Er hydrogendrivstoff farlig?

Hindenburg-eksplosjonen 6. mai 1937 i Lakehurst, New Jersey. AFP / Getty Images

Da Hindenburg-luftskipet nærmet kaien i Lakehurst, N.J., 6. mai 1937, var refleksen som holdt passasjerdekkene oppe fylt med hydrogen. Dette elementet, det enkleste - og mest utbredte - i universet, har ett proton med et enkelt elektron som kretser rundt det. Hydrogen veier også det minste av alle elementene atomisk. Det kan pakke ganske mye slag, og skape enorme mengder energi når oksygen og en tenningskilde blir introdusert. Da Hindenburg eksploderte, var verden vitne til hydrogenens kraft.

Mens Hindenburg dokket den mai-kvelden, ble blimpens ytre hud utsatt for en statisk gnist. I løpet av få sekunder rev flammer seg over luftskipet, og reduserte det til en flammeball og vridd metall. Trettiseks mennesker mistet livet i katastrofen [kilde: National Archive]. Og så fort Hindenburg brant, så gjorde også publikums mening om hydrogen. I mange tiår etter katastrofen ble hydrogen sett på med skepsis og til og med alarm. En "hydrogenfryktfaktor" utviklet angående elementet [kilde: Edwards].

-

I dag, etter hvert som bekymringene vokser over en muligvis avtagende global tilførsel av olje - og økende utslipp av miljøgifter fra den oljen - vurderer energiforskere hydrogen som en kilde til drivstoff. Det har absolutt en enorm mengde løfte: Hydrogen avgir lite eller ingen klimagasser (GHG). Dets viktigste biprodukter er vanndamp og varme. Hydrogen har den høyeste energiproduksjonen i vekt av noe drivstoff [kilde: CECA]. Og det er rikelig; hydrogen kan produseres av en rekke kilder, fra naturgass til vann selv.

Men spørsmålet gjenstår: Er hydrogendrivstoff en trygg energikilde for bilene våre? Hvordan kan hydrogen til og med brukes som drivstoff? Det er en rask grunner på neste side.

-

En teknikk for å trekke ut hydrogen fra vann, pioner ved University of New South Wales i Australia, er demonstrert i 2005. Metoden bruker solenergi for å gi drivstoff til reaksjonen. Ian Waldie / Getty Images

-Hydrogen er ikke en energikilde - det er en energibærer [kilde: CECA]. Hydrogen bærer energien som er skapt når den er produsert. Det ligner på elektrisitet: Vi kan ikke forbrenne strøm (som er en energibærer), men strøm kan produseres ved å brenne energikilder som naturgass eller petroleum. Så transporterer elektrisitet denne energien til andre steder, som utsalgsstedene i hjemmet ditt.

Dette betyr at energibæreren må gis energi til å frakte, grovt sett. Så vi må skape energi for å lage hydrogen. Dette er mye enklere enn den konvensjonelle metoden for å få tak i vår primære drivstoffkilde, olje. Å skaffe olje krever boring i reserver, pumpe den ut av bakken, raffinere den og sende den til bensinstasjonen. Ved å bruke hydrogen som drivstoffkilde, kan vi i hovedsak produsere vårt eget drivstoff og eliminere alle disse trinnene - og kanskje den geopolitiske striden som oljen forårsaker.

Hydrogen skapes gjennom en prosess kjent som reformere. Helt klart kan vi generere hydrogen som et middel til energioverføring ved å brenne naturgass eller en annen karbonbasert drivstoffkilde. Faktisk er metanreformering (som skiller hydrogen fra hydrokarboner ved å forbrenne naturgass) for tiden den mest levedyktige metoden for å produsere hydrogenbrensel. Men gjennom denne metoden er vi tilbake på firkant ett, så langt som utslipp av klimagasser (GHG) går. Mens prosessen med å overføre energi fra hydrogen vil være en ren, vil prosessen med å lage hydrogen fortsatt forbrenne fossilt brensel og avgi drivhusgasser.

Akkurat som det er renere måter å produsere elektrisitet (som vannkraft), kan hydrogen også skapes rent gjennom vind- eller solenergi - også gjennom mikrober som spiser alger og produserer hydrogen som et avfallsprodukt [kilde: NREL]. Forskere vurderer disse metodene som pålitelige måter å produsere hydrogen uten å brenne fossilt brensel på. Og andre finner ut av den beste måten å bruke dette produserte hydrogenet til å drive bilen din.

-Bilingeniører har tenkt hydrogen brenselsceller. Disse brenselcellene skaper strøm for å drive bilen gjennom elektrokjemisk konvertering. Det rene kjemiske elementet hydrogen blir delt opp i proton og elektron, en prosess som genererer elektrisitet. Når det blandes med oksygen, er biproduktet av prosessen vann. Siden en brenselcelle ikke selv kan produsere strøm til å drive bil, må celler settes sammen for å lage brenselcelle stabler [kilde: Fuel Economy.gov]. Når du først har satt noen stabler sammen, kan bilen din zoome med.

Et stort spørsmål gjenstår imidlertid: lagring av hydrogen ombord i bilen din. Noen metoder er allerede i bruk. Hydrogen kan lagres i form av en høyt trykkgass eller en ekstremt kald væske, som kryogent hydrogen. Dette fungerer for å lagre hydrogen ved drivstoffpumpene, men det er ikke praktisk å transportere drivstoff i bilen. Kryogen hydrogenvæske vil kreve et ekstra ombord-system for å holde drivstoffet kaldt. Dette vil legge vekt, noe som påvirker bilens energieffektivitet.

Forskere undersøker fortsatt de optimale måtene å lagre og utnytte hydrogen som drivstoffkilde. En del av forskningen inkluderer å fjerne allmennhetens frykt for hydrogenbrensel. Vitenskapen kan være i stand til å knekke hydrogendrivstoff-puslespillet, men hvis bilistene fremdeles ser for seg å bli flammebrent levende i en kule hvit varm flamme etter en fenderbender, så hvem vil da kjøpe en hydrogendrevet bil? Kanskje neste side vil gjøre deg bekymret.

Motoren til en Ford-brenselcelleelektrisk bil. Bilen ble vist på National Hydrogen Associations nasjonale konferanse i 2005. Joe Raedle / Getty Images

I mange tilfeller er hydrogen tryggere enn drivstoffet vi i dag bruker til å drive bilene våre. Karbonbaserte drivstoff har en tendens til å spre seg som væsker (som du vet om du noen gang har sølt bensin på deg selv ved pumpen). Når det brenner, produserer konvensjonelt drivstoff varm aske og skaper strålende varme. Dette er ikke tilfelle med hydrogen. I sin rene form forbrenner hydrogen ikke karbon og produserer ingen varm aske og veldig lite strålevarme [kilde: RMI]. Hva mer, når hydrogen lekker, stiger det raskt ut i atmosfæren, så det har mindre tid å brenne [kilde: Princeton].

Så hva med Hindenburg? Både talsmenn og motstandere av hydrogendrivstoff har festet seg til den ulykkelige skjebnen i debatten. Mens motstandere peker på det som en advarsel, ser talsmenn det som dispensasjon for hydrogen.

Selv om hydrogenet ombord i Hindenburg absolutt brant med utrolig kraft, var det ikke hydrogenet som skapte katastrofen - det var aluminiumspulver. For å reflektere sollys ble huden på Hindenburg dekket av dette pulveret, en form som tilsvarer rakettdrivstoff [kilde: RMI]. Og bomullsstoffet som utgjorde skinnets hud var vanntett med sterkt brennbart acetat [kilde: ABC]. Hydrogenproponenter påpeker også at flammene i Hindenburg-katastrofen brant oppover i stedet for ut fordi elementet er så lett. Dette etterlot passasjerene i transportøren under relativt upåvirket av flammene. Trettifem av de 36 dødsfallene i Hindenburg var et resultat av passasjerer som hoppet fra luftskipet; alle de som ble igjen ombord overlevde [kilde: RMI].

Utfordringen som lagres med hydrogenbrensel er å komme frem til måter å lage lagringstanker som ikke vil vise seg å være en advarsel for hydrogen for fremtidige generasjoner. Med andre ord, hva vil gjøre den beste lagringstanken for å hindre at hydrogen eksploderer i en bilulykke?

-

Ståltanker er en mulighet. De er sterke nok til å fungere som pålitelige bærere for hydrogengass i biler. Hvis en ulykke inntreffer, vil en ståltank sannsynligvis kunne motstå anslag uten å bli utsatt for punktering eller brudd. Et problem med stål er imidlertid at hydrogen er så lett og derfor mindre tett enn bensin. Enhver tank som rommer hydrogendrivstoff under trykk, må være mye større enn den vanlige bensintanken på bilen din. En ståltank ville være ganske tung og redusere energieffektiviteten.

Komposittmaterialer ser ut til å gi enda mer løfte enn stål. Tanker laget av polyetylen er lette, kan formes slik at de passer til en bil og er designet for å pulver -- absorbere energien fra en støt, reduserer tanken til støv og tilsynelatende slipper hydrogenet trygt ut i atmosfæren [kilde: Princeton].

Hydrogen kan til slutt lagres i materialer som kan holde elementet og frigjøre det ved behov. Noen typer metall, som metallhydrid, kan fange hydrogenmolekyler i komposisjonsstrukturen. Her lagres hydrogenet trygt og frigjøres når metallet varmes opp. Det som gjør denne teknologien enda mer tiltalende er at varmen som er nødvendig for frigjøring av hydrogenmolekyler fra metallbeholderne deres, kan komme fra spillvarmen produsert av en hydrogenbrenselcelle [kilde: DOE].

Det ser ikke ut til at "hydrogenfryktfaktoren" gjør mye for å avverge fortsatt forskning på dens levedyktighet som drivstoffkilde. Og hvis verden virkelig går tom for olje, kan det hende vi må legge den frykten til side for alle.

For neste informasjon om hydrogenbrensel og andre relaterte emner, besøk neste side.

Relaterte artikler

• Drivstoffcellequiz
• Ho-w Hydrogen Economy Works
• Hvordan brenselceller fungerer
• Hvordan Blimps fungerer
• Hvordan elbiler fungerer
• Alternativt drivstoff

Flere gode lenker

• US DOE Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE) Hjemmeside
• Rocky Mountain Institute
• Hindenburg Disaster Radio Broadcast på Riksarkivet

kilder

• Edwards, Peter P. "Vår frykt for drivstoffstasjoner for hydrogen." Tidene. 21. april 2008. http://www.timesonline.co.uk/tol/comment/letters/article3784369.ece
• Kruszelnicki, Karl S. "Hindenburg and hydrogen." Australian Broadcasting Company. 2004. http://www.abc.net.au/science/k2/moments/s1052864.htm
• Murphy, Christian. "Å skille energikilder og bærere." Consumer Energy Council of America. 30. juli 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/SourcesCarriers.html
• "Drivstoffcellebiler." California Energy Commission. http://www.consumerenergycenter.org/transportation/fuelcell/index.html
• "Drivstofflagring." Princton University. http://www.princeton.edu/~chm333/2002/spring/FuelCells/H_storage.shtml
• "Slik fungerer de: PEM brenselceller." Fuel Economy.gov. http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_PEM.shtml
• "Hydrogenfakta." Consumer Energy Council of America. 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/Fuelfacts/HydrogenFacts.html
• "Hydrogenproduksjon og levering." Nasjonalt laboratorie for fornybar energi. 1. juni 2007. http://www.nrel.gov/hydrogen/proj_production_del Delivery.html
• "Er hydrogen farlig?" Rocky Mountain Institute. http://www.rmi.org/sitepages/pid205.php
• "Metallhydrider." U.S. Department of Energy. 6. november 2006. http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/storage/metal_hydrides.html
• "Scener fra helvete: Herb Morrison - Hindenburg-katastrofen, 1937." Riksarkivet. http://www.archives.gov/exhibits/eyewitness/html.php?section=5