L'idrogeno è l'elemento chimico più semplice : il suo nucleo è costituito da un singolo protone e il suo atomo ha un solo elettrone. La molecola di diidrogeno (H2) è costituita da due atomi di idrogeno.
L'idrogeno è comunemente usato per riferirsi al diidrogeno.

Bruciare 1 kg di idrogeno rilascia quasi 4 volte più energia di 1 kg di benzina e produce solo acqua :

2H2 + O2 -> 2H2O

L'idrogeno è molto abbondante sulla superficie terrestre ma non esiste allo stato puro. È sempre legato ad altri elementi chimici, in molecole come l'acqua e gli idrocarburi. Anche gli organismi viventi (animali o vegetali) sono composti da idrogeno.
La biomassa è quindi un'altra potenziale fonte di idrogeno.

L'estrazione dell'idrogeno da queste risorse primarie come gli idrocarburi, la biomassa e l'acqua richiede un apporto energetico.
L'idrogeno potrebbe essere quasi inesauribile, a condizione che possa essere prodotto in quantità sufficienti a un costo competitivo e da energia a basse emissioni di carbonio (nucleare

Gestione di una centrale nucleare

I componenti di una centrale nucleare. I componenti principali di una centrale nucleare : Reattore nucleare : Il reattore nucleare è il cuore dell'impianto dove avvengono le reazioni di fissione nucleare. Contiene combustibile nucleare, come l'uranio arricchito o il plutonio, nonché moderatori e controlli del reattore per regolare le reazioni nucleari.
Generatore di vapore :

e rinnovabili).
Le tecnologie dell'idrogeno sono l'insieme delle tecnologie studiate per produrre idrogeno, immagazzinarlo e convertirlo a fini energetici.

Esistono diversi modi attuali per produrre idrogeno, ognuno con i suoi vantaggi e svantaggi in termini di costi, efficienza energetica, impatto ambientale :

Elettrolisi dell'acqua :
L'elettrolisi dell'acqua è un processo che utilizza l'elettricità per scomporre l'acqua (H2O) in idrogeno (H2) e ossigeno (O2). Esistono due tipi principali di elettrolisi : l'elettrolisi alcalina e l'elettrolisi a membrana a scambio protonico (PEM). L'elettrolisi dell'acqua può essere alimentata da elettricità proveniente da fonti rinnovabili come l'energia solare o eolica, il che la rende un metodo ecologico di produzione di idrogeno.

Steam forming di metano :
Il reforming del metano a vapore è un processo chimico che utilizza il metano (CH4), solitamente sotto forma di gas naturale, per produrre idrogeno e anidride carbonica (CO2). Questo processo è comunemente usato su larga scala nell'industria chimica per produrre idrogeno. Tuttavia, emette anche CO2, il che lo rende un metodo di produzione di idrogeno meno ecologico rispetto all'elettrolisi dell'acqua.

Gassificazione della biomassa :
La gassificazione della biomassa è un processo che converte la materia organica in syngas, che può quindi essere convertito in idrogeno. Questo metodo utilizza come materia prima rifiuti agricoli, forestali o urbani, offrendo così la possibilità di produrre idrogeno da fonti rinnovabili e sostenibili.

Pirolisi dell'acqua :
La pirolisi dell'acqua è un processo termochimico che utilizza il calore per scomporre l'acqua in idrogeno e ossigeno. Sebbene questo metodo possa essere efficiente in termini di efficienza energetica, richiede temperature elevate e condizioni specifiche, che possono renderlo più complesso da implementare.

Fotoelettrolisi solare :
La fotoelettrolisi solare è un metodo di produzione di idrogeno che utilizza celle solari per convertire la luce solare in elettricità, che viene poi utilizzata per alimentare il processo di elettrolisi dell'acqua. Questo metodo utilizza l'energia solare come fonte rinnovabile di elettricità, ma può essere limitato dall'efficienza delle celle solari e dai costi associati.

Lo stoccaggio dell'idrogeno è un'area attiva di ricerca

RCA

La presa RCA, nota anche come fonografo o presa cinch, è un tipo molto comune di connessione elettrica. Creato nel 1940, si trova ancora oggi nella maggior parte delle case. Trasmette segnali audio e video. L'acronimo di RCA sta per Radio Corporation of America. Originariamente, la spina RCA è stata progettata per sostituire le vecchie prese telefoniche delle centrali telefoniche manuali.

e sviluppo grazie al suo potenziale come vettore energetico pulito e versatile. Ecco alcuni dei modi attuali per immagazzinare l'idrogeno :

Compressione del gas :
L'idrogeno può essere immagazzinato in forma gassosa compressa ad alta pressione in serbatoi cilindrici rinforzati. I serbatoi di stoccaggio ad alta pressione possono essere realizzati in acciaio o materiali compositi per resistere alle alte pressioni. Tuttavia, la compressione dell'idrogeno ad alte pressioni richiede un'infrastruttura specifica e può portare a perdite di energia.

Liquefazione :
L'idrogeno può essere raffreddato e liquefatto a temperature molto basse (inferiori a -253 gradi Celsius) per lo stoccaggio ad alta densità energetica. Lo stoccaggio in forma liquida riduce il volume occupato dall'idrogeno, ma richiede costose apparecchiature di raffreddamento e notevoli perdite di energia durante il processo di liquefazione.

Adsorbimento su materiali solidi :
L'idrogeno può essere adsorbito su materiali solidi con una struttura porosa, come carboni attivi, zeoliti, metalli organici porosi (MOF) o materiali ibridi organico-inorganici. Questi materiali hanno un'ampia superficie specifica e possono adsorbire l'idrogeno a pressioni e temperature ambiente moderate. Tuttavia, l'adsorbimento dell'idrogeno può essere reversibile, ma richiede pressioni elevate per il desorbimento.

Stoccaggio di prodotti chimici :
L'idrogeno può essere immagazzinato sotto forma di composti chimici che lo rilasciano quando vengono scomposti. Ad esempio, l'idrogeno può essere immagazzinato sotto forma di idruri metallici o composti organici come gli idruri organici. Il rilascio di idrogeno può essere innescato dal riscaldamento, dalla catalisi o da altri metodi. Tuttavia, i sistemi di stoccaggio di sostanze chimiche possono avere requisiti specifici in termini di temperatura, pressione e rigenerazione del materiale.

Stoccaggio sotterraneo :
L'idrogeno può essere immagazzinato nel sottosuolo in formazioni geologiche adatte come falde acquifere saline, cavità naturali o serbatoi porosi. Lo stoccaggio sotterraneo offre una grande capacità di stoccaggio e può ridurre i rischi per la sicurezza e l'infrastruttura. Tuttavia, ciò richiede siti geologici adeguati e tecniche di stoccaggio sicure e affidabili.

L'idrogeno ha una vasta gamma di potenziali applicazioni in vari settori grazie alle sue caratteristiche uniche, tra cui la sua versatilità, la pulizia se prodotto da fonti di energia rinnovabili e il suo potenziale di ridurre le emissioni di gas serra. Alcune delle potenziali applicazioni dell'idrogeno includono :

Mobilità pulita :
I veicoli a idrogeno, come le auto a celle a combustibile, gli autobus, i camion e i treni, offrono un'alternativa pulita ai veicoli con motore a combustione interna. Generano elettricità combinando l'idrogeno con l'ossigeno dell'aria, generando solo acqua e calore come sottoprodotti, riducendo le emissioni di inquinanti atmosferici e gas serra.

Accumulo di energia :
L'idrogeno può essere utilizzato come mezzo di stoccaggio dell'energia su larga scala, anche per immagazzinare l'energia prodotta da fonti rinnovabili intermittenti come l'energia solare ed eolica. L'elettricità in eccesso può essere utilizzata per produrre idrogeno mediante elettrolisi dell'acqua e quindi immagazzinata per un uso successivo come combustibile o fonte di energia.

Produzione industriale :
L'idrogeno è ampiamente utilizzato nell'industria chimica per la produzione di ammoniaca, utilizzato nella produzione di fertilizzanti, nonché nella produzione di vari prodotti chimici, tra cui metanolo, idrogeno clorurato e idrocarburi. Può anche essere utilizzato come agente riducente nella produzione di acciaio e altri metalli.

Produzione di energia elettrica :
Le celle a combustibile a idrogeno possono essere utilizzate per generare elettricità in modo pulito ed efficiente, sia per applicazioni fisse che mobili. Sono utilizzati in edifici commerciali e residenziali come fonte di energia elettrica di riserva o come fonte primaria di energia. Possono anche essere utilizzati per fornire elettricità alle reti elettriche durante i periodi di picco della domanda.

CRiscaldamento residenziale e commerciale :
L'idrogeno può essere utilizzato come combustibile per il riscaldamento residenziale e commerciale, in sostituzione del gas naturale o dell'olio combustibile. Le caldaie a idrogeno sono in fase di sviluppo e potrebbero offrire un'alternativa a basse emissioni di carbonio per il riscaldamento degli edifici.

Applicazioni spaziali :
Nell'industria spaziale, l'idrogeno viene utilizzato come combustibile per spingere i veicoli di lancio spaziali, specialmente negli stadi superiori dei razzi. L'idrogeno liquido viene spesso utilizzato come propellente grazie alla sua elevata densità di energia e alla combustione pulita.