A hidrogén, mint üzemanyag
Jules Vernének, a híres tudományos-fantastikus írónak titokzatosanjó érzéke volt a jövő
előrelátásához. 1874-ben a következőket írta: "Azt gondolom hogy majd egy nap a vizet
használják üzemanyagként, és alkotóelemei, a hidrogén és az oxigén együtt vagy külön-külön
kimeríthetetlen forrásai lesznek a melegnek és fénynek." Sok szakértő azt gondolja, hogy ez a
jóslat a huszonegyedik század második felére valóban beteljesedik majd, a hidrogén általános
energiaforrás lesz, amelyet hatalmas erőművekben és apró motorokban egyaránt fel lehet
használni. A jövőben az autókat is hirogén üzemelteti majd, és a gázt valószínűleg hidridekből
állítják majd elő. Valójában már manapság is használható hirogén a hagyományos
autómotorokban a kaburátor kisebb átalakítása után, és a hidrogént hidridekből generáló
üzemanyagtartályokat kísérleti járművekben már egy évtizednél is régebben alkalmaznak. A
hidrogént az teszi a jövő üzemanyagait kutatók szemében igen vonzónak, hogy égésekor sem
korom, sem mérgező anyagok, sem füst, sem üvegházhatást előidéző gázok nem keletkeznek. A
hidrogén égésekor keletkező egyetlen termék a víz.
A káros égéstermékek keletkezésének elkerülése a hidrogénnek az a tulajdonsága, ami miatt a
világ autóipara is elég nagy erőfeszítések tesz üzemanyagként való alkalmazására.
A kaliforniai
törvények szerint 1998-ban az összes autó 2%-a, 2003-ban már 10%-a egyáltalán nem bocsáthat
ki szennyezőanyagokat. Az amerikai államok közül New York-ban és Massachusetts-ben már
1999-ben életbe léptek hasonló törvények és tíz másik állam is készül hasonló szabályozás
bevezetésére. Bár sok autógyár valószínűleg elektromos autókkal fogja először helyettesíteni a
hagyományosakat, az akkumulátorok energiájával hajtott járművek által kibocsátott mérgező
anyag összes mennyisége valójában meg is haladhatja a benzinüzeműekét. A mérgezőanyag-
kibocsátásnál ugyanis figyelembe kell venni az akkumulátorok újratöltéséhez használt elektromos
áramot megtermelő erőművek környezetszennyezését is, és az egy kilométerre vonatkoztatott
szennyezőanyagmennyiség így már nagyobb, mint a benzinnel működő autóké.
Mint bármely új energiforrás esetén, a hidrogénes technológiánál is le kell még küzdeni bizonyos
akadályokat, mielőtt a jövő általános üzemanyagává válhat. Egy ilyen probléma a tárolás. A
hidrogént nagy nyomáson gázként, alacsony hőmérsékleten folyadék formájában, vagy hidrides
vegyületekként lehet tárolni. Sok fém és fémötvözet, például a magnézium-nikkel, képes nagy
mennyiségű hidrogént felvenni és hidridek képződése révén tárolni azt. Ha a hidrogénre szükség
van az égetéshez, a hidridek csekély melegítés hatására, ami például megoldható a
kipufogógázokkal, a üzemanyag felszabadítható. A hidrogént hidridekből generáló
üzemanyagtartályokat kísérleti járművekben már 1980-as évek eleje óta használnak. A hidrogén
fém-hidrides tárolásának számos előnye lehet. Először is, nincs szükség nagy nyomásra vagy
alacsony hőmérsékletre. Ráadásul a fémek hidrogénfelvevő-képessége annyira nagy, hogy a fém-
hidridek az ugyanakkora térfogatban nagy nyomáson vagy alacsony hőmérsékleten tárolt
hidrogén mennyiségének kétszeresét is képesek tárolni. További előny, hogy a fém-hidridek
enyhe melegítés hatására csak lassan bocsátják ki a hidrogént, így a hidrogénrobbanás
valószínűsége jóval kisebb, mint a nagy nyomáson vagy alacsony hőmérsékleten tárolt hidrogén
használatánál. Azonban még a gázként vagy folyadékként tárolt hidrogén is biztonságosabb lehet
a benzinnél. A hidrogén sokkal könnyebb a levegőnél, ezért szökése esetén a robbanás
valószínűsége jóval kisebb, mint benzinszivárgás esetén. Természetesen bármely üzemanyag
veszélyes lehet, ha nem használják megfelelő elővigyázattal, és ugyanígy minden üzemanyag
biztonságos, ha megfelelő módszerekkel végzik a tárolást és szállítást.
Ahogy Verne is javasolta, a hidrogén elektrolitikus úton előállítható vízbontással elektrolizáló
cellákban. Azonban ma még minden hidrogén előállítására használt módszer használata
túlságosan drága. A hidrogénelőállítás költségeinek csökkentése érdekében a kémiai kutatók a
fotoszintetizáló sejtekben található, a víz hidrogénjének a növényekbe való beépítését elvégző
természetes kloroplaszthoz hasonló mesterséges kloroplaszt előállításán dolgoznak. A
mesterséges kloroplaszt elemi hidrogén formájában szabadítja fel a víz kötött hidrogéntartalmát.
Egy másik kutatási irány azt próbálja elérni, hogy a hidrogént a fotoelektrolitikus cellák
hatékonyságának növelésével lehessen gazdaságosan előállítani. Ennél a módszernél a
fotoelemek által termelt elektromosságot használják a hidrogén és oxigén vízből való
előállítására.
Sokan azt gondolják, hogy a hidrogén egyszerű elégetésénél jobb módszerek is vannak. Ezek a
jobb módszerek tüzelőanyagcellákban oxidálják a hidrogént és így közvetlenül elektromos
áramot állítanak elő, ami aztán használható elektromos autók motorjainak vagy más elektromos
eszközök működtetésére. A tüzelőanyagcellák jóval hatékonyabban nyerik ki a hidrogénben tárolt
kémiai energiát, mintha égetéssel előbb hővé alakítanák, majd a hőből állítanának elő mechanikai
energiát.
A közeljövőben azonban még mindig a benzinüzemű autóké lesz a vezető szerep. De már nincs is
olyan messze a nap, amikor a történészek újra csodálni fogják Verne bölcs előrelátását.
Vissza a főoldalra
Forrás: Ronald DeLorenzo esszéje, Whitten, Davis, és Peck 'General Chemistry', 1996, 5. kiadás,
Saunders
College Publishing.
Magyar forditás: Lente Gábor, 2004.
Original title: Hydrogen Fuel
Adopted from an article written by Ronald DeLorenzo and appearing in General Chemistry by Whitten, Davis, and
Peck, submitted for their 1996 fifth edition, Saunders College Publishing.
Hungarian translation: Gábor Lente, 2004.
Az oldalakat készítette:
Lente Gábor
. Az oldalakkal kapcsolatos kérdéseit, észrevételeit szívesen vesszük a
következő címen:
lenteg@dragon.klte.hu
URL: http://www.klte.hu/~wwwinorg/essay/essay089.html