E hoʻolauna mākou i ka "hydrogen", ka hanauna hou o ka ikehu i kū ʻole ke kalapona. Hoʻokaʻawale ʻia ka hydrogen i ʻekolu mau ʻano: "hydrogen green", "hydrogen blue" a me "hydrogen grey", he ʻano hana like ʻole kēlā me kēia. E wehewehe pū mākou i kēlā me kēia ʻano o ka hana ʻana, nā waiwai kino e like me nā mea, ka mālama ʻana/ka lawe ʻana, a me nā ʻano hoʻohana. A e hoʻolauna pū wau i ke kumu ʻo ia ke kumu kumu ikehu o ka hanauna e hiki mai ana.
ʻO ka Electrolysis o ka wai e hana ai i ka hydrogen Green
Ke hoʻohana nei i ka hydrogen, he mea nui ia e "hana i ka hydrogen". ʻO ke ala maʻalahi ka "electrolyze wai". Ua hana paha ʻoe i ka ʻepekema kula papa. E hoʻopiha i ka beaker me ka wai a me nā electrodes i ka wai. Ke hoʻopili ʻia kahi pākaukau i nā electrodes a hoʻoikaika ʻia, hiki i kēia mau hopena i loko o ka wai a me kēlā me kēia electrode.
Ma ka cathode, hui pū ʻo H+ a me nā electrons e hana i ke kinoea hydrogen, aʻo ka anode e hana i ka oxygen. Eia nō naʻe, maikaʻi kēia ala no nā hoʻokolohua ʻepekema kula, akā no ka hana ʻana i ka hydrogen ma ka ʻoihana, pono e hoʻomākaukau i nā mīkini kūpono kūpono no ka hana nui. ʻO ia ka "polymer electrolyte membrane (PEM) electrolysis".
Ma kēia ʻano, ua hoʻopili ʻia kahi membrane semipermeable polymer e hiki ai ke hele i nā ion hydrogen ma waena o kahi anode a me kahi cathode. Ke ninini ʻia ka wai i loko o ka anode o ka mea hana, neʻe nā ion hydrogen i hana ʻia e ka electrolysis ma o ka membrane semipermeable i ka cathode, kahi e lilo ai lākou i hydrogen molecular. Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻaʻole hiki i nā ion oxygen ke hele i loko o ka membrane semipermeable a lilo i mau molekole oxygen ma ka anode.
I loko nō hoʻi o ka electrolysis wai alkaline, hana ʻoe i ka hydrogen a me ka oxygen ma ka hoʻokaʻawale ʻana i ka anode a me ka cathode ma o kahi mea hoʻokaʻawale kahi e hiki ai i nā ion hydroxide ke hele. Eia kekahi, aia nā ʻano hana ʻoihana e like me ke kiʻekiʻe-mahana mahu electrolysis.
Ma ka hana ʻana i kēia mau kaʻina hana ma ke ʻano nui, hiki ke loaʻa ka nui o ka hydrogen. Ma ke kaʻina hana, hoʻopuka ʻia ka nui o ka oxygen (ka hapalua o ka nui o ka hydrogen i hana ʻia), i ʻole e loaʻa kahi hopena ʻino i ke kaiapuni inā hoʻokuʻu ʻia i ka lewa. Eia nō naʻe, pono ka electrolysis i ka nui o ka uila, no laila hiki ke hana ʻia ka hydrogen kalapona ʻole inā hana ʻia me ka uila i hoʻohana ʻole i nā wahie fossil, e like me nā turbine makani a me nā panela lā.
Hiki iā ʻoe ke loaʻa i ka "hydrogen green" ma ka hoʻohana ʻana i ka ikehu maʻemaʻe.
Aia kekahi hydrogen generator no ka hana nui o kēia hydrogen ʻōmaʻomaʻo. Ma ka hoʻohana ʻana i ka PEM ma ka ʻāpana electrolyzer, hiki ke hana mau ka hydrogen.
Hana ʻia ʻo Hydrogen Blue mai nā wahie fossil
No laila, he aha nā ala ʻē aʻe e hana ai i ka hydrogen? Aia ka hydrogen i loko o nā wahie fossil e like me ke kinoea maoli a me ka lanahu ma ke ʻano he mea ʻē aʻe ma waho o ka wai. No ka laʻana, e noʻonoʻo i ka methane (CH4), ka mea nui o ke kinoea maoli. ʻEhā mau ʻātoma hydrogen ma ʻaneʻi. Hiki iā ʻoe ke loaʻa ka hydrogen ma ka lawe ʻana i kēia hydrogen.
ʻO kekahi o kēia kaʻina hana i kapa ʻia ʻo "steam methane reforming" e hoʻohana ana i ka mahu. Penei ke ano kemika o keia ano.
E like me kāu e ʻike ai, hiki ke unuhi ʻia ke kalapona monoxide a me ka hydrogen mai kahi mole methane hoʻokahi.
Ma kēia ala, hiki ke hana ʻia ka hydrogen ma o nā kaʻina hana e like me ka "hoʻoponopono hou" a me ka "pyrolysis" o ke kinoea maoli a me ka lanahu. "Blue hydrogen" pili i ka hydrogen i hana ʻia ma kēia ʻano.
I kēia hihia, akā, ua hana ʻia ke kalapona monoxide a me ka carbon dioxide ma ke ʻano he mau huahana. No laila pono ʻoe e hana hou iā lākou ma mua o ka hoʻokuʻu ʻia ʻana i ka lewa. ʻO ke kalapona kalapona, inā ʻaʻole i hoʻihoʻi ʻia, lilo ke kinoea hydrogen, i kapa ʻia ʻo "hydrogen grey".
He aha ke ʻano o ka hydrogen?
He helu ʻātoma ko ka hydrogen 1 a ʻo ia ka mea mua ma ka papa ʻaina.
ʻO ka helu o nā atoms ka mea nui loa ma ke ao holoʻokoʻa, ʻo ia ka helu ma kahi o 90% o nā mea āpau o ke ao holoʻokoʻa. ʻO ka ʻātoma liʻiliʻi loa i loaʻa i ka proton a me ka electron ka hydrogen atom.
He ʻelua isotopes me nā neutrons i hoʻopili ʻia i ka nucleus. Hoʻokahi "deuterium" i hoʻopaʻa ʻia i ka neutron a me ʻelua "tritium" i hoʻopaʻa ʻia. He mau mea kēia no ka hana mana fusion.
I loko o kekahi hoku e like me ka lā, ke hoʻohui ʻia nei ka nuklea mai ka hydrogen a i ka helium, ʻo ia ke kumu ikehu e ʻālohilohi ai ka hōkū.
Eia naʻe, ʻaʻole loaʻa ka hydrogen ma ke ʻano he kinoea ma ka Honua. Hoʻokumu ka hydrogen i nā pūhui me nā mea ʻē aʻe e like me ka wai, methane, ammonia a me ka ethanol. No ka mea he mea māmā ka hydrogen, i ka piʻi ʻana o ka mahana, piʻi ka māmā holo o nā molekala hydrogen, a pakele mai ka ʻumekaumaha o ka honua a i waho.
Pehea e hoʻohana ai i ka hydrogen? Hoʻohana ʻia e ka puhi ʻana
A laila, pehea e hoʻohana ʻia ai ka "hydrogen", ka mea i huki i ka manaʻo o ka honua ma ke ʻano he kumu ikehu o ka hanauna e hiki mai ana? Hoʻohana ʻia ia ma nā ala nui ʻelua: "combustion" a me "fuel cell". E hoʻomaka kākou me ka hoʻohana ʻana i ka "burn".
ʻElua ʻano nui o ka puhi ahi i hoʻohana ʻia.
ʻO ka mea mua e like me ka wahie rocket. Ke hoʻohana nei ka mokuahi H-IIA o Iapana i ke kinoea hydrogen "wai hydrogen" a me ka "oxygen wai" i loko o ke kūlana cryogenic e like me ka wahie. Hoʻohuiʻia kēia mau meaʻelua, aʻo ka ikehu wela i hanaʻia i kēlā manawa e hoʻonui i ka hoʻokomoʻana i nā molekele wai i hanaʻia, e lele ana i ka lewa. Eia naʻe, no ka mea, he ʻenehana paʻakikī, koe wale nō ʻo Iapana, ʻo ʻAmelika Hui Pū ʻIa, ʻEulopa, Russia, Kina a me India i hoʻohui maikaʻi i kēia wahie.
ʻO ka lua ka hana mana. Hoʻohana pū ka hoʻoulu ʻana o ka turbine gas i ke ʻano o ka hoʻohui ʻana i ka hydrogen a me ka oxygen e hana i ka ikehu. ʻO ia hoʻi, he ala ia e nānā ai i ka ikehu wela i hana ʻia e ka hydrogen. I loko o nā mea kanu wela, ʻo ka wela mai ka puhi ʻana i ka lanahu, ka aila a me ke kinoea maoli e hoʻopuka ai i ka mahu e hoʻokele i nā turbines. Inā hoʻohana ʻia ka hydrogen ma ke ʻano he kumu wela, ʻaʻole kalapona ka mea kanu.
Pehea e hoʻohana ai i ka hydrogen? Hoʻohana ʻia ma ke ʻano he wahie
ʻO ke ala ʻē aʻe e hoʻohana ai i ka hydrogen ma ke ʻano he wahie, ka mea e hoʻololi pololei i ka hydrogen i ka uila. ʻO ka mea nui, ua hoʻohuli ʻo Toyota i ka manaʻo ma Iapana ma o ka hoʻolaha ʻana i nā kaʻa hydrogen-fueled ma kahi o nā kaʻa uila (EVs) ma ke ʻano he ʻokoʻa i nā kaʻa ʻaila ma ke ʻano he ʻāpana o kāna mau hana hoʻomehana honua.
Ma keʻano kiko'ī, ke hana nei mākou i ke kaʻina hana hope ke hoʻolauna mākou i ke ʻano hana o "hydrogen green". Penei ke ano kemika.
Hiki i ka hydrogen ke hana i ka wai (ka wai wela a i ʻole ka mahu) i ka wā e hana ana i ka uila, a hiki ke loiloi ʻia no ka mea ʻaʻole ia e hoʻokau kaumaha i ke kaiapuni. Ma kekahi ʻaoʻao, ʻo kēia ʻano hana he haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa o 30-40%, a koi i ka platinum ma ke ʻano he catalyst, no laila e koi ana i nā kumukūʻai hoʻonui.
I kēia manawa, hoʻohana mākou i ka polymer electrolyte fuel cell (PEFC) a me ka phosphoric acid fuel cell (PAFC). ʻO ka mea nui, hoʻohana nā kaʻa wahie i ka PEFC, no laila hiki ke manaʻo ʻia e laha i ka wā e hiki mai ana.
Palekana anei ka mālama ʻana i ka hydrogen a me ka lawe ʻana?
I kēia manawa, manaʻo mākou ua maopopo ʻoe i ka hana ʻana a me ka hoʻohana ʻana i ke kinoea hydrogen. No laila pehea ʻoe e mālama ai i kēia hydrogen? Pehea ʻoe e loaʻa ai i kahi āu e pono ai? Pehea ka palekana i kēlā manawa? E wehewehe mākou.
ʻO ka ʻoiaʻiʻo, ʻo ka hydrogen kekahi mea weliweli loa. I ka hoʻomaka ʻana o ke kenekulia 20, ua hoʻohana mākou i ka hydrogen ma ke ʻano he kinoea e lana ai i nā baluna, nā baluna, a me nā moku ea i ka lewa no ka mea he māmā loa. Ka na‘e, ‘i he ‘aho 6 ‘o Mē 1937, ‘i New Jersey, ‘Amelika, na‘e hoko ai ‘a e “pahū ‘o Hindenburg.”
Mai ka ulia pōpilikia, ua ʻike nui ʻia he pōʻino ke kinoea hydrogen. ʻOi loa i ka wā e puhi ai i ke ahi, e pahū me ka oxygen. No laila, "e mālama i ka oxygen" a i ʻole "e mālama i ka wela" he mea nui.
Ma hope o ka lawe ʻana i kēia mau hana, ua loaʻa iā mākou kahi ala hoʻouna.
He kinoea ka hydrogen ma ka lumi wela, no laila, ʻoiai he kinoea mau ia, he nui loa. ʻO ke ala mua, ʻo ia ka hoʻopili ʻana i ke kaomi kiʻekiʻe a hoʻopaʻa e like me ka cylinder i ka wā e hana ai i nā mea inu carbonated. E hoʻomākaukau i kahi pahu pahu kiʻekiʻe kūikawā a mālama iā ia ma lalo o nā kūlana kiʻekiʻe e like me 45Mpa.
ʻO Toyota, ka mea e hoʻomohala nei i nā kaʻa kaʻa wahie (FCV), ke hoʻomohala nei i kahi pahu wai hydrogen resin kiʻekiʻe e hiki ke kū i ke kaomi 70 MPa.
ʻO kekahi ala ʻē aʻe, ʻo ka hoʻomaloʻo ʻana a hiki i -253 ° C no ka hana ʻana i ka hydrogen wai, a mālama a lawe ʻia i loko o nā pahu pahu wela kūikawā. E like me ka LNG (liquefied natural gas) i ka wā e lawe ʻia mai ai ke kinoea maoli mai waho mai, hoʻoheheʻe ʻia ka hydrogen i ka wā o ka lawe ʻana, e hoʻemi ana i kona leo i 1/800 o kona moku kinoea. I ka makahiki 2020, ua hoʻopau mākou i ka mea lawe wai hydrogen wai mua o ka honua. Eia naʻe, ʻaʻole kūpono kēia ala no nā kaʻa kaʻa wahie no ka mea makemake nui i ka ikehu e maʻalili.
Aia kekahi ʻano o ka mālama ʻana a me ka hoʻouna ʻana i loko o nā pahu e like me kēia, akā ke hoʻomohala nei mākou i nā ʻano hana ʻē aʻe o ka mālama hydrogen.
ʻO ke ʻano o ka mālama ʻana, ʻo ia ka hoʻohana ʻana i nā alloy storage hydrogen. Loaʻa i ka hydrogen ke komo ʻana i nā metala a hōʻino iā lākou. He ʻōlelo hoʻomohala kēia i kūkulu ʻia ma ʻAmelika Hui Pū ʻIa i nā makahiki 1960. JJ Reilly et al. Ua hōʻike ʻia nā hoʻokolohua e hiki ke mālama a hoʻokuʻu ʻia ka hydrogen me ka hoʻohana ʻana i ka alloy o ka magnesium a me ka vanadium.
Ma hope o kēlā, ua hoʻomohala maikaʻi ʻo ia i kahi mea, e like me ka palladium, hiki ke hoʻopaʻa i ka hydrogen 935 mau manawa i kona leo ponoʻī.
ʻO ka maikaʻi o ka hoʻohana ʻana i kēia alloy ʻo ia ka mea hiki ke pale i nā ulia leakage hydrogen (ka nui o nā pōpilikia pahū). No laila, hiki ke mālama pono a lawe ʻia. Eia nō naʻe, inā ʻaʻole ʻoe e makaʻala a waiho ʻia i loko o kahi kaiapuni hewa, hiki ke hoʻokuʻu i ke kinoea hydrogen i ka wā lōʻihi. ʻAe, hiki i kahi huna huna liʻiliʻi ke kumu i kahi pōpilikia pahū, no laila e makaʻala.
Loaʻa iā ia ka hemahema ʻo ka hoʻihoʻi pinepine ʻana i ka hydrogen absorption a me ka desorption e alakaʻi i ka embrittlement a hoʻemi i ka helu hydrogen absorption.
ʻO ka mea ʻē aʻe e hoʻohana i nā paipu. Aia ke kūlana ʻaʻole ia e hoʻopili ʻia a me ka haʻahaʻa haʻahaʻa e pale ai i ka embrittlement o nā paipu, akā ʻo ka pōmaikaʻi o ka hiki ke hoʻohana ʻia nā paipu kinoea. Ua hana ʻo Tokyo Gas i nā hana hana ma ka Harumi FLAG, me ka hoʻohana ʻana i nā pipeline kinoea kūlanakauhale no ka hāʻawi ʻana i ka hydrogen i nā wahie.
Hana ʻia e ka Hydrogen Energy
ʻO ka hope, e noʻonoʻo kākou i ka hana a ka hydrogen i loko o ke kaiāulu.
ʻO ka mea nui aʻe, makemake mākou e hoʻolaha i kahi hui kalapona ʻole, hoʻohana mākou i ka hydrogen e hana i ka uila ma mua o ka ikehu wela.
Ma kahi o nā mea kanu wela nui, ua hoʻokomo kekahi mau ʻohana i nā ʻōnaehana e like me ENE-FARM, e hoʻohana ana i ka hydrogen i loaʻa ma ka hoʻololi ʻana i ke kinoea kūlohelohe e hoʻohua i ka uila e pono ai. Eia nō naʻe, ʻo ka nīnau o ka mea e hana ai me nā huahana o ke kaʻina hana hoʻoponopono.
I ka wā e hiki mai ana, inā e hoʻonui ʻia ke kahe o ka hydrogen ponoʻī, e like me ka hoʻonui ʻana i ka nui o nā hale hoʻoheheʻe hydrogen, hiki ke hoʻohana i ka uila me ka ʻole o ka hoʻokuʻu ʻana i ka carbon dioxide. Hoʻopuka ka uila i ka hydrogen ʻōmaʻomaʻo, ʻoiaʻiʻo, no laila hoʻohana ia i ka uila i hana ʻia mai ka lā a i ʻole ka makani. ʻO ka mana i hoʻohana ʻia no ka electrolysis ʻo ia ka mana e hoʻopau i ka nui o ka hana mana a i ʻole e hoʻopiʻi i ka pākaukau rechargeable inā loaʻa ka mana keu mai ka ikehu kūlohelohe. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, aia ka hydrogen i ke kūlana like me ka pākaukau rechargeable. Inā hiki kēia, hiki i ka hopena ke hoʻemi i ka hana mana wela. ʻO ka lā e nalowale ai ka ʻenekini hoʻopau i loko mai nā kaʻa ke neʻe wikiwiki nei.
Hiki ke loaʻa ka hydrogen ma ke ala ʻē aʻe. ʻO ka ʻoiaʻiʻo, ʻo ka hydrogen ka hopena o ka hana ʻana i ka soda caustic. Ma waena o nā mea ʻē aʻe, he huahana ia o ka hana coke i ka hana hao. Inā hoʻokomo ʻoe i kēia hydrogen i ka hāʻawi ʻana, hiki iā ʻoe ke loaʻa nā kumu he nui. Hāʻawi ʻia ke kinoea hydrogen i hana ʻia ma kēia ala e nā kikowaena hydrogen.
E nānā hou kākou i ka wā e hiki mai ana. ʻO ka nui o ka ikehu nalowale kekahi pilikia me ke ʻano o ka hoʻouna ʻana e hoʻohana ai i nā uwea e hāʻawi i ka mana. No laila, i ka wā e hiki mai ana, e hoʻohana mākou i ka hydrogen i hāʻawi ʻia e nā paipu, e like me nā pahu wai kalapona i hoʻohana ʻia i ka hana ʻana i nā mea inu kalapona, a kūʻai aku i kahi pahu hydrogen ma ka home e hoʻohua ai i ka uila no kēlā me kēia hale. He mea maʻamau nā polokalamu kelepona e holo ana ma luna o nā pākahi hydrogen. He mea hoihoi ka ʻike ʻana i kēia wā e hiki mai ana.
Ka manawa hoʻouna: Jun-08-2023
