וועגן דער קומענדיקער דור ענערגיע וואסערשטאף

מיר וועלן פארשטעלן "וואַסערשטאָף", די קומענדיקע דור פון ענערגיע וואָס איז קאַרבאָן-נייטראַל. וואַסערשטאָף ווערט צעטיילט אין דריי טיפּן: "גרינער וואַסערשטאָף", "בלויער וואַסערשטאָף" און "גרויער וואַסערשטאָף", יעדער פון וועלכע האט אן אַנדער פּראָדוקציע מעטאָדע. מיר וועלן אויך דערקלערן יעדן מעטאָדע פון ​​פּראָדוקציע, פיזישע אייגנשאַפטן ווי עלעמענטן, סטאָרידזש/טראַנספּאָרט מעטאָדן, און מעטאָדן פון באַניץ. און איך וועל אויך פארשטעלן פארוואס עס איז די קומענדיקע דור דאָמינירנדיקע ענערגיע מקור.

עלעקטראָליז פון וואַסער צו פּראָדוצירן גרין וואַסערשטאָף

ווען מען ניצט וואַסערשטאָף, איז וויכטיק צו "פּראָדוצירן וואַסערשטאָף" סיי ווי. דער גרינגסטער וועג איז צו "עלעקטראָליזירן וואַסער". אפשר האָט איר דאָס געטאָן אין וויסנשאַפֿט אין קלאַס. פֿילט דעם בעכער מיט וואַסער און די עלעקטראָדן ווערן געבראַכט אין וואַסער. ווען אַ באַטעריע ווערט פֿאַרבונדן צו די עלעקטראָדן און ענערדזשייזט, פּאַסירן די פֿאָלגנדיקע רעאַקציעס אין וואַסער און אין יעדן עלעקטראָד.
ביים קאַטאָד, קאָמבינירן זיך H+ און עלעקטראָנען צו פּראָדוצירן וואַסערשטאָף גאַז, בשעת די אַנאָדע פּראָדוצירט זויערשטאָף. נאָך אַלץ, איז דער צוגאַנג גוט פֿאַר שול וויסנשאַפֿט עקספּערימענטן, אָבער צו פּראָדוצירן וואַסערשטאָף אינדוסטריעל, מוז מען צוגרייטן עפֿעקטיווע מעכאַניזמען פּאַסיק פֿאַר גרויס-מאָסשטאַביגע פּראָדוקציע. דאָס איז "פּאָלימער עלעקטראָליט מעמבראַן (PEM) עלעקטראָליז".
אין דעם מעטאָד, ווערט אַ פּאָלימער האַלב-דורכדרינגלעכע מעמבראַנע, וואָס דערמעגלעכט דעם דורכגאַנג פון וואַסערשטאָף יאָנען, איינגעשפּאַרט צווישן אַן אַנאָדע און אַ קאַטאָדע. ווען וואַסער ווערט אַרײַנגעגאָסן אין דער אַנאָדע פון ​​דעם אַפּאַראַט, גייען וואַסערשטאָף יאָנען, וואָס ווערן פּראָדוצירט דורך עלעקטראָליז, דורך אַ האַלב-דורכדרינגלעכע מעמבראַנע צום קאַטאָדע, וואו זיי ווערן מאָלעקולאַר וואַסערשטאָף. פֿון דער אַנדערער זײַט, קענען זויערשטאָף יאָנען נישט דורכגיין די האַלב-דורכדרינגלעכע מעמבראַנע און ווערן זויערשטאָף מאָלעקולן בײַ דער אַנאָדע.
אויך אין אַלקאַליין וואַסער עלעקטראָליז, שאַפֿט מען וואַסערשטאָף און זויערשטאָף דורך צעשיידן די אַנאָדע און קאַטאָדע דורך אַ סעפּאַראַטאָר דורך וועלכן נאָר הידראָקסייד יאָנען קענען דורכגיין. דערצו, זענען דאָ אינדוסטריעלע מעטאָדן ווי הויך-טעמפּעראַטור דאַמף עלעקטראָליז.
דורך דורכפירן די פראצעסן אויף א גרויסן פארנעם, קען מען באקומען גרויסע קוואנטיטעטן וואסערשטאף. אין דעם פראצעס ווערט אויך פראדוצירט א באדייטנדע מאס זויערשטאף (האלב די צאל וואסערשטאף ווערט פראדוצירט), אזוי אז עס זאל נישט האבן קיין שלעכטע איינפלוס אויף דער סביבה אויב עס ווערט ארויסגעלאזט אין דער אטמאספערע. אבער, עלעקטראליז פארלאנגט א סך עלעקטריע, אזוי קען מען פראדוצירן קוילן-פרייער וואסערשטאף אויב עס ווערט פראדוצירט מיט עלעקטריע וואס ניצט נישט פאסילע ברענשטאפן, ווי ווינט טורבינען און זונ פאנעלן.
איר קענט באַקומען "גרינע וואַסערשטאָף" דורך עלעקטראָליזירן וואַסער מיט ריינע ענערגיע.

עס איז אויך דא א וואסערשטאף גענעראטאר פאר גרויס-מאסשטאב פראדוקציע פון ​​דעם גרינעם וואסערשטאף. דורך ניצן PEM אין דער עלעקטראליזער סעקציע, קען מען פראדוצירן וואסערשטאף קאנטינעווערליך.

בלויער וואַסערשטאָף געמאַכט פֿון פֿאָסילע ברענשטאָפֿן

נו, וואָס זענען אַנדערע וועגן צו מאַכן וואַסערשטאָף? וואַסערשטאָף עקזיסטירט אין פאַסילע ברענשטאָפֿן ווי נאַטירלעכער גאַז און קוילן ווי סאַבסטאַנסן אַנדערש ווי וואַסער. למשל, באַטראַכטן מעטאַן (CH4), די הויפּט קאָמפּאָנענט פון נאַטירלעכער גאַז. דאָ זענען פיר וואַסערשטאָף אַטאָמען. איר קענט באַקומען וואַסערשטאָף דורך אַרויסנעמען דעם וואַסערשטאָף.
איינע פון ​​די איז א פראצעס גערופן "פארע מעטאן רעפארמינג" וואס ניצט פארע. די כעמישע פארמולע פון ​​דעם מעטאד איז ווי פאלגט.
ווי איר קענט זען, קען מען עקסטראַקטירן קוילן מאָנאָקסייד און וואַסערשטאָף פֿון איין מעטאַן מאָלעקול.
אויף דעם אופן קען מען פראדוצירן וואסערשטאף דורך פראצעסן ווי "פארע רעפארמינג" און "פיראליז" פון נאטירלעכן גאז און קוילן. "בלויער וואסערשטאף" באציט זיך צו וואסערשטאף וואס ווערט פראדוצירט אויף דעם אופן.
אין דעם פאַל, אָבער, ווערן קאַרבאָן מאָנאָקסייד און קאַרבאָן דייאַקסייד פּראָדוצירט ווי בייפּראָדוקטן. אַזוי מוז מען זיי ריסייקלען איידער זיי ווערן אַרויסגעלאָזט אין דער אַטמאָספער. דער בייפּראָדוקט קאַרבאָן דייאַקסייד, אויב נישט צוריקגעכאפט, ווערט וואַסערשטאָף גאַז, באַקאַנט ווי "גרויער וואַסערשטאָף".

וואָסער סאָרט עלעמענט איז הידראָגען?

וואַסערשטאָף האט אַן אַטאָמישע נומער פון 1 און איז דער ערשטער עלעמענט אויף דער פּעריִאָדישער טאַבעלע.
די צאָל אַטאָמען איז די גרעסטע אין דער וועלט, און מאַכט אויס בערך 90% פון אַלע עלעמענטן אין דער וועלט. דער קלענסטער אַטאָם וואָס באַשטייט פון אַ פּראָטאָן און אַן עלעקטראָן איז דער וואַסערשטאָף אַטאָם.
וואַסערשטאָף האט צוויי איזאָטאָפּן מיט נעיטראָנען אַטאַטשט צום קערן. איין נעיטראָן-געבונדענער "דעוטעריום" און צוויי נעיטראָן-געבונדענער "טריטיום". די זענען אויך מאַטעריאַלן פֿאַר פֿוזשאַן ענערגיע דזשענעריישאַן.
אינעווייניק פון א שטערן ווי די זון, פאסירט קערן-פיוזשאן פון וואסערשטאף צו העליום, וואס איז די ענערגיע-קוואל פארן שטערן צו שייַנען.
אבער, וואסערשטאף עקזיסטירט זעלטן אלס א גאז אויף דער ערד. וואסערשטאף פארמירט פארבינדונגען מיט אנדערע עלעמענטן ווי וואסער, מעטאן, אמאניאק און עטאנאל. ווייל וואסערשטאף איז א לייכטער עלעמענט, ווען די טעמפעראטור שטייגט, וואקסט די באוועגונגס-געשווינדיקייט פון וואסערשטאף מאלעקולן, און אנטלויפט פון דער ערד'ס גראוויטאציע צום וועלטס-קאסמאס.

ווי אזוי צו ניצן וואַסערשטאָף? ניצן דורך פארברענונג

דעמאָלט, ווי ווערט "וואַסערשטאָף", וואָס האָט געצויגן וועלט-ברייטע אויפמערקזאַמקייט ווי אַ ענערגיע-מקור פון דער קומענדיקער דור, גענוצט? עס ווערט גענוצט אין צוויי הויפּט וועגן: "פאַרברענונג" און "ברענשטאָף צעל". לאָמיר אָנהייבן מיטן באַנוץ פון "פאַרברענען".
עס זענען דא צוויי הויפּט טיפּן פון פארברענונג געניצט.
דער ערשטער איז אלס ראקעט ברענשטאף. יאפאן'ס H-IIA ראקעט ניצט וואסערשטאף גאז "פליסיג וואסערשטאף" און "פליסיג זויערשטאף" וואס איז אויך אין א קריאגענישן צושטאנד אלס ברענשטאף. די צוויי ווערן קאמבינירט, און די היץ ענערגיע וואס ווערט דעמאלט גענערירט פארשנעלערט די אינדזשעקציע פון ​​די וואסער מאלעקולן וואס ווערן גענערירט, און פליען אין ספעיס. אבער, ווייל עס איז א טעכניש שווערער מאטאר, אחוץ יאפאן, האבן נאר די פאראייניגטע שטאטן, אייראפע, רוסלאנד, כינע און אינדיע מצליח געווען צו קאמבינירן דעם ברענשטאף.
די צווייטע איז קראַפט דזשענעריישאַן. גאַז טורבינע קראַפט דזשענעריישאַן ניצט אויך די מעטאָדע פון ​​קאַמביינינג וואַסערשטאָף און זויערשטאָף צו דזשענערירן ענערגיע. מיט אנדערע ווערטער, עס איז אַ מעטאָדע וואָס קוקט אויף די טערמישע ענערגיע פּראָדוצירט דורך וואַסערשטאָף. אין טערמישע קראַפטווערק, די היץ פון ברענען קוילן, ייל און נאַטירלעך גאַז פּראָדוצירט פארע וואָס טרייבט טורבינען. אויב וואַסערשטאָף ווערט גענוצט ווי אַ היץ מקור, וועט די קראַפטווערק זיין קאַרבאָן נייטראַל.

ווי אזוי צו ניצן וואַסערשטאָף? גענוצט ווי אַ ברענשטאָף צעל

נאך א וועג צו ניצן וואסערשטאף איז אלס א ברענשטאף צעל, וואס פארוואנדלט וואסערשטאף גלייך אין עלעקטריע. ספעציעל, האט טויאטע געצויגן אויפמערקזאמקייט אין יאפאן דורך ארויסברענגען וואסערשטאף-געטריבענע וועהיקלעך אנשטאט עלעקטרישע וועהיקלעך (EVs) אלס אן אלטערנאטיוו צו בענזין וועהיקלעך אלס טייל פון אירע גלאבאלע אנווארימונג קעגנמאסנאמען.
ספעציפיש, טוען מיר די פארקערטע פראצעדור ווען מיר פירן איין די פאבריקאציע מעטאד פון "גרינע וואסערשטאף". די כעמישע פארמולע איז ווי פאלגט.
וואַסערשטאָף קען שאַפֿן וואַסער (הייס וואַסער אָדער דאַמף) בשעת עס דזשענערירט עלעקטריע, און מען קען עס אָפּשאַצן ווייל עס לייגט נישט קיין לאַסט אויף דער סביבה. פֿון דער אַנדערער זײַט, האָט די מעטאָדע אַ רעלאַטיוו נידעריקע עפֿעקטיווקייט פֿון ענערגיע-גענעראַציע פֿון 30-40%, און דאַרף פּלאַטינום ווי אַ קאַטאַליזאַטאָר, און דאָס פֿאָדערט העכערע קאָסטן.
איצט ניצן מיר פּאָלימער עלעקטראָליט ברענשטאָף צעלן (PEFC) און פאָספאָריק זויער ברענשטאָף צעלן (PAFC). ספּעציעל ניצן ברענשטאָף צעל וועהיקלעס PEFC, אַזוי מען קען דערוואַרטן אַז עס וועט זיך פֿאַרשפּרייטן אין דער צוקונפֿט.

איז וואַסערשטאָף סטאָרידזש און טראַנספּאָרטאַציע זיכער?

איצט, מיר טראַכטן איר פֿאַרשטייט ווי וואַסערשטאָף גאַז ווערט געמאַכט און גענוצט. אַזוי ווי אַזוי האַלט מען דעם וואַסערשטאָף? ווי אַזוי ברענגט מען עס וואו מען דאַרף עס? וואָס וועגן זיכערהייט אין יענער צייט? מיר וועלן עס מסביר זיין.
אין פאַקט, וואַסערשטאָף איז אויך אַ זייער געפערלעכער עלעמענט. אין אָנהייב פֿונעם 20סטן יאָרהונדערט האָבן מיר גענוצט וואַסערשטאָף ווי אַ גאַז צו לאָזן שווימען באַלאָנען, באַלאָנען און לופֿטשיף אין הימל ווייל עס איז געווען זייער לייכט. אָבער, דעם 6טן מאי 1937, אין ניו דזשערזי, USA, איז געשען די "לופֿטשיף הינדענבורג עקספּלאָזיע".
זינט דעם אומגליק איז ברייט אנערקענט געווארן אז וואסערשטאף גאז איז געפערליך. ספעציעל ווען עס כאפט אן פייערן, וועט עס שטארק אויפרייסן מיט זויערשטאף. דעריבער, "האלט אוועק פון זויערשטאף" אדער "האלט אוועק פון היץ" איז וויכטיג.
נאכדעם וואס מיר האבן גענומען די מיטלען, זענען מיר ארויסגעקומען מיט א שיפּינג מעטאָד.
וואַסערשטאָף איז אַ גאַז ביי צימער טעמפּעראַטור, אַזוי כאָטש עס איז נאָך אַ גאַז, איז עס זייער גרויס. די ערשטע מעטאָדע איז צו צולייגן הויך דרוק און קאָמפּרעסירן ווי אַ צילינדער ווען מען מאַכט קאַרבאָנירטע געטראַנקען. צוגרייטן אַ ספּעציעלן הויך-דרוק טאַנק און לאַגערן עס אונטער הויך-דרוק באדינגונגען ווי 45Mpa.
טויאָטאַ, וואָס אַנטוויקלט ברענשטאָף צעל וועהיקלעס (FCV), אַנטוויקלט אַ רעזין הויך-דרוק וואַסערשטאָף טאַנק וואָס קען אויסהאַלטן 70 MPa דרוק.
נאך א מעטאד איז צו קילן ביז -253°C צו מאכן פליסיגע וואסערשטאף, און עס אויפצוהיטן און טראנספארטירן אין ספעציעלע היץ-איזאלירטע טאנקען. ווי LNG (פליסיג נאטירלעכער גאז) ווען נאטירלעכער גאז ווערט אימפארטירט פון אויסלאנד, ווערט וואסערשטאף פליסיג געמאכט בעת טראנספארטאציע, פארקלענערנדיג זיין פארנעם צו 1/800 פון זיין גאז-שטאף צושטאנד. אין 2020 האבן מיר פארענדיגט דעם וועלט'ס ערשטן פליסיגע וואסערשטאף טרעגער. אבער, דער צוגאנג איז נישט פאסיג פאר ברענשטאף צעל וועהיקלעס ווייל עס פארלאנגט אסאך ענערגיע צו קילן.
עס איז דא א מעטאד פון אויפהיטן און שיקן אין אזעלכע טאנקען, אבער מיר אנטוויקלען אויך אנדערע מעטאדן פון וואסערשטאף אויפהיטן.
די סטאָרידזש מעטאָדע איז צו נוצן וואַסערשטאָף סטאָרידזש אַלויז. וואַסערשטאָף האט די אייגנשאַפט פון דורכדרינגען מעטאַלן און זיי צעשטערן. דאָס איז אַ אַנטוויקלונג טיפּ וואָס איז דעוועלאָפּעד געוואָרן אין די פאַראייניקטע שטאַטן אין די 1960ער יאָרן. דזש. דזש. ריילי און אַנדערע. עקספּערימענטן האָבן געוויזן אַז וואַסערשטאָף קען ווערן סטאָרד און באַפרייען מיט אַ צומיש פון מאַגנעזיום און וואַנאַדיום.
דערנאך האט ער מצליח געווען צו אנטוויקלען א סובסטאנץ, ווי פאלאדיום, וואס קען אבסארבירן וואסערשטאף 935 מאל זיין אייגענעם פארנעם.
דער מעלה פון ניצן דעם צומיש איז אז עס קען פארמיידן וואסערשטאף ליקאַדזש עקסידענטן (הויפּטזעכליך עקספלאזיע עקסידענטן). דעריבער, קען עס זיכער ווערן געהאלטן און טראנספארטירט. אבער, אויב איר זענט נישט פארזיכטיג און לאזט עס אין דער אומרעכטער סביבה, קענען וואסערשטאף סטאָרידזש צומישן ארויסלאזן וואסערשטאף גאז מיט דער צייט. נו, אפילו א קליינער פונק קען פאראורזאכן אן עקספלאזיע עקסידענט, זייט דעריבער פארזיכטיג.
עס האט אויך דעם חסרון אז ריפּיטיד הידראָגען אַבזאָרפּשאַן און דעזאָרפּשאַן פירן צו עמבריטאַלמאַנט און רעדוצירן די הידראָגען אַבזאָרפּשאַן קורס.
די אנדערע איז צו ניצן רערן. עס איז דא א באדינגונג אז עס מוז זיין נישט-קאמפרעסט און נידעריג-דרוק כדי צו פארמיידן פארשפריצונג פון די רערן, אבער דער מעלה איז אז מען קען ניצן עקזיסטירנדע גאז רערן. טאקיא גאז האט דורכגעפירט קאנסטרוקציע ארבעט אויף די הארומי FLAG, ניצנדיג שטאטישע גאז רערן צו צושטעלן וואסערשטאף צו ברענשטאף צעלן.

צוקונפטיגע געזעלשאַפט באשאפן דורך וואַסערשטאָף ענערגיע

צום סוף, לאָמיר באַטראַכטן די ראָלע וואָס וואַסערשטאָף קען שפּילן אין דער געזעלשאַפט.
נאך וויכטיגער, מיר ווילן העכערן א קוילן-פרייע געזעלשאפט, מיר ניצן וואסערשטאף צו שאפן עלעקטריע אנשטאט אלס היץ-ענערגיע.
אנשטאט גרויסע טערמישע קראפטווערק, האבן עטלעכע הויזגעזינדער איינגעפירט סיסטעמען ווי ENE-FARM, וואס ניצן וואסערשטאף באקומען דורך רעפארמירן נאטירלעכן גאז צו שאפן די נויטיגע עלעקטריע. אבער, די פראגע וואס צו טון מיט די ביי-פראדוקטן פון דעם רעפארמירן פראצעס בלייבט.

אין דער צוקונפט, אויב די צירקולאציע פון ​​וואסערשטאף אליין וועט זיך פארגרעסערן, ווי למשל פארגרעסערן די צאל וואסערשטאף אויפטאנונג סטאנציעס, וועט מען קענען ניצן עלעקטריע אן אויסלאזן קוילן דיאקסייד. עלעקטריע פראדוצירט גרינע וואסערשטאף, פארשטייט זיך, ממילא ניצט עס עלעקטריע וואס ווערט גענערירט פון זונשייַן אדער ווינט. די מאכט וואס ווערט גענוצט פאר עלעקטראליז זאל זיין די מאכט צו אונטערדריקן די מאס פון מאכט גענעראציע אדער צו אויפלאדן די אויפלאדבארע באטעריע ווען עס איז דא איבעריגע מאכט פון נאטירלעכע ענערגיע. מיט אנדערע ווערטער, די וואסערשטאף איז אין דער זעלבער פאזיציע ווי די אויפלאדבארע באטעריע. אויב דאס פאסירט, וועט מען עווענטועל קענען רעדוצירן טערמישע מאכט גענעראציע. דער טאג ווען דער אינערליכער פארברענונג מאטאר וועט פארשווינדן פון קארס קומט שנעל אן.

וואַסערשטאָף קען מען אויך באַקומען דורך אַן אַנדער וועג. אין פאַקט, וואַסערשטאָף איז נאָך אַ בייפּראָדוקט פון דער פּראָדוקציע פון ​​קאַסטיק סאָדע. צווישן אַנדערע זאַכן, איז עס אַ בייפּראָדוקט פון קאָק פּראָדוקציע אין אייַזן מאכן. אויב איר לייגט דעם וואַסערשטאָף אין דער פאַרשפּרייטונג, וועט איר קענען באַקומען קייפל קוועלער. וואַסערשטאָף גאַז פּראָדוצירט אויף דעם וועג ווערט אויך צוגעשטעלט דורך וואַסערשטאָף סטיישאַנז.

לאָמיר קוקן ווייטער אין דער צוקונפֿט. די מאָס ענערגיע וואָס גייט פֿאַרלוירן איז אויך אַ פּראָבלעם מיטן מעטאָד פֿון טראַנסמיסיע וואָס ניצט דראָטן צו צושטעלן מאַכט. דעריבער, אין דער צוקונפֿט, וועלן מיר נוצן דעם וואַסערשטאָף וואָס ווערט געליפֿערט ​​דורך רערן, פּונקט ווי די קוילן-זויער טאַנקען וואָס ווערן גענוצט אין מאַכן קאַרבאָנירטע געטראַנקען, און קויפן אַ וואַסערשטאָף טאַנק אין שטוב צו דזשענערירן עלעקטריע פֿאַר יעדן הויזגעזינד. מאָבילע דעוויסעס וואָס אַרבעטן אויף וואַסערשטאָף באַטעריעס ווערן געוויינטלעך. עס וועט זיין אינטערעסאַנט צו זען אַזאַ צוקונפֿט.