هیدروژن ساده‌ترین و سبک‌ترین عنصر شناخته‌شده برای بشر است. هر اتم آن تنها یک پروتون و یک نوترون دارد و فراوان‌ترین گاز در کل جهان به شمار می‌رود. ستاره‌ها، از جمله خورشید، در آغاز بیشتر از هیدروژن شکل گرفته‌اند.
.jpg "هیدروژن چیست")
انرژی عظیم خورشید از ترکیب اتم‌های هیدروژن به هلیم به دست می‌آید. این واکنش هسته‌ای که در مرکز خورشید رخ می‌دهد، انرژی تابشی بی‌پایانی تولید می‌کند؛ انرژی‌ای که حیات بر روی زمین را ممکن ساخته است. این انرژی، علاوه بر روشنایی و گرما، رشد گیاهان، وزش بادها و چرخه بارش باران را شکل می‌دهد و حتی در سوخت‌های فسیلی ذخیره شده است. به بیان دیگر، بیشتر انرژی که امروز مصرف می‌کنیم، در نهایت ریشه در خورشید دارد.
هیدروژن در زمین
گاز هیدروژن (H₂) به‌صورت
آزاد و خالص در زمین وجود ندارد، بلکه همواره به شکل ترکیبی دیده می‌شود. به عنوان مثال، ترکیب آن با اکسیژن،
آب (H₂O) را می‌سازد و ترکیبش با کربن، موادی مانند
متان (CH₄)،
زغال‌سنگ و نفت را به وجود می‌آورد. هیدروژن همچنین در مواد آلی و زیستی نیز یافت می‌شود.
این عنصر از نظر مقدار انرژی ذخیره‌شده در واحد جرم،
بالاترین رتبه را در بین سوخت‌ها دارد، اما از نظر حجم، در شرایط عادی فشار،
کمترین چگالی را دارد. در حال حاضر، تنها بخش کوچکی از انرژی مصرفی جهان (حدود ۶ درصد) از منابع تجدیدپذیر به دست می‌آید. با اینکه این منابع تمیزتر هستند، محدودیت‌هایی مثل وابستگی به شرایط آب‌وهوایی و زمان تولید دارند. هیدروژن می‌تواند این مشکل را حل کند؛ چراکه انرژی را می‌توان ذخیره و در زمان و مکان مورد نیاز آزاد کرد.
هیدروژن؛ ناقل انرژی آینده
برق، به عنوان یک منبع ثانویه انرژی، نقش مهمی در زندگی روزمره ما دارد، اما انتقال آن در مسافت‌های طولانی پرهزینه است. هیدروژن می‌تواند به عنوان یک "ناقل انرژی" جایگزینی کارآمد باشد. حمل‌ونقل هیدروژن از طریق خطوط لوله یا کشتی، در بسیاری موارد مقرون‌به‌صرفه‌تر از انتقال برق در مسافت‌های طولانی است.
روش‌های تولید هیدروژن
از آنجا که هیدروژن خالص در طبیعت وجود ندارد، باید آن را تولید کرد. این کار معمولاً از طریق فرآیندهایی مانند الکترولیز آب، اصلاح گاز طبیعی یا استفاده از زیست‌توده انجام می‌شود. حتی برخی جلبک‌ها و باکتری‌ها قادرند به‌طور طبیعی هیدروژن تولید کنند. با وجود هزینه بالای تولید فعلی، تحقیقات و فناوری‌های جدید در حال کاهش این هزینه‌ها هستند. مزیت بزرگ هیدروژن، انعطاف‌پذیری آن است؛ هر منطقه می‌تواند بسته به منابع محلی خود، روش مناسب تولید را انتخاب کند.
کاربردهای هیدروژن
سالانه در ایالات متحده حدود ۹ میلیون تن هیدروژن تولید می‌شود که این میزان می‌تواند سوخت لازم برای ۲۰ تا ۳۰ میلیون خودرو یا ۵ تا ۸ میلیون خانه را تأمین کند. بیشتر این هیدروژن در صنایع پالایش نفت، پرداخت فلزات و فرآوری مواد غذایی استفاده می‌شود.
سازمان فضایی ناسا از نخستین مصرف‌کنندگان بزرگ هیدروژن به‌عنوان ناقل انرژی بوده است. هیدروژن مایع، سوخت اصلی موشک‌هاست و سلول‌های سوختی آن برق و آب آشامیدنی مورد نیاز فضانوردان را تأمین می‌کنند. امروزه سلول‌های سوختی هیدروژنی می‌توانند برق مناطق دورافتاده را نیز فراهم کنند، هرچند هزینه ساخت آن‌ها هنوز بالاست.
هیدروژن به‌عنوان سوخت حمل‌ونقل
خودروهای هیدروژنی هنوز به دلیل هزینه بالای تولید، به‌طور گسترده وارد بازار نشده‌اند. اما هیدروژن می‌تواند با افزودن به گاز طبیعی یا گازوئیل، میزان آلودگی را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهد. به عنوان مثال، افزودن تنها ۵ درصد هیدروژن به گازوئیل، می‌تواند میزان اکسید نیتروژن (یکی از عوامل تخریب لایه اوزون) را به شدت کاهش دهد. سوختن هیدروژن خالص تقریباً هیچ آلاینده مضری تولید نمی‌کند.
آینده هیدروژن
برای اینکه هیدروژن جایگاه اصلی خود را به عنوان یک سوخت مهم پیدا کند، نیاز به توسعه زیرساخت‌های گسترده داریم؛ از جمله شبکه‌های تولید، ذخیره‌سازی، انتقال و استفاده اقتصادی از آن. همچنین آموزش عمومی و آشنایی مصرف‌کنندگان با فناوری‌های مرتبط، از پیش‌شرط‌های این تحول خواهد بود.
هیدروژن نه تنها سوختی پاک، بلکه پلی میان منابع انرژی تجدیدپذیر و نیازهای روزافزون بشر است. اگر این مسیر با برنامه‌ریزی و سرمایه‌گذاری درست ادامه پیدا کند، می‌توان آینده‌ای دید که انرژی پایدار، ارزان و پاک در دسترس همه باشد.
ارسال نظر