Hidrogenul și Energia Curată: Producție, Utilizări Industriale și Viitorul Transportului pe Hidrogen

Hidrogenul este recunoscut ca o sursă de energie curată și versatilă, având potențialul de a juca un rol esențial în tranziția către un sistem energetic sustenabil. În context industrial, hidrogenul este utilizat pe scară largă în diverse sectoare, iar metodele de producție variază în funcție de resursele disponibile și de impactul asupra mediului.

Utilizări industriale ale hidrogenului

În industrie, hidrogenul are multiple aplicații, printre care:

• Industria chimică: Este esențial în producerea amoniacului pentru îngrășăminte și în procesele de hidrogenare.
• Rafinarea petrolului: Utilizat pentru îndepărtarea impurităților din petrol și pentru producerea de combustibili cu conținut scăzut de sulf.
• Producția de oțel: Poate înlocui cocsul în procesele de reducere a minereului de fier, contribuind la reducerea emisiilor de CO₂.
• Generarea de energie: Folosirea hidrogenului în celule de combustie pentru producerea de electricitate și căldură, cu emisii zero de carbon.

Metode industriale de producere a hidrogenului

Principalele metode de producție a hidrogenului la scară industrială includ:

• Reformarea cu abur a gazului natural: Metanul reacționează cu aburul, producând hidrogen și monoxid de carbon. Această metodă este eficientă din punct de vedere al costurilor, dar generează emisii de CO₂.
• Electroliza apei: Utilizează electricitatea pentru a descompune apa în hidrogen și oxigen. Când electricitatea provine din surse regenerabile, hidrogenul produs este considerat “verde” și are un impact minim asupra mediului.

Producerea hidrogenului la domiciliu

Deși producerea hidrogenului acasă nu este comună și poate prezenta riscuri, există metode experimentale pentru obținerea acestuia:

• Electroliza apei: Un dispozitiv simplu constă într-un recipient cu apă în care sunt introduși doi electrozi conectați la o sursă de curent electric. Curentul electric descompune apa în hidrogen și oxigen. Este esențială respectarea măsurilor de siguranță, deoarece hidrogenul este un gaz inflamabil.
• Reacția aluminiu-galiu-apă: Cercetătorii au descoperit că un amestec de aluminiu și galiu poate reacționa cu apa la temperatura camerei, producând hidrogen. Această metodă este încă în faza de cercetare și nu este recomandată pentru aplicare casnică fără echipamente și cunoștințe adecvate.

Utilizări ale hidrogenului produs acasă

Hidrogenul obținut la domiciliu poate fi utilizat în mai multe scopuri:

• Demonstrații științifice: Ilustrare a principiilor electrolizei și a proprietăților hidrogenului.
• Alimentarea unor mici celule de combustie: Poate fi utilizat pentru a genera electricitate la scară redusă, de exemplu, pentru a alimenta dispozitive electronice mici sau kituri educaționale.
• Experimente de propulsie: Hidrogenul poate fi utilizat pentru demonstrații de motoare experimentale, inclusiv în modele de rachete sau mici vehicule.
• Încălzirea locuinței: Deși mai puțin întâlnit, hidrogenul poate fi utilizat în sisteme de încălzire pentru a înlocui gazul natural, dar necesită echipamente specializate.

Hidrogenul în industria auto și aeronautică

Hidrogenul este o soluție promițătoare pentru mobilitatea viitorului, iar industria auto și aeronautică investesc masiv în dezvoltarea acestui tip de combustibil.

Mașinile pe hidrogen

Vehiculele cu celule de combustie pe hidrogen (FCEV – Fuel Cell Electric Vehicle) sunt o alternativă la mașinile electrice cu baterii. Acestea funcționează prin transformarea hidrogenului în electricitate, alimentând astfel motorul electric al vehiculului. Avantajele acestora includ:

• Autonomie mare: Poate depăși 600 km cu un singur plin.
• Timp de realimentare redus: Se poate face plinul în doar 3-5 minute, comparativ cu orele necesare încărcării unei baterii electrice.
• Zero emisii: Singurul produs secundar rezultat este vaporii de apă.

Exemple de mașini pe hidrogen includ Toyota Mirai, Hyundai Nexo și Honda Clarity Fuel Cell. Totuși, infrastructura de realimentare este încă limitată, ceea ce îngreunează adoptarea pe scară largă.

Avioanele pe hidrogen

Aeronavele pe hidrogen sunt considerate viitorul aviației sustenabile. Proiecte precum Airbus ZEROe urmăresc să dezvolte avioane comerciale cu propulsie pe hidrogen până în 2035. Există două abordări principale:

• Motoare cu turbină pe hidrogen: Similar cu motoarele cu reacție actuale, dar care ard hidrogen lichid în loc de kerosen.
• Celule de combustie pentru avioane electrice: Produc electricitate din hidrogen pentru a alimenta motoare electrice, eliminând emisiile de carbon.

Hidrogenul este atractiv pentru aviație deoarece oferă o densitate energetică ridicată, iar emisiile sunt doar vapori de apă. Cu toate acestea, provocările includ stocarea eficientă a hidrogenului lichid și necesitatea unor infrastructuri complet noi în aeroporturi.