Är vätgasbränsle farligt?

Hindenburg-explosionen den 6 maj 1937 i Lakehurst, New Jersey. AFP / Getty Images

När Hindenburg-luftfartyget närmade sig sin brygga i Lakehurst, N.J., den 6 maj 1937, fylldes blåsan som höll passagerardäckarna högt med väte. Detta element, det enklaste - och vanligaste - i universum, har en proton med en enda elektron som kretsar kring det. Väte väger också minst av alla element atomiskt. Det kan packa en hel stans och skapa enorma mängder energi när syre och en antändningskälla införs. När Hindenburg exploderade bevittnade världen vätgas kraft.

När Hindenburg dockade den majkvällen exponerades blimpens yttre hud för en statisk gnista. Inom några sekunder slet flammor över luftskipet, vilket reducerade det till en boll av lågor och tvinnad metall. Trettiosex personer förlorade sina liv i katastrofen [källa: Nationalarkivet]. Och så snabbt som Hindenburg brände, så gjorde också allmänhetens åsikt om väte. Under många decennier efter katastrofen betraktades väte med skepsis och till och med oro. En "väte rädselfaktor" utvecklades angående elementet [källa: Edwards].

-

I dag, när oro växer över en eventuellt avtagande global tillgång på olja - och ökande utsläpp av föroreningar från den oljan - överväger forskare energi väte som en bränslekälla. Det har verkligen en enorm mängd löfte: Väte avger lite eller inga växthusgaser (GHG). Dess viktigaste biprodukter är vattenånga och värme. Väte har den högsta energiproduktionen i vikt av alla bränslen [källa: CECA]. Och det är rikligt; väte kan produceras av ett antal källor, från naturgas till själva vattnet.

Men frågan kvarstår: Är vätebränsle en säker energikälla för våra bilar? Hur kan väte även användas som bränsle? Det finns en snabb grundare på nästa sida.

-

2005 visas en teknik för utvinning av väte från vatten, som var banbrytande vid University of New South Wales i Australien. Metoden använder solkraft för att driva reaktionen. Ian Waldie / Getty Images

-Väte är inte en energikälla - det är en energibärare [källa: CECA]. Väte bär energin som skapas när den produceras. Det liknar el: Vi kan inte bränna el (som är en energibärare), men el kan produceras genom att bränna energikällor som naturgas eller petroleum. Sedan transporterar elenergin denna energi till andra platser, som uttag i ditt hem.

Detta innebär att energibäraren måste ges energin att bära, på ett grovt sätt. Så vi måste skapa energi för att skapa väte. Detta är mycket enklare än den konventionella metoden för att få vår primära bränslekälla, olja. Att få olja kräver borrning i reserven, pumpa den ur marken, förädla den och skicka den till bensinstationen. Genom att använda väte som bränslekälla kan vi i princip producera vårt eget bränsle och eliminera alla dessa steg - och kanske den geopolitiska striden som olja orsakar.

Väte skapas genom en process som kallas reformering. Visst kan vi generera väte som ett medel för energiöverföring genom att bränna naturgas eller någon annan kolbaserad bränslekälla. I själva verket är metanreformering (separering av väte från kolväten genom förbränning av naturgas) för närvarande den mest livskraftiga metoden att producera vätebränsle. Men genom denna metod är vi tillbaka vid kvadrat ett, så långt som växthusgasutsläpp går. Medan processen för överföring av energi från väte kommer att vara en ren, kommer processen att skapa väte fortfarande att bränna fossilt bränsle och släppa ut växthusgaser.

Precis som det finns renare sätt att producera elektricitet (som vattenkraft), kan väte också skapas rent genom vind- eller solkraft - även genom mikrober som äter alger och producerar väte som en avfallsprodukt [källa: NREL]. Forskare utvärderar dessa metoder som pålitliga sätt att producera väte utan att bränna fossila bränslen. Och andra räknar ut det bästa sättet att använda detta producerade väte för att driva din bil.

-Biltekniker har utvecklat väte bränsleceller. Dessa bränsleceller skapar el för att driva din bil igenom elektrokemisk omvandling. Det rena kemiska elementet väte delas upp i dess proton och elektron, en process som genererar elektricitet. När det blandas med syre är biprodukten av processen vatten. Eftersom en bränslecell inte kan producera tillräckligt med el på egen hand för att driva en bil, måste celler sättas ihop för att skapa bränslecellstackar [källa: Fuel Economy.gov]. När du bara har satt ihop några travar kan din bil dock zooma med.

En stor fråga kvarstår emellertid: lagring av väte ombord på ditt fordon. Vissa metoder används redan. Väte kan lagras i form av en högtrycksgas eller en extremt kall vätska, som kryogen väte. Det här fungerar för att lagra väte vid bränslepumparna, men det är inte praktiskt att transportera bränsle i bilen. Kryogen vätevätska kräver ett extra ombordsystem för att hålla bränslet kallt. Detta skulle lägga till vikt, vilket påverkar fordonets energieffektivitet.

Forskare undersöker fortfarande de optimala sätten att lagra och utnyttja väte som bränslekälla. En del av denna forskning inkluderar att fördriva allmänhetens rädsla för vätebränsle. Vetenskapen kanske kan knäcka bränslet med vätgasbränsle, men om förare fortfarande föreställer sig att bli brinnande levande i en boll med vit hett flamma efter en fenderbender, vem skulle då köpa en vätedrivna bil ändå? Kanske kommer nästa sida att svaga dina bekymmer.

Motorn på en Ford-vätebränslecell elbil. Bilen visades på National Hydrogen Association: s nationella konferens 2005. Joe Raedle / Getty Images

I många fall är väte säkrare än det bränsle vi för närvarande använder för att driva våra bilar. Kolbaserade bränslen tenderar att sprida sig som vätskor (som du väl vet om du någonsin har spillt bensin på dig själv vid pumpen). När det bränner producerar konventionellt bränsle varm ask, vilket skapar strålningsvärme. Detta är inte fallet med väte. I sin rena form bränner väte inget kol och producerar ingen varm ask och mycket lite strålningsvärme [källa: RMI]. Vad mer är, när väte läcker, stiger det snabbt ut i atmosfären, så det har mindre tid att bränna [källa: Princeton].

Så hur är det med Hindenburg? Både förespråkare och motståndare av vätgasbränslet har fastnat på den felaktiga fläkten i sin debatt. Medan motståndare pekar på det som en försiktighetsberättelse, ser förespråkare det som befrielse för väte.

Även om väte ombord på Hindenburg verkligen brände med otrolig kraft, var det inte vätet som skapade katastrofen - det var aluminiumpulver. För att reflektera solljus täcktes huden på Hindenburg i detta pulver, en form som motsvarar raketbränsle [källa: RMI]. Och bomullstyget som bestod av blimpens hud var vattentätt med mycket brandfarligt acetat [källa: ABC]. Väteförespråkare påpekar också att lågorna i Hindenburg-katastrofen brann uppåt snarare än ut eftersom elementet är så lätt. Detta lämnade passagerarna i transportören under relativt osmält av lågorna. Trettiofem av de 36 dödsfallen i Hindenburg var resultatet av passagerare som hoppade från luftskeppet; alla de som förblev ombord överlevde [källa: RMI].

Utmaningen som lagras med vätgasbränsle är att hitta sätt att skapa lagringstankar som inte kommer att visa sig vara en försiktighetsberättelse mot väte för kommande generationer. Med andra ord, vad skulle göra den bästa lagringstanken för att förhindra väte att explodera i en bilolycka?

-

Ståltankar är en möjlighet. De är tillräckligt starka för att fungera som pålitliga bärare för vätgas i bilar. Om en olycka inträffar kommer en stålbehållare troligen att kunna motstå en påverkan utan att leda till punktering eller brott. Ett problem med stål är emellertid att väte är så lätt och därför mindre tätt än bensin. Varje tank som håller vätebränsle under tryck måste vara mycket större än den konventionella bensintanken på din bil. En stålbehållare skulle vara ganska tung och minska energieffektiviteten.

Kompositmaterial verkar ge ännu mer löfte än stål. Tankar av polyeten är lätta, kan formas för att passa en bil och är utformade för att pulver -- absorbera energin från en stötar, reducera tanken till damm och till synes släppa väte säkert ut i atmosfären [källa: Princeton].

Väte kan till slut förvaras i material som kan hålla elementet och släppa det vid behov. Vissa typer av metall, som metallhydrid, kan fånga vätemolekyler i deras sammansatta struktur. Här lagras väte säkert och frigörs när metallen upphettas. Det som gör denna teknik ännu mer tilltalande är att värmen som krävs för att frigöra vätemolekyler från deras metallbehållare kan komma från spillvärme som produceras av en vätebränslecell [källa: DOE].

Det verkar inte som att "vätefruktfaktorn" gör mycket för att avskräcka fortsatt forskning om dess livskraft som bränslekälla. Och om världen verkligen tar slut på olja, kanske vi måste lägga undan denna rädsla en gång för alla.

För mer information om vätebränsle och andra relaterade ämnen, besök nästa sida.

Relaterade artiklar

• Fuel Cell Quiz
• Ho-w Hydrogen Economy fungerar
• Hur bränsleceller fungerar
• Hur Blimps fungerar
• Hur elbilar fungerar
• Alternativt bränsle

Fler bra länkar

• U.S. DOE Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE) Startsida
• Rocky Mountain Institute
• Hindenburg Disaster Radio Broadcast på Nationalarkivet

källor

• Edwards, Peter P. "Vår rädsla för vätgasbränslestationer." Tiderna. 21 april 2008. http://www.timesonline.co.uk/tol/comment/letters/article3784369.ece
• Kruszelnicki, Karl S. "Hindenburg och väte." Australian Broadcasting Company. 2004. http://www.abc.net.au/science/k2/moments/s1052864.htm
• Murphy, Christian. "Differentiera energikällor och bärare." Consumer Energy Council of America. 30 juli 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/SourcesCarriers.html
• "Bränslecellfordon." Kaliforniens energikommission. http://www.consumerenergycenter.org/transportation/fuelcell/index.html
• "Bränsleförvaring." Princton University. http://www.princeton.edu/~chm333/2002/spring/FuelCells/H_storage.shtml
• "Hur de fungerar: PEM-bränsleceller." Fuel Economy.gov. http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_PEM.shtml
• "Vätevakta." Consumer Energy Council of America. 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/Fuelfacts/HydrogenFacts.html
• "Väteproduktion och leverans." Nationellt laboratorium för förnybar energi. 1 juni 2007. http://www.nrel.gov/hydrogen/proj_production_del Delivery.html
• "Är väte farligt?" 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 från helvetet: Herb Morrison - Hindenburg-katastrof, 1937." Nationalarkivet. http://www.archives.gov/exhibits/eyewitness/html.php?section=5