Vodonik, rasprostranjenost u prirodi, dostupnost i načini ekstrakcije

U skladu sa osnovnim trendovima automobilske industrije, želimo da vam približimo tehnologije budućnosti, odnosno da vam pružimo osnovna znanja za bolje razumevanje budućih proboja koji će se dešavati u nauci, a koji će se odraziti i na naše voljene četvorotočkaše. Krećemo sa osnovnim znanjima o vodoniku, koji je prema viđenju mnogih, osnovno pogonsko gorivo budućnosti.

Gas vodonik i kiseonik je mešavina gasa vodonika (H2) i kiseonika (O2). U industriji obrade metala, ova mešavina gasova se prva koristila za proces varenja. Molarni odnos vodonika (H2) i kiseonika (O2) je stihiometrijska vrednost 2:1, jednako kao u vodi (H2O). U ovom odnosu, pri normalnom atmosferskom pritisku, samozapaljenje se dešava na temperaturi odoko 570 stepeni Celzijusa, a minimalna energija koja je potrebna za zapaljenje smeše varnicom je 20 mJ. Pri sagorevanju oslobađa se velika količina energije (241.8 kJ po sagorelom molu mase H2), a deo se konvertuje u vodenu paru. Najveća zabeležena temperatura pri sagorevanju mešavine gasa vodonika i kiseonika, stihiometrijske vrednosti 2:1, je 2.800 stepeni Celzijusa. Ova mešavina gasova se naziva i Browns Gas, po bugarskom naučniku Yull Brown (Ilia Valkov) nakon što je predložio da se ovaj gas dobija procesom elektrolize vode i da se, zbog svojih izuzetnih karakteristika, koristi kao pogonsko goriva u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS). Iz jedne litre vode, procesom elektrolize, se dobija oko 1800 litara mešavine gasova vodonika i kiseonika. Jedan od naziva koji se, takođe, koristi za ovaj miks gasova je HHO Gas.

Vodonik je hemijski element, oznake H i atomskim brojem 1 i zauzima 75% univerzuma. U Mendeljejevom periodičnom sistemu se nalazi na prvoj poziciji jer je najlakši od svih elemenata, a ujedno i sadrži najveću količinu energije po molu mase. Vodonik (H) je element bez mirisa, ukusa i boje. Vodonik gas je prvi put dobijen početkom 16. veka, reakcijom kiseline i metala. Vodonik gas je eksplozivan i sagoreva u smešama gde je prisutan u koncentraciji od 4 do 75% zapremine, a prilikom sagorevanja oslobađa energiju od 286 kJ po molu mase, što je daleko više od svih poznatih goriva. Vodonik se upotrebljava kao gorivo u raketnim motorima, a zbog svoje karakteristike najlakšeg elementa na zemlji, u istoriji se koristio i u cepelinima.

U industrijskim procesima, vodonik se najčešće dobija reformiranjem fosilnih goriva kao što su prirodni gas, nafta, ugalj ili elektrolizom vode. Trenutno se najviše koristi tehnologija reformiranja fosilnih goriva, čiji je najveći problem velika količina CO2 gasa koji se dobija kao nus-proizvod, a koji se uglavnom skladišti u posebne rezervoare. Najmanji procenat dobijanja vodonika dolazi iz procesa elektrolize vode (oko 4% svetske proizvodnje). Rapidnim razvojem sistema za elektrolizu vode, električnom energijom iz obnovljivih izvora, količina vodonika dobijenog na ovaj način se povećava, ali se ujedno povećava i potreba za istim.  

U novije vreme vodonik gas (H2) se koristi za elektro-hemijsku reakciju dobijanja električne energije, reakcijom vodonika i kiseonika. Ova tehnologija je sve zastupljenija u automobilskoj industriji.

Vodonik dobijen elektrolizom vode, uz upotrebu električne energije iz obnovljivih izvora kao što su vetar i Sunce, je „najzeleniji“ energent koji može da se koristi u automobilskoj industriji.

Voda je hemijsko jedinjenje kiseonika i vodonika. Hemijska formula vode je H2O. Voda je supstanca bez mirisa, ukusa i boje. Temperatura mržnjenja vode je 0°C, a temperatura ključanja je 100°C. Čvrsto agregatno stanje se zove led, a gasovito para. Znamo da voda prekriva oko 2/3 površine Zemljine kugle. Voda je tečnost bez mirisa i ukusa koja je prisutna skoro svuda: u okeanima, morima, rekama, jezerima, gasovita u oblacima, zamrznuta u glečerima ili u velikim podzemnim bazenima ispod krečnjačkih stena. Ovu vodu neprestano koristi živi svet koji bez nje ne bi opstao. Ljudsko telo čini 72% vode, pri čemu ono stalno unosi i izbacuje nove količine. Sva voda, hemijski posmatrana sačinjena je od istog molekula H2O. Ovo nam govori da je voda sastavljena od dva atoma vodonika (Н) i jednog atoma kiseonika (O). Električne karakteristike i prostorni izgled ovog molekula su zaista specifične, pa određuju mnoge od dobro poznatih svojstava vode. Još u ranim godinama školovanja iz predmeta hemije učili smo da se „elektrolizom vode“ može dobiti takozvani „praskavi“ ili „HHO“ gas.

Pogonska jedinica BEV (Battery Electric Vehicle) vozila, koja je trenutno aktuelna (Tesla, Rimac, Chevrolet, Renault…) je elektro-motor. Po tome se HFCEV (Hydrogen Fuel Cell Electric Vehicle) ne razlikuju od BEV vozila. Sve ostalo, kada pričamo o energentu i njegovom dobijanju i skladištenju je totalno različito, a o tome ćemo, između ostalog, pričati u sledećem članku.  

Branko Hinić, Hydrogen Technologies doo, Beograd

(7241)