Txog lub zog hydrogen tiam tom ntej

Peb yuav qhia txog "hydrogen", tiam tom ntej ntawm lub zog uas tsis muaj carbon. Hydrogen muab faib ua peb hom: "hydrogen ntsuab", "hydrogen xiav" thiab "hydrogen grey", txhua hom muaj txoj kev tsim khoom sib txawv. Peb kuj yuav piav qhia txog txhua txoj kev tsim khoom, cov khoom siv lub cev ua cov ntsiab lus, cov txheej txheem khaws cia / thauj mus los, thiab cov txheej txheem siv. Thiab kuv kuj yuav qhia vim li cas nws yog tiam tom ntej ntawm lub zog tseem ceeb.

Kev sib cais dej los tsim cov hydrogen ntsuab

Thaum siv hydrogen, nws yog ib qho tseem ceeb uas yuav tsum "tsim hydrogen" txawm li cas los xij. Txoj hauv kev yooj yim tshaj plaws yog "electrolyze dej". Tej zaum koj tau ua thaum kawm txog kev tshawb fawb hauv tsev kawm ntawv qib siab. Sau lub khob nrog dej thiab cov electrodes hauv dej. Thaum lub roj teeb txuas nrog cov electrodes thiab muaj zog, cov tshuaj tiv thaiv hauv qab no tshwm sim hauv dej thiab hauv txhua lub electrode.
Ntawm cathode, H+ thiab cov electrons sib koom ua ke los tsim cov roj hydrogen, thaum lub anode tsim cov pa oxygen. Txawm li cas los xij, txoj hauv kev no zoo rau kev sim science hauv tsev kawm ntawv, tab sis kom tsim tau hydrogen hauv kev lag luam, cov txheej txheem zoo uas tsim nyog rau kev tsim khoom loj yuav tsum tau npaj. Ntawd yog "polymer electrolyte membrane (PEM) electrolysis".
Hauv txoj kev no, ib daim nyias nyias polymer semipermeable uas tso cai rau kev hla ntawm cov hydrogen ions raug muab tso rau ntawm qhov anode thiab cathode. Thaum dej raug nchuav rau hauv lub cuab yeej anode, cov hydrogen ions tsim los ntawm electrolysis txav mus los ntawm daim nyias nyias semipermeable mus rau cathode, qhov chaw uas lawv dhau los ua molecular hydrogen. Ntawm qhov tod tes, cov pa oxygen ions tsis tuaj yeem hla dhau daim nyias nyias semipermeable thiab dhau los ua cov pa oxygen molecules ntawm qhov anode.
Tsis tas li ntawd xwb, hauv kev siv hluav taws xob los ntxuav dej alkaline, koj tsim cov hydrogen thiab oxygen los ntawm kev cais cov anode thiab cathode los ntawm lub tshuab cais uas tsuas yog cov hydroxide ions thiaj hla tau. Tsis tas li ntawd xwb, muaj cov txheej txheem kev lag luam xws li kev siv hluav taws xob los ntxuav cov pa kub siab.
Los ntawm kev ua cov txheej txheem no ntawm qhov loj, ntau cov hydrogen tuaj yeem tau txais. Hauv cov txheej txheem, ntau cov pa oxygen kuj tseem tsim tawm (ib nrab ntawm cov hydrogen tsim tawm), yog li nws yuav tsis muaj kev cuam tshuam tsis zoo rau ib puag ncig yog tias tso tawm mus rau hauv huab cua. Txawm li cas los xij, electrolysis xav tau hluav taws xob ntau, yog li cov hydrogen uas tsis muaj carbon tuaj yeem tsim tau yog tias nws tsim tawm nrog hluav taws xob uas tsis siv roj fossil, xws li cov cua turbines thiab cov hnub ci vaj huam sib luag.
Koj tuaj yeem tau txais "hydrogen ntsuab" los ntawm kev siv hluav taws xob los ua dej siv lub zog huv.

Kuj tseem muaj lub tshuab tsim hydrogen rau kev tsim cov hydrogen ntsuab no ntau heev. Los ntawm kev siv PEM hauv seem electrolyzer, hydrogen tuaj yeem tsim tau tas li.

Cov Hydrogen Xiav Ua Los Ntawm Cov Roj Fossil

Yog li, muaj lwm txoj hauv kev dab tsi los ua hydrogen? Hydrogen muaj nyob rau hauv cov roj fossil xws li roj av thiab thee ua cov tshuaj tsis yog dej. Piv txwv li, xav txog methane (CH4), lub ntsiab lus tseem ceeb ntawm roj av. Muaj plaub lub hydrogen atoms ntawm no. Koj tuaj yeem tau txais hydrogen los ntawm kev tshem tawm cov hydrogen no.
Ib qho ntawm cov no yog ib txoj kev hu ua "steam methane reforming" uas siv cov pa dej. Cov mis tshuaj ntawm txoj kev no yog raws li nram no.
Raws li koj tuaj yeem pom, carbon monoxide thiab hydrogen tuaj yeem rho tawm los ntawm ib lub molecule methane.
Ua li no, hydrogen tuaj yeem tsim tau los ntawm cov txheej txheem xws li "steam reforming" thiab "pyrolysis" ntawm cov roj av thiab thee. "Blue hydrogen" txhais tau tias hydrogen tsim tawm los ntawm txoj kev no.
Txawm li cas los xij, hauv qhov xwm txheej no, cov pa roj carbon monoxide thiab cov pa roj carbon dioxide yog tsim tawm los ua cov khoom seem. Yog li koj yuav tsum rov ua dua lawv ua ntej lawv raug tso tawm mus rau hauv huab cua. Cov khoom seem carbon dioxide, yog tias tsis rov qab tau, yuav dhau los ua roj hydrogen, hu ua "grey hydrogen".

Hydrogen yog hom twg?

Hydrogen muaj tus lej atomic ntawm 1 thiab yog thawj lub ntsiab lus ntawm lub rooj periodic.
Tus naj npawb ntawm cov atoms yog qhov loj tshaj plaws hauv lub ntiaj teb, suav txog li 90% ntawm tag nrho cov ntsiab lus hauv lub ntiaj teb. Lub atom me tshaj plaws uas muaj proton thiab electron yog lub atom hydrogen.
Hydrogen muaj ob lub isotopes uas muaj neutrons txuas rau lub nucleus. Ib qho "deuterium" uas muaj neutron thiab ob qho "tritium" uas muaj neutron. Cov no kuj yog cov khoom siv rau kev tsim hluav taws xob fusion.
Sab hauv ib lub hnub qub zoo li lub hnub, kev sib xyaw ua ke ntawm hydrogen mus rau helium tab tom tshwm sim, uas yog lub zog rau lub hnub qub ci ntsa iab.
Txawm li cas los xij, hydrogen tsis tshua muaj nyob ua roj hauv ntiaj teb. Hydrogen tsim cov tshuaj sib xyaw nrog lwm yam khoom xws li dej, methane, ammonia thiab ethanol. Vim tias hydrogen yog ib yam khoom sib dua, thaum qhov kub nce siab, qhov ceev ntawm cov hydrogen molecules txav mus los nce ntxiv, thiab khiav tawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus ntawm lub ntiaj teb mus rau qhov chaw sab nraud.

Yuav Siv Hydrogen Li Cas? Siv los ntawm Kev Kub Hnyiab

Yog li ntawd, "hydrogen", uas tau nyiam thoob ntiaj teb saib xyuas ua lub zog tiam tom ntej, siv li cas? Nws siv tau ob txoj hauv kev tseem ceeb: "kev sib xyaw ua ke" thiab "lub roj teeb". Cia peb pib nrog kev siv "hlawv".
Muaj ob hom kev siv hluav taws xob tseem ceeb.
Thawj yog siv roj foob pob hluav taws. Nyiv lub foob pob hluav taws H-IIA siv roj hydrogen "kua hydrogen" thiab "kua oxygen" uas kuj nyob hauv lub xeev cryogenic ua roj. Ob qho no tau sib xyaw ua ke, thiab lub zog cua sov uas tsim tawm thaum lub sijhawm ntawd ua rau cov dej molecules tsim tawm sai dua, ya mus rau hauv qhov chaw. Txawm li cas los xij, vim nws yog lub cav nyuaj rau kev siv tshuab, tshwj tsis yog Nyiv, tsuas yog Tebchaws Meskas, Tebchaws Europe, Russia, Tuam Tshoj thiab Is Nrias teb tau ua tiav kev sib xyaw cov roj no.
Qhov thib ob yog kev tsim hluav taws xob. Kev tsim hluav taws xob los ntawm roj turbine kuj siv txoj kev sib xyaw ua ke ntawm hydrogen thiab oxygen los tsim hluav taws xob. Hauv lwm lo lus, nws yog ib txoj kev uas saib lub zog thermal tsim los ntawm hydrogen. Hauv cov chaw tsim hluav taws xob thermal, cov cua sov los ntawm kev hlawv thee, roj thiab roj av tsim cov pa uas tsav cov turbines. Yog tias hydrogen siv ua qhov chaw cua sov, lub chaw tsim hluav taws xob yuav tsis muaj carbon.

Yuav Siv Hydrogen Li Cas? Siv Ua Lub Roj Cell

Lwm txoj hauv kev siv hydrogen yog ua lub roj teeb, uas hloov hydrogen ncaj qha mus ua hluav taws xob. Tshwj xeeb, Toyota tau nyiam mloog hauv Nyiv Pooj los ntawm kev tshaj tawm cov tsheb siv hydrogen es tsis yog cov tsheb fais fab (EVs) ua lwm txoj hauv kev rau cov tsheb roj av ua ib feem ntawm nws cov kev tiv thaiv kev sov ntawm lub ntiaj teb.
Tshwj xeeb, peb ua cov txheej txheem rov qab thaum peb qhia txog txoj kev tsim khoom ntawm "hydrogen ntsuab". Cov mis tshuaj yog raws li nram no.
Hydrogen tuaj yeem tsim dej (dej kub lossis pa dej) thaum tsim hluav taws xob, thiab nws tuaj yeem soj ntsuam vim tias nws tsis ua rau muaj kev nyuaj siab rau ib puag ncig. Ntawm qhov tod tes, txoj kev no muaj kev ua haujlwm tsim hluav taws xob qis dua ntawm 30-40%, thiab xav tau platinum ua tus catalyst, yog li xav tau cov nqi ntxiv.
Tam sim no, peb siv cov roj teeb polymer electrolyte fuel cells (PEFC) thiab cov roj teeb phosphoric acid fuel cells (PAFC). Tshwj xeeb, cov tsheb siv roj teeb PEFC, yog li nws yuav nthuav dav mus rau yav tom ntej.

Puas Yog Kev Khaws Cia Hydrogen Thiab Kev Thauj Mus Los Muaj Kev Nyab Xeeb?

Txog tam sim no, peb xav tias koj nkag siab txog cov roj hydrogen ua thiab siv li cas. Yog li koj khaws cov hydrogen no li cas? Koj yuav tau nws li cas rau qhov chaw koj xav tau? Ua li cas txog kev ruaj ntseg thaum ntawd? Peb mam li piav qhia.
Qhov tseeb, hydrogen kuj yog ib qho khoom txaus ntshai heev. Thaum pib ntawm lub xyoo pua 20th, peb siv hydrogen ua roj los ntab cov npas, cov npas, thiab cov dav hlau saum ntuj vim nws sib dua heev. Txawm li cas los xij, thaum lub Tsib Hlis 6, 1937, hauv New Jersey, Tebchaws Meskas, "kev tawg ntawm lub dav hlau Hindenburg" tau tshwm sim.
Txij li thaum muaj qhov xwm txheej no, tau lees paub dav dav tias cov pa roj hydrogen muaj kev phom sij. Tshwj xeeb tshaj yog thaum nws kub hnyiab, nws yuav tawg nrog cov pa oxygen. Yog li ntawd, "khaws kom deb ntawm cov pa oxygen" lossis "khaws kom deb ntawm qhov kub" yog qhov tseem ceeb.
Tom qab ua cov kev ntsuas no, peb tau los nrog txoj kev xa khoom.
Hydrogen yog ib qho roj nyob rau hauv chav tsev kub, yog li txawm tias nws tseem yog ib qho roj, nws loj heev. Txoj kev thawj zaug yog siv lub siab siab thiab nias zoo li lub tog raj kheej thaum ua cov dej haus carbonated. Npaj ib lub tank tshwj xeeb siab siab thiab khaws cia rau hauv qab qhov kub siab xws li 45Mpa.
Toyota, uas tsim cov tsheb siv roj (FCV), tab tom tsim lub tank hydrogen siab uas muaj cov roj resin uas tuaj yeem tiv taus 70 MPa siab.
Lwm txoj kev yog kom txias txog -253°C kom ua kua hydrogen, thiab khaws cia thiab thauj nws mus rau hauv cov thoob dej tshwj xeeb uas muaj cua sov. Ib yam li LNG (kua roj ntuj) thaum cov roj ntuj raug xa los ntawm txawv teb chaws, hydrogen raug kua thaum lub sijhawm thauj mus los, txo nws qhov ntim mus rau 1/800 ntawm nws lub xeev roj. Xyoo 2020, peb tau ua tiav lub ntiaj teb thawj lub tshuab nqa kua hydrogen. Txawm li cas los xij, txoj hauv kev no tsis haum rau cov tsheb roj cell vim nws xav tau ntau lub zog kom txias.
Muaj ib txoj kev khaws cia thiab xa khoom hauv cov thoob dej zoo li no, tab sis peb kuj tseem tab tom tsim lwm txoj hauv kev khaws cia hydrogen.
Txoj kev khaws cia yog siv cov hlau sib xyaw ua ke uas khaws cov hydrogen. Hydrogen muaj cov yam ntxwv ntawm kev nkag mus rau hauv cov hlau thiab ua rau lawv puas tsuaj. Qhov no yog lub tswv yim kev txhim kho uas tau tsim nyob rau hauv Tebchaws Meskas thaum xyoo 1960. JJ Reilly et al. Cov kev sim tau qhia tias hydrogen tuaj yeem khaws cia thiab tso tawm siv cov hlau sib xyaw ua ke ntawm magnesium thiab vanadium.
Tom qab ntawd, nws tau ua tiav tsim ib yam khoom, xws li palladium, uas tuaj yeem nqus tau hydrogen 935 npaug ntawm nws qhov ntim.
Qhov zoo ntawm kev siv cov hlau no yog tias nws tuaj yeem tiv thaiv kev xau hydrogen (feem ntau yog kev tawg). Yog li ntawd, nws tuaj yeem khaws cia thiab thauj mus los tau zoo. Txawm li cas los xij, yog tias koj tsis ceev faj thiab tso nws rau hauv qhov chaw tsis raug, cov hlau khaws cia hydrogen tuaj yeem tso cov pa hydrogen tawm raws sijhawm. Zoo, txawm tias lub txim hluav taws me me tuaj yeem ua rau muaj kev tawg, yog li ceev faj.
Nws kuj muaj qhov tsis zoo uas rov ua dua hydrogen absorption thiab desorption ua rau embrittlement thiab txo qhov hydrogen absorption rate.
Qhov thib ob yog siv cov kav dej. Muaj ib qho mob uas nws yuav tsum tsis txhob nias thiab tsis muaj zog kom tiv thaiv kev tawg ntawm cov kav dej, tab sis qhov zoo yog tias cov kav dej roj uas twb muaj lawm tuaj yeem siv tau. Tokyo Gas tau ua haujlwm tsim kho ntawm Harumi FLAG, siv cov kav dej roj hauv nroog los muab hydrogen rau cov roj cell.

Lub Zej Zog Yav Tom Ntej Tsim Los Ntawm Hydrogen Zog

Thaum kawg, cia peb xav txog lub luag haujlwm uas hydrogen tuaj yeem ua si hauv zej zog.
Qhov tseem ceeb tshaj, peb xav txhawb kom muaj lub zej zog tsis muaj carbon, peb siv hydrogen los tsim hluav taws xob es tsis yog siv hluav taws xob kub.
Es tsis txhob siv cov chaw tsim hluav taws xob loj, qee tsev neeg tau siv cov tshuab xws li ENE-FARM, uas siv cov hydrogen uas tau los ntawm kev hloov pauv roj av los tsim hluav taws xob uas xav tau. Txawm li cas los xij, lo lus nug txog yuav ua li cas nrog cov khoom seem ntawm cov txheej txheem hloov pauv tseem nyob.

Yav tom ntej, yog tias kev ncig ntawm hydrogen nws tus kheej nce ntxiv, xws li kev nce tus naj npawb ntawm cov chaw nres tsheb hydrogen, nws yuav siv tau hluav taws xob yam tsis muaj pa roj carbon dioxide. Hluav taws xob tsim cov hydrogen ntsuab, tau kawg, yog li nws siv hluav taws xob tsim los ntawm lub hnub ci lossis cua. Lub zog siv rau electrolysis yuav tsum yog lub zog los tswj cov hluav taws xob tsim lossis them lub roj teeb rechargeable thaum muaj hluav taws xob ntau dhau los ntawm lub zog ntuj. Hauv lwm lo lus, hydrogen nyob rau tib qho chaw li lub roj teeb rechargeable. Yog tias qhov no tshwm sim, nws yuav ua tau kom txo tau kev tsim hluav taws xob thermal. Hnub uas lub cav combustion sab hauv ploj ntawm lub tsheb tab tom los txog sai sai.

Hydrogen kuj tseem tuaj yeem tau txais los ntawm lwm txoj kev. Qhov tseeb, hydrogen tseem yog ib qho khoom lag luam ntawm kev tsim cov caustic soda. Ntawm lwm yam, nws yog ib qho khoom lag luam ntawm kev tsim coke hauv kev ua hlau. Yog tias koj muab cov hydrogen no rau hauv qhov kev faib tawm, koj yuav tuaj yeem tau txais ntau qhov chaw. Cov roj hydrogen tsim tawm hauv txoj kev no kuj tau muab los ntawm cov chaw nres tsheb hydrogen.

Cia peb saib ntxiv mus rau yav tom ntej. Qhov ntau ntawm lub zog poob kuj yog ib qho teeb meem nrog txoj kev xa hluav taws xob uas siv cov xov hlau los muab hluav taws xob. Yog li ntawd, yav tom ntej, peb yuav siv cov hydrogen xa los ntawm cov kav dej, ib yam li cov thoob roj carbonic acid siv los ua cov dej haus carbonated, thiab yuav lub thoob roj hydrogen hauv tsev los tsim hluav taws xob rau txhua tsev neeg. Cov khoom siv txawb uas khiav ntawm cov roj teeb hydrogen tab tom dhau los ua ib txwm muaj. Nws yuav nthuav kom pom yav tom ntej zoo li no.