti ay nagpalawak sa hanay ng mga sasakyan ng pasahero sa higit sa 300 na milya bawat punan. Larawan © iStockphoto.com/Tramino

"Sa tingin ko na ang mga tao ay umupo at nagsabi ng oo, posible na magkaroon ng isang form ng imbakan na maaaring magamit upang dalhin ang hydrogen sa board ng isang sasakyan at magbigay ng isang hanay na maihahambing sa maginoo mga kotse at magkaroon ng isang oras ng refill - ito ay isang kritikal na kalamangan ng hydrogen - ng ilang minuto lamang, "sabi niya.

Ang mga fuel-cell na sasakyan ng haydroga ay tumutugma o lumampas sa hanay ng mga maginoo na gasolina o diesel na sasakyan; Sinabi ng Toyota na nakakakuha ang Mirai nito sa paligid ng 312 na milya mula sa tangke ng hydrogen. Ito ay nagbibigay sa kanila ng isang malayo mas kaakit-akit na pag-asam para sa long distance travel kaysa sa isang electric na pinapatakbo ng baterya sasakyan.

Ginagawa din nito sa kanila ang isang opsyon na mabubuhay para sa higit pang mga masigasig na sasakyan, sabi ni Lisa Ruf, coordinator ng Hydrogen Mobility Europe at pangunahing consultant sa Element Energy sa UK.

"Sa mga operasyon para sa mga trak, para sa mga taxi, para sa mga serbisyong pang-emerhensiyang pagtugon, kailangan mong magkaroon ng saklaw at oras ng refueling na katulad ng mga maginoo na sasakyan," sabi niya, binabanggit ang kaso ng London Metropolitan Police, na sa taong ito ay nakuha 11 hydrogen fuel-cell cars. 

Pagpapakain sa Grid

Ang hydrogen ay din na ginalugad bilang isang paraan upang makatulong na mapanatili ang katatagan ng isang renewable-fed grid ng enerhiya, ayon kay Morry Markowitz, presidente ng Fuel Cell at Hydrogen Energy Association sa U.S

"Dahil ang araw ay hindi lumiwanag sa lahat ng oras at ang hangin ay hindi pumutok, ang mga renewable ay may isang problema sa intermittency, kaya kailangan mong makahanap ng isang paraan upang epektibong iimbak ang mga elektron na nilikha," sabi niya. Ang sobrang koryente ay maaaring magamit sa electrolysis na kapangyarihan at makabuo ng haydrodyen na maaaring magamit sa mga sasakyang cell ng gasolina o nakatigil na mga cell ng gasolina, o nakaimbak para sa transportasyon.

Ang sitwasyong ito ay partikular na kaakit-akit para sa mga malalayong lugar, tulad ng mga bayan sa labas ng Australia na kung saan ay depende sa diesel-powered generators. Ang pagpapalakas ng mga bayan gamit ang isang kumbinasyon ng mga renewable at imbakan ng haydrodyen ay maaaring maging epektibo sa gastos, lalo na kung ang presyo ng diesel ay tumataas, sabi ni Hayward.

Ang mga kumpanya ng gas ay nakikita rin ang hydrogen bilang potensyal na alternatibo sa natural gas, na maaaring magamit ang umiiral na imprastraktura. "Iyon ay hindi kapani-paniwala; at pagkatapos ay hindi sila umaasa sa mga trucks pagdating sa diesel, kailangan lang nila ang kanilang mga renewables, "sabi niya. "Maaari silang magkaroon ng isang sistema kung saan mayroon silang isang cell ng gasolina at binawi ang tubig, kaya ito ay isang self-contained system."

Ang mga kumpanya ng gas ay nagtitinda rin ng hydrogen bilang potensyal na alternatibo sa natural na gas, na maaaring magamit sa umiiral na imprastraktura.

"Lalo na kung pupunta tayo sa mataas na mga target sa pagbawas ng emissions, magkakaroon sila ng lahat ng imprastruktura ng gas na nakaupo doon na hindi ginagamit," sabi ni Hayward. "Ano ang kawili-wili sa mga network ng pamamahagi ng gas, kung sila ay ginawa mula sa mga pipa ng PVC maaari kang magkaroon ng 100 porsyento ng hydrogen, bagaman ang mga kagamitan at metro ay kailangang mabago."

Ang Hindenburg Effect

Imposibleng pag-usapan ang tungkol sa hydrogen nang hindi tinutugtog ang blimp sa silid, kung ano ang tinatawag ng Markowitz na "epekto ng Hindenburg." Ang nakamamanghang haydrodyen na nakatuon sa haydroga na ang Hindenburg airship disaster sa New Jersey sa 1937 ay patuloy pa rin ang industriya ng hydrogen, at ang isyu ng Ang pagkasunog ng haydrodon at mga alalahanin sa kaligtasan ay hindi na dapat itataas sa mga talakayan tungkol sa ekonomiya ng haydrodyen.

Ngunit sinabi ni Markowitz na ang teknolohiya ng haydroga ngayon ay malayo mula sa teknolohiya ng haydroga noong panahong iyon.

"Ang mga advanced na materyales tulad ng mga tangke ng carbon fiber, sensor, computer at iba pang mga bagay ay napabuti nang malaki ... ang kaligtasan para sa hydrogen ay hindi dapat maging isang isyu," sabi niya. "Sa sektor ng transportasyon at iba pang mga lugar, ang mga sasakyang hydrogen ay nakakatugon o lumalampas sa anumang bagay na nasa kalsada ngayon."

Mayroon ding mga alalahanin na ang pagtaas ng uptake ng hydrogen ay maaaring makaapekto sa layer ng osono. A 2003 pag-aaral iminungkahi na kung ang lahat ng henerasyon ng enerhiya ng fossil-gasolina ay pinalitan ng hydrogen, ang pagtulo ng gas sa atmospera ay maaaring umepekto sa oxygen upang bumuo ng singaw ng tubig na maaaring makagambala sa ozone layer sa pamamagitan ng isang malaking halaga.

Ang isa pang pagpuna na madalas na ginawa ng hydrogen ay ang isang malaking halaga ay pa rin ginawa gamit ang fossil fuels. Sa Estados Unidos, ang karamihan sa hydrogen ay ginawa sa pamamagitan ng tinatawag na proseso natural gas reforming, kung saan ang natural na gas ay reacted na may mataas na temperatura singaw upang makabuo ng haydrodyen, carbon monoxide at isang maliit na halaga ng carbon dioxide. Maaari din itong gawin ng gasifying brown coal, na nagreresulta rin sa CO₂ produksyon.

"Kung susundin mo ang alinman sa mga ruta na ito upang makakuha ng hydrogen, may mga carbon dioxide emissions na nagmumula sa mga ruta, kaya ang tanging paraan na maaari mong gawin ang zero emission ay mag-asawa na may carbon capture and storage," sabi ni Andrews. "At ito pa rin ang isang malaking tanong kung ito ay maaaring mabuhay, maging ito ay ligtas at maaari naming panatilihin ang carbon dioxide para sa libu-libong taon sa ilalim ng lupa at kung maaari itong maging pang-ekonomiya."

Sinukat na Diskarte

May ay isang pakiramdam ng pangangailangan ng madaliang pagkilos sa mga talakayan tungkol sa haydrodyen, na sumasalamin sa malawak na pagkilala na may pangangailangan na mag-decarbonize ng transportasyon, sabi ni Ruf. Nagtalo siya na habang mayroong isang hanay ng mga solusyon sa talahanayan, ang hydrogen ay nakaka-address ng mga isyu na hindi maaaring gawin ng iba pang mga teknolohiya nang napakadali o mas epektibo.

Subalit samantalang marami ang kaguluhan tungkol sa potensyal ng hydrogen, si Ruf ay nagpapayo din para sa pantay na pamamaraan.

"Ang problema namin na hulaan ko bilang isang sektor para sa pagsuporta sa teknolohiya ng fuel cell ng hydrogen ay dapat na maging maingat sa hype at kailangan naming ma-manage ang mga inaasahan," sabi niya. "Ito ay isang bagay na nangangailangan ng oras at pamumuhunan. Hindi ito mangyayari sa magdamag, ngunit sa pang-matagalang ito ay isang napakahusay na solusyon. "

Ang artikulong ito ay orihinal na lumitaw sa ensia

Tungkol sa Ang May-akda

Si Bianca Nogrady ay isang freelance journalist sa agham na hindi pa nakakatugon sa isang piraso ng pananaliksik na hindi niya nakikita ang kaakit-akit. Nagsusulat siya para sa iba't ibang mga saksakan, kabilang Kalikasan, Tagapangalaga, Australian Geographic, BBC Future at ang Australian Broadcasting Corporation.  twitter.com/BiancaNogrady biancanogrady.com

Tala ng editor: Nagtapos ang may-akda ng kontrata para sa CSIRO sa nakaraan, bagaman hindi nauugnay sa hydrogen fuel.

Mga Aklat ng May-akda na ito

at InnerSelf Market at Amazon