Namate die prys van hernubare energie druppels en bergingstegnieke volwasse word, trek waterstofbrandstof nuwe aandag.

Jorgo Chatzimarkakis was besig om sy waterstof brandstof-sel motor by een van die 50-plus vulstasies versprei oor Duitsland toe 'n Tesla-bestuurder, wat sy eie motor besig was, genader het.

Die man was opgewonde om 'n waterstofvoertuig in aksie te sien, en was vol vrae. Chatzimarkakis, wie is sekretaris-generaal van Waterstof Europa, was bly om hulle te beantwoord, en die twee het vir 'n paar minute gepraat.

Maar toe was die waterstofmotor ten volle hervul, terwyl die Tesla-bestuurder nog 'n lang wag gekonfronteer het terwyl sy battery herlaai het.

"Dit is die werklikheid," sê Chatzimarkakis. "Deesdae is die vulstasies gereed, die motor is gereed, ek kan my reis van Switserland tot Denemarke en in Noorweë sonder enige probleme beplan."

Die visie van 'n waterstof-aangevuurde wêreld het meer nabye misses gehad as Wile E. Coyote. In 1923 het die Britse genetikus JBS Haldane die volgende voorgestel: a netwerk van waterstofgenererende windmolens Brittanje aanstoot, maar niks het daarvan gekom nie. In 1970 het die Suid-Afrikaanse gebore elektrochemikus, John Bockris, eers die term "waterstofekonomie" in 'n toespraak gebruik en later gepubliseer 'n boek wat beskryf wat 'n wêreldwyd sonkragstof met waterstof kan lyk. Maar weer het niks verander nie. In 2002 het die Amerikaanse ekonomiese en sosiale teoretikus Jeremy Rifkin aangevoer dat waterstof van olie kan oorneem en dat die Die toekoms van energie lê in waterstof-aangedrewe brandstofselle.

Maar die bedryf was nie reg nie, sê Chatzimarkakis. "Dit was regtig baie geldig, wat Jeremy Rifkin gesê het, maar politici en joernaliste, hulle wil altyd die bewys sien," sê hy. "En op daardie tydstip was dit baie ver weg van realisering omdat die navorsing nie genoeg gevorder het nie."

Waterstof kom van ouderdom

Miskien, uiteindelik, het die waterstof se oomblik aangebreek.

Japan beplan om die 2020-Tokio-Olimpiese Spele te gebruik om dit te vertoon visie vir 'n waterstofsamelewing en het US $ 348 miljoen belê om waterstofaanlegstasies en ander infrastruktuur te vestig. Duitsland het die wêreld se eerste begin waterstof-aangedrewe treine om 'n toenemende aantal waterstof hervulstasies regoor die land. Switserland is koop 1,000 waterstof-aangedrewe vragmotors, Noorweë het gehad waterstof hervulstasies sedert 2006, en Suid-Korea is Belê US $ 2.33 miljard oor die volgende vyf jaar om waterstofaanlegstasies, brandstofselvoertuigaanlegte, brandstofselbusse en waterstofopbergingsstelsels te skep. En Australië het albei sy gesien nasionale wetenskaplike agentskap CSIRO en hoofwetenschapper Alan Finkel rapporteer afsonderlik hul visioene vir 'n waterstof-aangedrewe nasie en uitvoerbedryf.

Die Coradia iLint het in Duitsland in 2018 waterstof-aangedrewe massa-vervoer gelewer. Foto met vergunning van Alstom | R Frampe

In die kern van die waterstofekonomie is die gebruik van elektrisiteit uit hernubare bronne soos son, wind en hidrokrag om water in suurstof en waterstof te verdeel - 'n proses genaamd elektrolise. Daardie "groen waterstof" kan dan in brandstofselle gebruik word om elektrisiteit op te wek, en die brandstofselle kan individueel gebruik word om voertuie of stapels te bestuur om 'n rooster te ondersteun of selfs te dryf. Die beste van alles, die uitlaat wat deur waterstofbrandstofselle gegenereer word, is water, wat eendag weer vir elektrolise herwin en herwin kan word.

Ekonomie en Klimaat

So wat het verander om uiteindelik waterstof in die voorpunt van globale energieplanne te bring? Jenny Hayward, senior navorsingswetenskaplike by CSIRO en mede-outeur van sy 2018 Nasionale Waterstofroete, sê meer gunstige ekonomie het 'n belangrike rol gespeel.

"Jy het produksie in koste verlaag, maar jy het ook benutting in koste gekos," sê Hayward. Nie net het die prys van elektrisiteit van sonfotovoltaïese en wind dramaties afgeneem nie, maar elektrolyserende tegnologieë het ook baie goedkoper, groterskaalse en doeltreffender geword. Terselfdertyd verbeter waterstofbrandstofselle ook in doeltreffendheid en koste, sê sy.

Klik om 'n Amerikaanse Departement van Energie se infografiese inligting oor waterstofbrandstowwe te sien.

Nog 'n groot drywer is die toenemende dringendheid vir aansienlike uitstoot van kweekhuisgasse, sê John Andrews, 'n volhoubare energie deskundige en professor aan die RMIT Universiteit in Melbourne, Australië.

"Dit is so belangrik om sy inleiding vas te hou om deel te wees van die oplossing van die aanpak van klimaatsverandering," sê Andrews. "Dit gaan nie net om 'n alternatiewe brandstof te kry nie; dit is 'n kwessie van 'n nul-uitstoot brandstof en energie stelsel. "

Dit is nie maklik om die aanpassing van waterstof as brandstof te bevorder nie. Ten spyte van die eeue-oue soeke na 'n waterstofekonomie, was daar 'n paar belangrike tegnologiese uitdagings om te oorkom om tot hierdie punt te kom - en dit is nog vroeë dae.

Oplossing van die bergingsprobleem

'N Sleutelprobleem in die gebruik van waterstof vir vervoer is stoor. Dit is eers onlangs moontlik om waterstof in 'n houer te druk wat klein genoeg en lig genoeg is om in die agterkant van 'n passasiersvoertuig te pas, terwyl dit nog genoeg energie bevat om die motor tot minstens 300 myl te brand.

"Dit is altyd gedink dit sal baie moeilik wees om 'n waterstofopslag te kry wat die Amerikaanse Departement van Energie-teikens vir gebruik met waterstofbrandstofmotors kan verslaan," sê Andrews. Toe het die ontwikkeling van 'n hoë-druk waterstoftenk gemaak van gevorderde komposiete, wat in staat was om te voldoen aan en selfs die vereistes te oorskry.

Brandstofopberging is 'n groot uitdaging vir waterstofverbruik. Onlangse verbeterings het die reeks passasiersvoertuie tot meer as 300-myl per vul uitgebrei. Foto © iStockphoto.com/Tramino

"Ek dink dit het mense laat sit en sê ja, dit is moontlik om 'n vorm van berging te hê wat gebruik kan word om waterstof aan boord van 'n voertuig te dra en 'n reeks wat vergelykbaar met konvensionele motors is, te gee en 'n hervullingstyd te hê. Dit is 'n kritiese voordeel van waterstof - van slegs 'n paar minute, "sê hy.

Waterstofbrandstof-selvoertuie pas nou of selfs die omvang van konvensionele petrol- of dieselvoertuie oor. Toyota beweer sy Mirai kry rondom 312 myl uit 'n tenk van waterstof. Dit maak hulle 'n baie meer aantreklike vooruitsig vir langafstand reis as 'n elektriese battery aangedrewe voertuig.

Dit maak hulle ook 'n lewensvatbare opsie vir meer hardwerkende voertuie, sê Lisa Ruf, koördineerder van Waterstof Mobiliteit Europa en hoof konsultant by Element Energy in die Verenigde Koninkryk.

"In bedrywighede vir vragmotors, vir taxi's, vir noodhulpdienste, moet jy die reeks en die brandstoftyd hê wat soortgelyk is aan konvensionele voertuie," sê sy, met verwysing na die geval van die Londen Metropolitaanse Polisie, wat vanjaar 11 waterstofbrandstof-motors gekoop het. 

Voer die rooster

Waterstof word ook ondersoek as 'n manier om te help om die stabiliteit van 'n hernubare voedingsnet te behou, volgens Morry Markowitz, president van die Brandstofcel en Waterstof Energie Vereniging in die VSA

"Omdat die son nie al die tyd skyn en die wind nie blaas nie, het hernubare 'n intermitteringsprobleem, dus moet jy 'n manier kan vind om die elektrone wat geskep word, effektief te stoor," sê hy. Oormaat elektrisiteit kan gebruik word om elektrolise te dryf en waterstof te genereer wat in brandstofsellevoertuie of stilstaande brandstofselle gebruik kan word, of vir vervoer vervoer kan word.

Hierdie scenario is veral aantreklik vir afgeleë gebiede, soos buiteland dorpe in Australië wat anders afhanklik is van dieseldrewe kragopwekkers. Stromende dorpe wat 'n kombinasie van hernubare en waterstofopslag gebruik, kan binnekort koste-effektief wees, veral as die prys van diesel styg, sê Hayward.

Gasmaatskappye kyk ook na waterstof as 'n potensiële alternatief vir natuurlike gas, wat van die bestaande infrastruktuur gebruik kan maak. "Dit sal fantasties wees; dan vertrou hulle nie op vragmotors wat met diesel inkom nie, hulle benodig net hernubare energie, "sê sy. "Hulle kan 'n stelsel hê waar hulle 'n brandstofsel het en hulle herstel die water, so dit is 'n selfstandige stelsel."

Gasmaatskappye kyk ook na waterstof as 'n potensiële alternatief vir natuurlike gas, wat van die bestaande infrastruktuur gebruik kan maak.

"Veral as ons gaan na hoë emissiereduktiewe teikens, gaan hulle al hierdie gasinfrastruktuur daar hê wat nie gebruik word nie," sê Hayward. "Wat interessant is, is in die gasverspreidingsnetwerke, as hulle van PVC-pype gemaak word, kan jy 100-waterstof hê, alhoewel toestelle en meters verander moet word."

Die Hindenburg-effek

Dit is onmoontlik om oor waterstof te praat sonder om die blimp in die kamer aan te spreek, wat Markowitz die "Hindenburg-effek" noem. Die skouspelagtige waterstof-aangevuurde inferno wat die Hindenburg-lugvaartramp in New Jersey in 1937 was, het nog steeds die waterstofbedryf, en die kwessie van waterstof se ontvlambaarheid en veiligheidskwessies word onvermydelik in gesprekke oor die waterstofekonomie geopper.

Maar Markowitz sê dat waterstof tegnologie vandag ver gevorder is van die waterstof tegnologie van daardie era.

"Gevorderde materiale soos koolstofveseltenks, sensors, rekenaars en ander dinge het so dramaties verbeter ... veiligheid vir waterstof moet nie eens 'n probleem wees nie," sê hy. "In die vervoersektor en ander gebiede ontmoet waterstofvoertuie enigiets wat vandag op die pad is."

Daar is ook kommer dat die verhoogde opname van waterstof die osoonlaag kan beïnvloed. A 2003 studie het voorgestel dat indien alle fossielbrandstof-energieopwekking met waterstof vervang word, kan lek van die gas in die atmosfeer met suurstof reageer om waterdamp te vorm wat die osoonlaag met 'n beduidende hoeveelheid kan ontwrig.

Nog 'n kritiek wat dikwels van waterstof gemaak word, is dat 'n beduidende hoeveelheid nog steeds is vervaardig met behulp van fossielbrandstowwe. In die Verenigde State word die meeste waterstof geproduseer deur middel van 'n proses natuurlike gas hervorming, waarin natuurlike gas met hoë-temperatuur stoom gereageer word om waterstof, koolmonoksied en 'n klein hoeveelheid koolstofdioksied te produseer. Dit kan ook gemaak word deur vergassing van bruin steenkool, wat ook tot gevolg het dat CO₂ produksie.

"As jy een van die roetes volg om waterstof te kry, is daar sekere koolstofdioksiedemissies wat uit daardie roetes kom. Die enigste manier waarop jy die nul-emissie kan maak, is om dit met koolstofopname en -opslag te koppel," sê Andrews. "En dit is nog steeds 'n groot vraag of dit lewensvatbaar is, of dit veilig gaan wees en ons kan daardie koolstofdioksied vir duisende jare onder die grond hou en of dit ooit ekonomies kan wees."

Gemete Benadering

Daar is 'n gevoel van dringendheid vir besprekings oor waterstof, wat die wydverspreide erkenning weerspieël dat daar 'n behoefte is om vervoer te koolstof, sê Ruf. Sy voer aan dat waterstof in staat is om kwessies aan te spreek wat ander tegnologieë nie so maklik of koste-effektief kan doen nie, terwyl daar 'n verskeidenheid oplossings op die tafel is.

Maar terwyl daar baie opgewondenheid oor die potensiaal van waterstof is, raai Ruf ook vir 'n gemete benadering.

"Die probleem wat ons as 'n sektor vir die ondersteuning van waterstof brandstof-sel tegnologie beskou, is dat ons versigtig moet wees vir die hype en ons moet verwagtings kan bestuur," sê sy. "Dit is iets wat tyd en belegging verg. Dit sal nie oornag gebeur nie, maar op die lang termyn is dit 'n baie goeie oplossing. "

Hierdie artikel het oorspronklik verskyn op Ensia

Oor Die Skrywer

Bianca Nogrady is 'n vryskut wetenskap joernalis wat nog 'n stukkie van navorsing wat sy nie vind fassinerende te ontmoet. Sy skryf vir 'n verskeidenheid afsetpunte, insluitend Aard, Die Voog, Australiese Geografiese, BBC Future en die Australiese Uitsaaikorporasie.  twitter.com/BiancaNogrady biancanogrady.com

Redakteur se nota: Die skrywer het in die verlede kontrakskrywing vir CSIRO gedoen, maar nie verwant aan waterstofbrandstof nie.

Boeke deur hierdie skrywer

at InnerSelf Market en Amazon