Problemas com hidrogênio - Futuro de viaturas

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9 de setembro de 2009

O hidrogénio é o elemento mais leve da tabela periódica e o primeiro listados. É um insípido gás incolor, inodoro, não-metal, que é altamente inflamável. O hidrogénio pode ser ligado numa mistura de ar (ou oxigénio) a partir de 4% do volume de até 75% do volume. O hidrogênio vai inflamar espontaneamente 932º F. também podem ser inflamados por faíscas, calor ou luz solar.

O hidrogênio é pensado para ser o elemento mais abundante no universo.




Por que o hidrogênio como combustível?

Para além do facto de que o hidrogénio é tão prontamente disponível a partir de uma variedade de meios, que é um combustível muito limpo. Sim, como se queima produz uma pequena quantidade de óxidos de azoto, mas, em geral, a sua maior "poluente" é a água. A água pura com pouca ou nenhuma impurezas.

Como tal, é um candidato claro para substituir os hidrocarbonetos (gasolina e diesel) os combustíveis à base que produzem dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxido de nitrogênio e dióxido de enxofre.

Além disso, porque há dois métodos para o uso de hidrogénio em carros (células de combustível e motores de combustão interna) é um substituto muito mais atraentes do que os combustíveis líquidos de qualquer tipo.

Conversão de água de hidrogênio (e oxigênio)

Existem muitos métodos de conversão de água em hidrogénio/oxigénio. Mas a maior parte são ineficientes, custando mais energia do que a produzida por hidrogénio, ou fazer com que os reagentes ou eléctrodos para degradar a uma taxa tão elevada que as peças sobresselentes tornar economicamente não viável. Em resumo, o método não é conhecido hoje, pode produzir uma grande quantidade de hidrogénio que é económico para produzir.

Atualmente duzentos (200) diferentes métodos de produção de hidrogênio a partir da água. Destes catorze (14) são prováveis ​​candidatos para a produção em massa, se a eficiência pode ser melhorada.

  • O zinco Óxido de zinco-Ciclo: Este processo requer 3452 ° F (via torres solares) causando o de óxido de zinco na reação a se dividir em zinco e oxigênio. Este processo é chamado de decomposição térmica. O zinco é, então, deixada arrefecer até 800,6 ° C e feita reagir com a água. Isto produz hidrogénio. Este método tem um índice de eficiência de 44%.
  • Ciclo Sulfer-Iodo: Este processo requer três fases distintas. No que se faz reagir com iodeto de enxofre, iodeto de hidrogénio e água para produzir ácido sulfúrico. A água resultante, e o ácido sulfúrico são separados por condensação. Iodeto, água, e de enxofre são então separados numa terceira fase. O gás resultante é hidrogénio. Todos os produtos químicos podem ser reciclados. As altas temperaturas são necessárias, no entanto, e as propriedades corrosivas dos produtos químicos apresenta um material de desafio. A eficiência é de cerca de 38%
  • Água electrólise: Este é um processo de passagem de uma corrente elétrica através da água. é muito provável que cada um de nós já viu esse processo na aula de ciências. Ela é anunciada a ter uma eficiência de entre 50% e 70%. Embora isso pareça melhor dos dois métodos acima alguns dos actuais é convertida em calor; um inútil desperdício de energia. Além disso, este método não constitui um problema com o material do cátodo e os ânodos de platina. Uma vez que o oxigénio é produzido no ânodo e o ânodo são normalmente ocorre este eléctrodo onde a oxidação está sujeito a um desgaste rápido e uma rápida substituição.

No momento da escrita acredita-se que o hidrogénio pode ser produzido por electrólise usando vento como uma fonte de energia. No curto prazo, um quilograma de hidrogênio (aproximadamente equivalente a um litro de gasolina) poderia ser produzido por cerca de US $ 5.50 por queda de preço de US $ 2,25, como o processo começa a pagar a si próprio.

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armazenamento de hidrogênio

Armazenando bomba de hidrogênio não é realmente um problema. A maioria das propostas assumir que o hidrogénio será produzido no local da bomba de "gás", atenuar os problemas de armazenamento. Isto exigiria espaço de construção para o equipamento ou menos equivalente ao tamanho de uma loja.

O verdadeiro problema é armazenar o hidrogênio no veículo.

Gás: um grama de hidrogênio à pressão atmosférica (14,7 psi) ocupa cerca de dois-ponto nove (2,9) litros de espaço (11 litros). Dizer que isso é impossível para um veículo é uma subestimação grosseira. Colocando de hidrogénio sob pressão (por exemplo, um mínimo de 5.000 PSI) é um tanto mais prático manter hidrogénio num veículo, mas o custo em peso para os tanques e o espaço requerido para esses tanques (sobre o tamanho de um truncada carro médio) também faz isso impraticável. Depois, há o pedido da engenharia de um tanque capaz de armazenar um gás a 5.000 ~ 10.000 PSI. Como você pode imaginar um tanque projetado para estas especificações é muito caro e ainda ocupam mais espaço do que o tanque médio da gasolina.

Líquido: armazenar o hidrogênio como um líquido requer temperaturas de menos de duzentos e cinqüenta (-253º C) graus Celsius ou menos quatrocentos e oitenta graus Fahrenheit (-482º F). A energia necessária para obter o hidrogénio a essa temperatura e mantê-lo em um tanque de armazenamento numa máquina de longe seriam superiores a energia extraída a partir de hidrogénio, quando colocado em uso. Há também seria um problema por conversão do líquido a um gás imediatamente antes da utilização, se este for menos do que o problema do armazenamento.

Os hidretos de metal: O hidrogênio pode ser armazenado em uma matriz metálica chamados hidretos metálicos. A hidreto de metal é qualquer metal que pode vincular com o hidrogênio sem reagir que o hidrogênio. (Veja o gráfico à direita)

Stanford Ovshinsky, o pai do níquel metal hidreto, tem atualmente uma patente sobre o armazenamento de hidrogênio na matriz de hidretos metálicos. A patente fornece um meio de armazenamento de hidrogénio a baixa pressão, em uma matriz de metal. Ovonics, agora em Stanford, define o processo "de armazenamento de hidrogênio sólido Ovonic."

Ovonics atualmente produz recipientes que possam acumular hidreto de oitenta (80) *, de vinte e cinco (25), nove (9), e seis vírgula sete (6,7) gramas de hidrogênio. Estes recipientes são aprovados pelo Departamento de Transportes dos EUA. O maior destes contentores é de 15 "x 3,5" de diâmetro. Isto é consideravelmente menos espaço do que um litro de hidrogénio como um gás à pressão atmosférica. Cheio, os recipientes pesar 15 (quinze) quilos e reter seiscentos (600) watts de potência equivalente. A desvantagem deste projeto é que ele tem oito (8) horas para duzentos e cinquenta (250) PSI para recarregar o maior recipiente. Neste momento não é capaz de encontrar um preço para este recipiente.

Há outras empresas e inventores que trabalham no sistema de armazenamento hidretos metálicos semelhantes. I utilizados Ovonics exemplo porque é uma das primeiras e Stan Ovshinsky tem um fundo longa e bem sucedida com estes materiais.

* Oitenta gramas de hidrogénio é mais ou menos equivalente a 8/100 ° de um galão de gasolina

Conclusão

É claro, pelo menos para mim, que não estamos inteiramente em uma solução de trabalho para a produção em grande escala de hidrogénio, a distribuição eo fornecimento de combustível. No entanto, os avanços na ciência dos materiais, conservação e produção de hidrogênio me dizer que as verdadeiras soluções são simples anos de distância.

Na verdade, eles já podem estar aqui, aguardando patente ou processo de financiamento do inventor para atingir o público.

Este é o quinto da série sobre o futuro do carro.

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