Vety on yksinkertaisin kemiallinen elementti : sen ydin

Ydinvoimalaitoksen käyttö

Ydinvoimalaitoksen komponentit. Ydinvoimalaitoksen pääkomponentit : Ydinreaktori : Ydinreaktori on laitoksen sydän, jossa ydinfissioreaktiot tapahtuvat. Se sisältää ydinpolttoainetta, kuten rikastettua uraania tai plutoniumia, sekä moderaattoreita ja reaktorin ohjaimia ydinreaktioiden säätelemiseksi.
Höyrykattila :

koostuu yhdestä protonista ja sen atomissa on vain yksi elektroni. Divetymolekyyli (H2) koostuu kahdesta vetyatomista.
Vetyä käytetään yleisesti viittaamaan divetyyn.

1 kg vedyn polttaminen vapauttaa lähes 4 kertaa enemmän energiaa kuin 1 kg bensiiniä ja tuottaa vain vettä :

2H2 + O2 -> 2H2O

Vetyä on hyvin runsaasti maan pinnalla, mutta sitä ei ole puhtaassa tilassaan. Se sitoutuu aina muihin kemiallisiin alkuaineisiin, molekyyleihin, kuten veteen ja hiilivetyihin. Elävät organismit (eläin tai kasvi) koostuvat myös vedystä.
Biomassa on näin ollen toinen mahdollinen vedyn lähde.

Vedyn erottaminen näistä primaariresursseista, kuten hiilivedyistä, biomassasta ja vedestä, edellyttää energiaa.
Vety voisi olla lähes ehtymätöntä, jos sitä voidaan tuottaa riittävästi kilpailukykyisin kustannuksin ja vähähiilisestä energiasta (ydin

Ydinvoimalaitoksen käyttö

Ydinvoimalaitoksen komponentit. Ydinvoimalaitoksen pääkomponentit : Ydinreaktori : Ydinreaktori on laitoksen sydän, jossa ydinfissioreaktiot tapahtuvat. Se sisältää ydinpolttoainetta, kuten rikastettua uraania tai plutoniumia, sekä moderaattoreita ja reaktorin ohjaimia ydinreaktioiden säätelemiseksi.
Höyrykattila :

voima ja uusiutuvat energialähteet).
Vetyteknologiat ovat joukko tekniikoita, joita tutkitaan vedyn tuottamiseksi, varastoimiseksi ja muuntamiseksi energiatarkoituksiin.

Tällä hetkellä on olemassa useita tapoja tuottaa vetyä, joista jokaisella on omat etunsa ja haittansa kustannusten, energiatehokkuuden ja ympäristövaikutusten suhteen :

Veden elektrolyysi :
Veden elektrolyysi on prosessi, joka käyttää sähköä veden (H2O) hajottamiseen vedyksi (H2) ja hapeksi (O2). Elektrolyysiä on kahta päätyyppiä : alkalinen elektrolyysi ja protoninvaihtokalvon (PEM) elektrolyysi. Veden elektrolyysiä voidaan käyttää uusiutuvista lähteistä, kuten aurinko- tai tuulivoimasta, saatavalla sähköllä, mikä tekee siitä ympäristöystävällisen vedyntuotantomenetelmän.

Metaanihöyryn reformointi :
Höyrymetaanin reformointi on kemiallinen prosessi, jossa käytetään metaania (CH4), yleensä maakaasun muodossa, vedyn ja hiilidioksidin (CO2) tuottamiseksi. Tätä prosessia käytetään yleisesti suuressa mittakaavassa kemianteollisuudessa vedyn tuottamiseksi. Se päästää kuitenkin myös CO2 : ta, mikä tekee siitä vähemmän ympäristöystävällisen vedyntuotantomenetelmän verrattuna veden elektrolyysiin.

Biomassan kaasutus :
Biomassan kaasutus on prosessi, joka muuntaa orgaanisen aineen synteesikaasuksi, joka voidaan sitten muuntaa vedyksi. Tässä menetelmässä käytetään raaka-aineena maa-, metsä- tai yhdyskuntajätettä, mikä tarjoaa mahdollisuuden tuottaa vetyä uusiutuvista ja kestävistä lähteistä.

Veden pyrolyysi :
Vesipyrolyysi on termokemiallinen prosessi, joka käyttää lämpöä veden hajottamiseen vedyksi ja hapeksi. Vaikka tämä menetelmä voi olla tehokas energiatehokkuuden kannalta, se vaatii korkeita lämpötiloja ja erityisolosuhteita, mikä voi tehdä sen toteuttamisesta monimutkaisempaa.

Auringon fotoelektrolyysi :
Aurinkofotoelektrolyysi on menetelmä vedyn tuottamiseksi, joka käyttää aurinkokennoja auringonvalon muuntamiseen sähköksi, jota sitten käytetään veden elektrolyysiprosessin tehostamiseen. Tämä menetelmä käyttää aurinkoenergiaa uusiutuvana sähkönlähteenä, mutta sitä voidaan rajoittaa aurinkokennojen tehokkuudella ja siihen liittyvillä kustannuksilla.

Vedyn varastointi on aktiivinen tutkimus- ja kehitysalue, koska se voi toimia puhtaana ja monipuolisena energiankantajana. Tässä on joitain nykyisiä tapoja varastoida vetyä :

Kaasun puristus :
Vetyä voidaan varastoida kaasumaisessa muodossa, puristettuna korkeassa paineessa vahvistetuissa sylinterimäisissä säiliöissä. Korkeapainesäiliöt voidaan valmistaa teräksestä tai komposiittimateriaaleista kestämään korkeita paineita. Vedyn puristaminen korkeissa paineissa vaatii kuitenkin erityistä infrastruktuuria ja voi johtaa energiahäviöihin.

Nesteyttäminen :
Vety voidaan jäähdyttää ja nesteyttää erittäin alhaisiin lämpötiloihin (alle -253 celsiusastetta) korkean energiatiheyden varastointia varten. Varastointi nestemäisessä muodossa vähentää vedyn käyttämää tilavuutta, mutta vaatii kalliita jäähdytyslaitteita ja merkittäviä energiahäviöitä nesteytysprosessin aikana.

Adsorptio kiinteisiin materiaaleihin :
Vety voidaan adsorboida kiinteisiin materiaaleihin, joilla on huokoinen rakenne, kuten aktiivihiilet, zeoliitit, huokoiset orgaaniset metallit (MOF) tai orgaaniset epäorgaaniset hybridimateriaalit. Näillä materiaaleilla on suuri ominaispinta-ala ja ne voivat adsorboida vetyä kohtuullisissa paineissa ja ympäristön lämpötiloissa. Vedyn adsorptio voi kuitenkin olla palautuvaa, mutta desorptio vaatii korkeita paineita.

Kemiallinen varastointi :
Vetyä voidaan varastoida kemiallisten yhdisteiden muodossa, jotka vapauttavat sen, kun ne hajoavat. Esimerkiksi vetyä voidaan varastoida metallihydridien tai orgaanisten yhdisteiden, kuten orgaanisten hydridien, muodossa. Vedyn vapautuminen voidaan laukaista kuumentamalla, katalyysillä tai muilla menetelmillä. Kemikaalien varastointijärjestelmillä voi kuitenkin olla erityisiä vaatimuksia lämpötilan, paineen ja materiaalin regeneroinnin suhteen.

Maanalainen varasto :
Vetyä voidaan varastoida maan alle sopiviin geologisiin muodostumiin, kuten suolaliuoksiin, luonnollisiin onteloihin tai huokoisiin säiliöihin. Maanalainen varastointi tarjoaa suuren varastointikapasiteetin ja voi vähentää turvallisuus- ja infrastruktuuririskejä. Tämä edellyttää kuitenkin sopivia geologisia kohteita sekä turvallisia ja luotettavia varastointitekniikoita.

Vedyllä on monenlaisia sovellusmahdollisuuksia eri aloilla ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi, joita ovat muun muassa sen monipuolisuus, puhtaus uusiutuvista energialähteistä tuotettuna ja sen mahdollisuudet vähentää kasvihuonekaasupäästöjä. Joitakin vedyn mahdollisia sovelluksia ovat :

Puhdas liikkuvuus :
Vetyajoneuvot, kuten polttokennoautot, linja-autot, kuorma-autot ja junat, tarjoavat puhtaan vaihtoehdon polttomoottoriajoneuvoille. Ne tuottavat sähköä yhdistämällä vetyä ilman happeen, tuottavat sivutuotteina vain vettä ja lämpöä, mikä vähentää ilmansaasteiden ja kasvihuonekaasujen päästöjä.

Energian varastointi :
Vetyä voidaan käyttää laajamittaisen energian varastointikeinona, mukaan lukien ajoittain uusiutuvilla energialähteillä, kuten aurinko- ja tuulivoimalla, tuotetun energian varastointiin. Ylimääräistä sähköä voidaan käyttää vedyn tuottamiseen veden elektrolyysillä ja varastoida myöhempää käyttöä varten polttoaineena tai energialähteenä.

Teollisuustuotanto :
Vetyä käytetään laajalti kemianteollisuudessa ammoniakin valmistukseen, jota käytetään lannoitteiden valmistuksessa sekä erilaisten kemikaalien, kuten metanolin, klooratun vedyn ja hiilivedyn, tuotannossa. Sitä voidaan käyttää myös pelkistävänä aineena teräksen ja muiden metallien valmistuksessa.

Sähköntuotanto :
Vetypolttokennoja voidaan käyttää sähkön tuottamiseen puhtaalla ja tehokkaalla tavalla sekä kiinteissä että liikkuvissa sovelluksissa. Niitä käytetään liike- ja asuinrakennuksissa sähkön varalähteenä tai ensisijaisena virtalähteenä. Niitä voidaan käyttää myös sähkön toimittamiseen sähköverkkoihin huippukysynnän aikana.

CAsuin- ja liiketilojen lämmitys :
Vetyä voidaan käyttää polttoaineena asuin- ja liiketilojen lämmityksessä, joka korvaa maakaasun tai polttoöljyn. Vetykattiloita kehitetään, ja ne voisivat tarjota vähähiilisen vaihtoehdon rakennusten lämmitykseen.

Avaruussovellukset :
Avaruusteollisuudessa vetyä käytetään polttoaineena avaruuden laukaisulaitteiden kuljettamiseen, erityisesti rakettien ylemmissä vaiheissa. Nestemäistä vetyä käytetään usein ponneaineena sen suuren energiatiheyden ja puhtaan palamisen vuoksi.