Vodík je najjednoduchší chemický prvok : jeho jadro pozostáva z jediného protónu a jeho atóm má iba jeden elektrón. Molekula divodíka (H2) sa skladá z dvoch atómov vodíka.
Vodík sa bežne používa na označenie divodíka.

Spaľovaním 1 kg vodíka sa uvoľní takmer 4-krát viac energie ako pri 1 kg benzínu a vzniká iba voda :

2H2 + O2 -> 2H2O

Vodík je na zemskom povrchu veľmi hojný, ale neexistuje v čistom stave. Je vždy viazaný na iné chemické prvky, v molekulách, ako je voda a uhľovodíky. Živé organizmy (živočíšne alebo rastlinné) sú tiež zložené z vodíka.
Biomasa je preto ďalším potenciálnym zdrojom vodíka.

Získavanie vodíka z týchto primárnych zdrojov, ako sú uhľovodíky, biomasa a voda, si vyžaduje energetický vstup.
Vodík by mohol byť takmer nevyčerpateľný za predpokladu, že ho možno vyrábať v dostatočnom množstve za konkurencieschopné náklady a z nízkouhlíkovej energie (jadrovej energie a energie z obnoviteľných zdrojov).
Vodíkové technológie sú súborom technológií študovaných na výrobu vodíka, jeho skladovanie a premenu na energetické účely.

V súčasnosti existuje niekoľko spôsobov výroby vodíka, z ktorých každý má svoje výhody a nevýhody z hľadiska nákladov, energetickej účinnosti a vplyvu na životné prostredie :

Elektrolýza vody :
Elektrolýza vody je proces, ktorý využíva elektrickú energiu na rozklad vody (H2O) na vodík (H2) a kyslík (O2). Existujú dva hlavné typy elektrolýzy : alkalická elektrolýza a elektrolýza protónovej výmennej membrány (PEM). Elektrolýza vody môže byť poháňaná elektrickou energiou z obnoviteľných zdrojov, ako je slnečná alebo veterná energia, čo z nej robí ekologický spôsob výroby vodíka.

Reformovanie metánovou parou :
Parné reformovanie metánu je chemický proces, ktorý využíva metán (CH4), zvyčajne vo forme zemného plynu, na výrobu vodíka a oxidu uhličitého (CO2). Tento proces sa bežne používa vo veľkom meradle v chemickom priemysle na výrobu vodíka. Produkuje však aj CO2, čo z neho robí menej ekologický spôsob výroby vodíka v porovnaní s elektrolýzou vody.

Splyňovanie biomasy :
Splyňovanie biomasy je proces, ktorý premieňa organickú hmotu na syntézny plyn, ktorý sa potom môže premeniť na vodík. Táto metóda využíva poľnohospodársky, lesnícky alebo komunálny odpad ako surovinu, čím ponúka možnosť výroby vodíka z obnoviteľných a udržateľných zdrojov.

Vodná pyrolýza :
Pyrolýza vody je termochemický proces, ktorý využíva teplo na rozklad vody na vodík a kyslík. Hoci táto metóda môže byť účinná z hľadiska energetickej účinnosti, vyžaduje si vysoké teploty a špecifické podmienky, čo môže sťažiť jej implementáciu.

Solárna fotoelektrolýza :
Slnečná fotoelektrolýza je spôsob výroby vodíka, ktorý využíva solárne články na premenu slnečného svetla na elektrickú energiu, ktorá sa potom používa na napájanie procesu elektrolýzy vody. Táto metóda využíva slnečnú energiu ako obnoviteľný zdroj elektrickej energie, ale môže byť obmedzená účinnosťou solárnych článkov a súvisiacimi nákladmi.

Skladovanie vodíka je aktívnou oblasťou výskumu a vývoja vďaka svojmu potenciálu čistého a všestranného nosiča energie. Tu sú niektoré zo súčasných spôsobov skladovania vodíka :

Kompresia plynu :
Vodík sa môže skladovať v plynnej forme stlačenej pri vysokom tlaku vo vystužených valcových nádržiach. Vysokotlakové skladovacie nádrže môžu byť vyrobené z ocele alebo kompozitných materiálov, aby odolali vysokým tlakom. Stláčanie vodíka pri vysokých tlakoch si však vyžaduje špecifickú infraštruktúru a môže viesť k stratám energie.

Skvapalňovanie :
Vodík môže byť chladený a skvapalnený na veľmi nízke teploty (pod -253 stupňov Celzia) pre skladovanie s vysokou hustotou energie. Skladovanie v kvapalnej forme znižuje objem, ktorý zaberá vodík, ale vyžaduje drahé chladiace zariadenie a značné straty energie počas procesu skvapalňovania.

Adsorpci

Displej lcd

Farebné bunky sú naplnené osúchateľnými tyčami, tekutými kryštálmi, ktoré určujú množstvo svetla, ktoré prechádza. LED televízory sú LCD televízory, ktorých podsvietenie bolo práve zmenené

a na pevných materiáloch :
Vodík môže byť adsorbovaný na pevné materiály s poréznou štruktúrou, ako sú aktívne uhlie, zeolity, porézne organické kovy (MOF) alebo organicko-anorganické hybridné materiály. Tieto materiály majú veľkú špecifickú povrchovú plochu a môžu adsorbovať vodík pri miernych tlakoch a teplotách okolia. Adsorpci

Displej lcd

Farebné bunky sú naplnené osúchateľnými tyčami, tekutými kryštálmi, ktoré určujú množstvo svetla, ktoré prechádza. LED televízory sú LCD televízory, ktorých podsvietenie bolo práve zmenené

a vodíka však môže byť reverzibilná, ale vyžaduje vysoké tlaky na desorpci

Displej lcd

Farebné bunky sú naplnené osúchateľnými tyčami, tekutými kryštálmi, ktoré určujú množstvo svetla, ktoré prechádza. LED televízory sú LCD televízory, ktorých podsvietenie bolo práve zmenené

u.

Chemické skladovanie :
Vodík sa môže skladovať vo forme chemických zlúčenín, ktoré ho pri rozklade uvoľňujú. Napríklad vodík sa môže skladovať vo forme hydridov kovov alebo organických zlúčenín, ako sú organické hydridy. Uvoľňovanie vodíka môže byť vyvolané zahrievaním, katalýzou alebo inými metódami. Systémy skladovania chemikálií však môžu mať špecifické požiadavky týkajúce sa teploty, tlaku a regenerácie materiálu.

Podzemné úložisko :
Vodík je možné skladovať pod zemou vo vhodných geologických formáciách, ako sú slané kolektory, prírodné dutiny alebo pórovité nádrže. Podzemné úložisko ponúka veľkú skladovaciu kapacitu a môže znížiť bezpečnostné a infraštruktúrne riziká. To si však vyžaduje vhodné geologické lokality a bezpečné a spoľahlivé techniky ukladania.

Vodík má široké spektrum potenciálnych aplikácií v rôznych odvetviach vďaka svojim jedinečným vlastnostiam vrátane svojej univerzálnosti, čistoty pri výrobe z obnoviteľných zdrojov energie a potenciálu znižovať emisie skleníkových plynov. Niektoré z potenciálnych aplikácií vodíka zahŕňajú :

Čistá mobilita :
Vozidlá s vodíkovým pohonom, ako sú automobily s palivovými článkami, autobusy, nákladné vozidlá a vlaky, ponúkajú čistú alternatívu k vozidlám so spaľovacím motorom. Vyrábajú elektrickú energiu kombináciou vodíka s kyslíkom zo vzduchu, pričom ako vedľajšie produkty vyrábajú iba vodu a teplo, čím znižujú emisie látok znečisťujúcich ovzdušie a skleníkových plynov.

Skladovanie energie :
Vodík sa môže používať ako prostriedok na rozsiahle uskladňovanie energie, a to aj na skladovanie energie vyrobenej z nestálych obnoviteľných zdrojov, ako je slnečná a veterná energia. Prebytočná elektrická energia sa môže použiť na výrobu vodíka elektrolýzou vody a potom sa môže skladovať na neskoršie použitie ako palivo alebo zdroj energie.

Priemyselná výroba :
Vodík je široko používaný v chemickom priemysle na výrobu amoniaku, ktorý sa používa pri výrobe hnojív, ako aj pri výrobe rôznych chemikálií vrátane metanolu, chlórovaného vodíka a uhľovodíkov. Môže sa tiež použiť ako redukčné činidlo pri výrobe ocele a iných kovov.

Výroba elektriny :
Vodíkové palivové články možno použiť na čistú a efektívnu výrobu elektriny pre stacionárne aj mobilné aplikácie. Používajú sa v komerčných a obytných budovách ako záložný zdroj elektrickej energie alebo ako primárny zdroj energie. Môžu sa použiť aj na dodávku elektriny do elektrických sietí počas období špičkového odberu.

CVykurovanie domácností a komerčných budov :
Vodík sa môže použiť ako palivo na vykurovanie domácností a komerčných budov, nahradiť zemný plyn alebo vykurovací olej. Vyvíjajú sa vodíkové kotly, ktoré by mohli ponúknuť nízkouhlíkovú alternatívu vykurovania budov.

Vesmírne aplikácie :
Vo vesmírnom priemysle sa vodík používa ako palivo na pohon vesmírnych nosných rakiet, najmä v horných stupňoch rakiet. Kvapalný vodík sa často používa ako pohonná látka kvôli svojej vysokej hustote energie a čistému spaľovaniu.