Kilka ciekawostek o wodorze.

Paliwo ekologiczne
Wodór jest najlżejszym i najprostszym pierwiastkiem chemicznym rozpoczynającym układ okresowy. Atom wodoru zbudowany jest z protonu i krążącego dookoła niego elektronu. Pierwiastek ten w stanie wolnym występuje w niedużych ilościach w górnych warstwach atmosfery oraz w gazach wulkanicznych, czasem w gazie ziemnym, oraz w granicie i innych skałach. W postaci związanej wodór wchodzi w skład wielu związków nieorganicznych i organicznych. Jego zasoby są właściwie nie do wyczerpania. Najwięcej tego pierwiastka jest w wodzie.
Wodór został odkryty w 1671 roku przez Roberta Boyle’a. Temu irlandzkiemu chemikowi udało się uzyskać wodór poprzez reakcję metali i kwasów. Nazwał go wtedy: łatwopalnym powietrzem. W związku z tym, że to Henry Cavendish niemal sto lat później wyodrębnił wodór jako osobną substancję i opisał reakcję spalania oraz jej produkt, to jemu zazwyczaj przypisuje się to odkrycie. Przez dość długi czas, mimo, że znana była gwałtowna reakcja wodoru z tlenem, nauka nie znała praktycznego zastosowania dla tego gazu. Wodór jest lżejszy od powietrza, dlatego zaczęto go wykorzystywać do napełniania balonów służących jako środek transportu powietrznego. W XIX i na początku XX wieku wodór dość powszechnie używany był jako gaz, którym napełniano balony i sterowce. W XXI wieku wodór wrócił do łask jako ekologiczne i alternatywne źródło energii dla motoryzacji. Według istniejących prognoz wodór będzie paliwem przyszłości, stanowiącym alternatywę dla używanych obecnie konwencjonalnych paliw nieodnawialnych.

Produkcja wodoru
Opracowanie wydajnej, taniej, i szybkiej metody produkcji wodoru, jest głównym warunkiem, który musi być spełniony by wodór mógł zastąpić bieżące nośniki energii. Aktualnie 48% produkowanego wodoru powstaje w efekcie reformingu metanu przy użyciu pary wodnej, 30% z ropy naftowej głównie w rafineriach, 18% z węgla, a pozostałe 4% z elektrolizy wody. Pierwsza z wymienionych metod, czyli reforming jest metodą najwydajniejszą i najtańszą. Niestety, nie jest to metoda zbyt korzystna dla środowiska. Produktami ubocznymi reformingu parowego są bowiem: tlenek węgla, dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane. Przykładowo na tonę wodoru wytworzonego tą metodą, wytwarzane jest aż dziewięć do dwunastu ton dwutlenku węgla.
Tymczasem, metoda z której najrzadziej produkowany jest wodór – elektroliza wody – z punktu widzenia ochrony środowiska jest idealną metodą. Polega ona na odwróconym procesie spalania wodoru i daje możliwość uzyskania wodoru najwyższej czystości. Mimo, że metoda ta nie wiąże się z produkcją żadnych szkodliwych dla środowiska substancji, to nie jest ona idealna. Do istotnych wad tego procesu należy niska sprawność (24 – 35%), która powoduje wysokie zapotrzebowanie energii elektrycznej, a ta zazwyczaj uzyskiwana jest w elektrowniach z paliw kopalnych.
Istnieją również biologiczne metody produkcji wodoru. Produkcja wodoru z wykorzystaniem tych metod może odbywać się na drodze procesów zachodzących przy udziale mikroalg i sinic. Stwierdzono, że glony w momencie usunięcia siarczanów z pożywki zaczynają wytwarzać wodór w efekcie działania enzymu hydrogenaza. Istnieje sposób na pobieranie wodoru z tych organizmów poprzez wprowadzenie do środowiska bytowania glonów zmodyfikowanego enzymu, który spowoduje, że algi skupią się nie na wytwarzaniu potrzebnego cukru, a na produkcji wodoru. Przewiduje się, że ten proces spowoduje wzrost produkcji o 400%, nie hamując oczywiście zbytnio poziomu wytwarzania potrzebnego algom cukru. Naukowcy sądzą, że dzięki tym metodom mogłyby zostać rozwiązane problemy energetyczne zarówno państw uprzemysłowionych, jak i tych rozwijających się. Odnośnie biologicznych metod produkcji wodoru warto podkreślić, że chińscy naukowcy z Harbinu opracowali proces otrzymywania wodoru ze ścieków, nazwany przez nich: „bakteriolizą”.

Wodór-czy to paliwo doskonałe?
Wodór jest najbardziej pro-ekologicznym nośnikiem energii. Niska gęstość wodoru sprawia, iż jest to związek niezwykle lotny. Co więcej, cząsteczka wodoru jest mała i dyfunduje przez większość materiałów takich jak najróżniejsze polimery, gumy czy stopy metali. W trakcie spalenia płomieniowego wodoru powstają jedynie tlenki azotu i para wodna, a gdy proces utleniania przeprowadzony jest w ogniwach paliwowych, jedynym produktem ubocznym jest para wodna. Podstawową zaletą wodoru jest zatem to, że samochody czy autobusy nim napędzane nie emitują substancji zanieczyszczających. Dlatego właśnie w wodorze i ogniwach paliwowych widzi się szansę na ograniczenie emisji takich związków jak tlenki węgla, tlenki azotu, najróżniejsze węglowodory, które są przyczyną kwaśnych deszczy i przypuszczalnie efektu cieplarnianego.
Wodór może być wykorzystywany do napędzania samochodów na dwa sposoby. Można go stosować jako paliwo w tradycyjnym silniku, które ulega spalaniu w komorze, lub wykorzystywać w ogniwach paliwowych do wytworzenia energii napędzającej silnik elektryczny. Warto dodać, że w przeciwieństwie do samochodów elektrycznych korzystających z akumulatorów, o zasięgu średnio 100 – 150 km i konieczności konwencjonalnego ładowania przez kilka godzin, pojazdy na ogniwa paliwowe można napełnić wodorem w zaledwie kilka minut, a pełen zbiornik umożliwia zasięg zbliżony do pojazdów napędzanych silnikami spalinowymi.