Hidrogen adalah unsur kimia yang paling mudah : nukleusnya terdiri daripada proton tunggal dan atomnya hanya mempunyai satu elektron. Molekul dihidrogen (H2) terdiri daripada dua atom hidrogen.
Hidrogen biasanya digunakan untuk merujuk kepada dihidrogen.

Membakar 1 kg hidrogen melepaskan hampir 4 kali lebih banyak tenaga daripada 1 kg petrol dan menghasilkan hanya air :

2H2 + O2 -> 2H2O

Hidrogen sangat banyak terdapat di permukaan Bumi tetapi tidak wujud dalam keadaan tulen. Ia sentiasa terikat kepada unsur kimia lain, dalam molekul seperti air dan hidrokarbon. Organisma hidup (haiwan atau tumbuhan) juga terdiri daripada hidrogen.
Oleh itu, biojisim adalah satu lagi sumber hidrogen yang berpotensi.

Mengekstrak hidrogen daripada sumber-sumber utama seperti hidrokarbon, biojisim dan air memerlukan input tenaga.
Hidrogen boleh menjadi hampir tidak habis-habis, dengan syarat ia boleh dihasilkan dalam kuantiti yang mencukupi pada kos yang kompetitif dan dari tenaga rendah karbon (nuklear dan boleh diperbaharui).
Teknologi hidrogen adalah satu set teknologi yang dikaji untuk menghasilkan hidrogen, menyimpannya dan menukarnya untuk tujuan tenaga.

Terdapat beberapa cara semasa untuk menghasilkan hidrogen, masing-masing dengan kelebihan dan kekurangannya sendiri dari segi kos, kecekapan tenaga, kesan alam sekitar :

Elektrolisis air :
Elektrolisis air adalah proses yang menggunakan elektrik untuk memecahkan air (H2O) kepada hidrogen (H2) dan oksigen (O2). Terdapat dua jenis elektrolisis utama : elektrolisis alkali dan elektrolisis membran pertukaran proton (PEM). Elektrolisis air boleh dikuasakan oleh elektrik daripada sumber yang boleh diperbaharui seperti tenaga solar atau angin, menjadikannya kaedah pengeluaran hidrogen yang mesra alam.

Pembaharuan wap metana :
Pembaharuan metana wap adalah proses kimia yang menggunakan metana (CH4), biasanya dalam bentuk gas asli, untuk menghasilkan hidrogen dan karbon dioksida (CO2). Proses ini biasanya digunakan secara besar-besaran dalam industri kimia untuk menghasilkan hidrogen. Walau bagaimanapun, ia juga mengeluarkan CO2, menjadikannya kaedah pengeluaran hidrogen yang kurang mesra alam berbanding elektrolisis air.

Gasifikasi biojisim :
Gasifikasi biojisim adalah proses yang mengubah bahan organik menjadi singas, yang kemudiannya boleh ditukar menjadi hidrogen. Kaedah ini menggunakan sisa pertanian, perhutanan atau bandar sebagai bahan mentah, sekali gus menawarkan kemungkinan menghasilkan hidrogen daripada sumber yang boleh diperbaharui dan mampan.

Pirolisis air :
Pirolisis air adalah proses termokimia yang menggunakan haba untuk memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Walaupun kaedah ini boleh menjadi cekap dari segi kecekapan tenaga, ia memerlukan suhu tinggi dan keadaan tertentu, yang boleh menjadikannya lebih kompleks untuk dilaksanakan.

Fotoelektrolisis suria :
Fotoelektrolisis suria adalah kaedah menghasilkan hidrogen yang menggunakan sel suria untuk menukar cahaya matahari menjadi elektrik, yang kemudiannya digunakan untuk menggerakkan proses elektrolisis air. Kaedah ini menggunakan tenaga suria sebagai sumber elektrik yang boleh diperbaharui, tetapi ia boleh dihadkan oleh kecekapan sel solar dan kos yang berkaitan.

Penyimpanan hidrogen adalah bidang penyelidikan dan pembangunan yang aktif kerana potensinya sebagai pembawa tenaga yang bersih dan serba boleh. Berikut adalah beberapa cara semasa untuk menyimpan hidrogen :

Mampatan gas :
Hidrogen boleh disimpan dalam bentuk gas yang dimampatkan pada tekanan tinggi dalam tangki silinder bertetulang. Tangki simpanan tekanan tinggi boleh dibuat daripada bahan keluli atau komposit untuk menahan tekanan tinggi. Walau bagaimanapun, memampatkan hidrogen pada tekanan tinggi memerlukan infrastruktur tertentu dan boleh menyebabkan kehilangan tenaga.

Pencairan :
Hidrogen boleh disejukkan dan dicairkan kepada suhu yang sangat rendah (di bawah -253 darjah Celsius) untuk penyimpanan ketumpatan tenaga tinggi. Penyimpanan dalam bentuk cecair mengurangkan jumlah yang diduduki oleh hidrogen, tetapi memerlukan peralatan penyejukan yang mahal dan kehilangan tenaga yang ketara semasa proses pencairan.

Penjerapan pada bahan pepejal :
Hidrogen boleh diserap ke dalam bahan pepejal dengan struktur berliang, seperti karbon diaktifkan, zeolit, logam organik berliang (MOF), atau bahan hibrid organik bukan organik. Bahan-bahan ini mempunyai kawasan permukaan tertentu yang besar dan boleh menyerap hidrogen pada tekanan sederhana dan suhu persekitaran. Walau bagaimanapun, penjerapan hidrogen boleh diterbalikkan tetapi memerlukan tekanan tinggi untuk desorption.

Penyimpanan kimia :
Hidrogen boleh disimpan dalam bentuk sebatian kimia yang melepaskannya apabila ia dipecahkan. Sebagai contoh, hidrogen boleh disimpan dalam bentuk hidrida logam atau sebatian organik seperti hidrida organik. Pembebasan hidrogen boleh dicetuskan oleh pemanasan, pemangkinan, atau kaedah lain. Walau bagaimanapun, sistem penyimpanan kimia mungkin mempunyai keperluan khusus dari segi suhu, tekanan, dan penjanaan semula bahan.

Storan bawah tanah :
Hidrogen boleh disimpan di bawah tanah dalam pembentukan geologi yang sesuai seperti akuifer garam, rongga semula jadi, atau takungan berliang. Penyimpanan bawah tanah menawarkan kapasiti penyimpanan yang besar dan dapat mengurangkan risiko keselamatan dan infrastruktur. Walau bagaimanapun, ini memerlukan tapak geologi yang sesuai dan teknik penyimpanan yang selamat dan boleh diperca

RCA

Soket RCA, juga dikenali sebagai soket fonograf atau cinch, adalah jenis sambungan elektrik yang sangat biasa. Dicipta pada tahun 1940, masih ditemukan hari ini di kebanyakan rumah. Ia menghantar isyarat audio dan video. Singkatan daripada RCA bermaksud Radio Corporation of America. Pada asalnya, palam RCA direka untuk menggantikan palam telefon lama pertukaran telefon manual.

yai.

Hidrogen mempunyai pelbagai aplikasi yang berpotensi dalam pelbagai sektor kerana ciri-ciri uniknya, termasuk fleksibiliti, kebersihan apabila dihasilkan daripada sumber tenaga boleh diperbaharui, dan potensinya untuk mengurangkan pelepasan gas rumah hijau. Beberapa aplikasi hidrogen yang berpotensi termasuk :

Mobiliti bersih :
Kenderaan hidrogen, seperti kereta sel bahan api, bas, trak, dan kereta api, menawarkan alternatif yang bersih kepada kenderaan enjin pembakaran dalaman. Mereka menjana elektrik dengan menggabungkan hidrogen dengan oksigen dari udara, menghasilkan hanya air dan haba sebagai produk sampingan, mengurangkan pelepasan bahan pencemar udara dan gas rumah hijau.

Penyimpanan tenaga :
Hidrogen boleh digunakan sebagai alat penyimpanan tenaga berskala besar, termasuk untuk menyimpan tenaga yang dihasilkan oleh sumber boleh diperbaharui sekejap-sekejap seperti tenaga solar dan angin. Elektrik berlebihan boleh digunakan untuk menghasilkan hidrogen dengan elektrolisis air dan kemudian disimpan untuk kegunaan kemudian sebagai sumber bahan api atau tenaga.

Pengeluaran perindustrian :
Hidrogen digunakan secara meluas dalam industri kimia untuk pengeluaran ammonia, yang digunakan dalam pembuatan baja, serta dalam pengeluaran pelbagai bahan kimia, termasuk metanol, hidrogen berklorin, dan hidrokarbon. Ia juga boleh digunakan sebagai agen pengurangan dalam pengeluaran keluli dan logam lain.

Pengeluaran elektrik :
Sel bahan api

Sel Bahan Api PEMFC

PEMFCs menggunakan membran polimer. Pelbagai jenis sel bahan api Sel Bahan Api Membran Pertukaran Proton (PEMFC) :

hidrogen boleh digunakan untuk menjana elektrik dengan cara yang bersih dan cekap, untuk kedua-dua aplikasi pegun dan mudah alih. Ia digunakan di bangunan komersial dan kediaman sebagai sumber sandaran elektrik atau sebagai sumber kuasa utama. Ia juga boleh digunakan untuk membekalkan elektrik kepada grid kuasa semasa tempoh permintaan puncak.

CPemanasan kediaman dan komersial :
Hidrogen boleh digunakan sebagai bahan api untuk pemanasan kediaman dan komersial, menggantikan gas asli atau minyak bahan api. Dandang hidrogen sedang dibangunkan dan boleh menawarkan alternatif rendah karbon untuk pemanasan bangunan.

Aplikasi ruang :
Dalam industri angkasa, hidrogen digunakan sebagai bahan api untuk menggerakkan kenderaan pelancaran angkasa, terutamanya di peringkat atas roket. Hidrogen cecair sering digunakan sebagai bahan dorong kerana ketumpatan tenaga yang tinggi dan pembakaran bersih.