Vodik je najpreprostejši kemični element : njegovo jedro je sestavljeno iz enega protona, njegov atom pa ima samo en elektron. Molekula divodika (H2) je sestavljena iz dveh vodikovih atomov.
Vodik se običajno uporablja za divodik.

Izgorevanje 1 kg vodika sprosti skoraj 4-krat več energije kot 1 kg bencina in proizvede samo vodo :

2H2 + O2 -> 2H2O

Vodik je na zemeljskem površju zelo bogat, vendar ne obstaja v svojem čistem stanju. Vedno je vezan na druge kemijske elemente v molekulah, kot so voda in ogljikovodiki. Živi organizmi (živalski ali rastlinski) so sestavljeni tudi iz vodika.
Biomasa je torej še en potencialni vir vodika.

Pridobivanje vodika iz teh primarnih virov, kot so ogljikovodiki, biomasa in voda, zahteva vnos energije.
Vodik bi lahko bil skoraj neizčrpen, če bi ga bilo mogoče proizvesti v zadostnih količinah po konkurenčnih cenah in iz nizkoogljične energije (jedrske energije in obnovljivi viri energije).
Vodikove tehnologije so nabor tehnologij, ki se preučujejo za proizvodnjo vodika, njegovo shranjevanje in pretvorbo za energetske namene.

Obstaja več trenutnih načinov za proizvodnjo vodika, vsak s svojimi prednostmi in slabostmi v smislu stroškov, energetske učinkovitosti in vpliva na okolje :

Elektroliza vode :
Elektroliza vode je postopek, ki uporablja električno energijo za razgradnjo vode (H2O) v vodik (H2) in kisik (O2). Obstajata dve glavni vrsti elektrolize : alkalna elektroliza in elektroliza protonske izmenjevalne membrane (PEM). Elektrolizo vode lahko napaja električna energija iz obnovljivih virov, kot sta sončna ali vetrna energija, zaradi česar je okolju prijazna metoda proizvodnje vodika.

Reformiranje pare metana :
Reforming parnega metana je kemični proces, pri katerem se metan (CH4), običajno v obliki zemeljskega plina, uporablja za proizvodnjo vodika in ogljikovega dioksida (CO2). Ta proces se v kemični industriji pogosto uporablja v velikem obsegu za proizvodnjo vodika. Vendar pa oddaja tudi CO2, zaradi česar je okolju manj prijazna metoda proizvodnje vodika v primerjavi z vodno elektrolizo.

Uplinjanje biomase :
Uplinjanje biomase je proces, ki organske snovi pretvori v sintezni plin, ki se nato lahko pretvori v vodik. Ta metoda kot surovino uporablja kmetijske, gozdarske ali komunalne odpadke, s čimer ponuja možnost proizvodnje vodika iz obnovljivih in trajnostnih virov.

Piroliza vode :
Piroliza vode je termokemični proces, ki uporablja toploto za razgradnjo vode v vodik in kisik. Čeprav je ta metoda lahko učinkovita z vidika energetske učinkovitosti, zahteva visoke temperature in posebne pogoje, zaradi česar je izvajanje bolj zapleteno.

Solarna fotoelektroliza :
Solarna fotoelektroliza je metoda proizvodnje vodika, ki uporablja sončne celice za pretvorbo sončne svetlobe v elektriko, ki se nato uporablja za napajanje procesa elektrolize vode. Ta metoda uporablja sončno energijo kot obnovljiv vir električne energije, vendar jo je mogoče omejiti z učinkovitostjo sončnih celic in s tem povezanimi stroški.

Shranjevanje vodika je aktivno področje raziskav in razvoja zaradi svojega potenciala kot čistega in vsestranskega nosilca energije. Tukaj je nekaj trenutnih načinov shranjevanja vodika :

Kompresija plina :
Vodik se lahko shranjuje v plinasti obliki, stisnjen pri visokem tlaku, v ojačanih cilindričnih rezervoarjih. Visokotlačni rezervoarji so lahko izdelani iz jekla ali kompozitnih materialov, da prenesejo visoke tlake. Vendar pa stiskanje vodika pri visokih tlakih zahteva posebno infrastrukturo in lahko povzroči izgube energije.

Utekočinjanje :
Vodik se lahko ohladi in utekočini na zelo nizke temperature (pod -253 stopinj Celzija) za shranjevanje z visoko energetsko gostoto. Skladiščenje v tekoči obliki zmanjšuje prostornino, ki jo zaseda vodik, vendar zahteva drago hladilno opremo in znatne izgube energije med postopkom utekočinjanja.

Adsorpci

Mini pci

Odmik od na PCI 2.2 namenjena enoten v laptops Variante 2,34 PCI, ki obstaja v dveh različicah: -32-košček avtobus na 33 MHz (133 MB/s največje pasovne širine) 1 (najbolj pogosto); -avtobus 64 bitov na 66 MHz (528 MB/s največje pasovne širine) 1, ki se uporablja na nekaterih strokovnih matične plošče ali strežnikov (so dvakrat dolžina je) PCI 2.2 32-bitni bus);

ja na trdne materiale :
Vodik se lahko adsorbira na trdne materiale s porozno strukturo, kot so aktivno oglje, zeoliti, porozne organske kovine (MOF) ali organsko-anorganski hibridni materiali. Ti materiali imajo veliko specifično površino in lahko adsorbirajo vodik pri zmernih tlakih in temperaturah okolice. Vendar pa je adsorpci

Mini pci

Odmik od na PCI 2.2 namenjena enoten v laptops Variante 2,34 PCI, ki obstaja v dveh različicah: -32-košček avtobus na 33 MHz (133 MB/s največje pasovne širine) 1 (najbolj pogosto); -avtobus 64 bitov na 66 MHz (528 MB/s največje pasovne širine) 1, ki se uporablja na nekaterih strokovnih matične plošče ali strežnikov (so dvakrat dolžina je) PCI 2.2 32-bitni bus);

ja vodika lahko reverzibilna, vendar zahteva visoke tlake za desorpci

Mini pci

Odmik od na PCI 2.2 namenjena enoten v laptops Variante 2,34 PCI, ki obstaja v dveh različicah: -32-košček avtobus na 33 MHz (133 MB/s največje pasovne širine) 1 (najbolj pogosto); -avtobus 64 bitov na 66 MHz (528 MB/s največje pasovne širine) 1, ki se uporablja na nekaterih strokovnih matične plošče ali strežnikov (so dvakrat dolžina je) PCI 2.2 32-bitni bus);

jo.

Skladiščenje kemikalij :
Vodik se lahko shrani v obliki kemičnih spojin, ki ga sprostijo, ko se razgradijo. Vodik se lahko na primer shrani v obliki kovinskih hidridov ali organskih spojin, kot so organski hidridi. Sproščanje vodika se lahko sproži s segrevanjem, katalizo ali drugimi metodami. Vendar imajo lahko sistemi za shranjevanje kemikalij posebne zahteve glede temperature, tlaka in regeneracije materiala.

Podzemno skladišče :
Vodik se lahko shrani pod zemljo v primernih geoloških formacijah, kot so slani vodonosniki, naravne votline ali porozni rezervoarji. Podzemno skladiščenje ponuja veliko skladiščno zmogljivost in lahko zmanjša varnostna in infrastrukturna tveganja. Vendar so za to potrebna ustrezna geološka najdišča ter varne in zanesljive tehnike shranjevanja.

Vodik ima zaradi svojih edinstvenih značilnosti, vključno z vsestranskostjo, čistočo pri proizvodnji iz obnovljivih virov energije in potencialom za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov, široko paleto možnosti uporabe v različnih sektorjih. Nekatere možne uporabe vodika vključujejo :

Čista mobilnost :
Vozila na vodik, kot so avtomobili na gorivne celice, avtobusi, tovornjaki in vlaki, ponujajo čisto alternativo vozilom z motorjem z notranjim zgorevanjem. Električno energijo proizvajajo s kombiniranjem vodika in kisika iz zraka, pri čemer kot stranska proizvoda proizvajajo samo vodo in toploto, zmanjšujejo emisije onesnaževal zraka in toplogrednih plinov.

Shranjevanje energije :
Vodik se lahko uporablja kot sredstvo za shranjevanje energije v velikem obsegu, vključno s shranjevanjem energije, proizvedene iz nestalnih obnovljivih virov, kot sta sončna in vetrna energija. Presežek električne energije se lahko uporabi za proizvodnjo vodika z elektrolizo vode in nato shrani za kasnejšo uporabo kot gorivo ali vir energije.

Industrijska proizvodnja :
Vodik se pogosto uporablja v kemični industriji za proizvodnjo amoniaka, ki se uporablja pri proizvodnji gnojil, kot tudi pri proizvodnji različnih kemikalij, vključno z metanolom, kloriranim vodikom in ogljikovodikom. Uporablja se lahko tudi kot reducent pri proizvodnji jekla in drugih kovin.

Proizvodnja električne energije :
Vodikove gorivne celice se lahko uporabljajo za proizvodnjo električne energije na čist in učinkovit način, tako za stacionarne kot mobilne aplikacije. Uporabljajo se v poslovnih in stanovanjskih stavbah kot rezervni vir električne energije ali kot primarni vir energije. Uporabljajo se lahko tudi za dobavo električne energije električnim omrežjem v obdobjih konične porabe.

CStanovanjsko in poslovno ogrevanje :
Vodik se lahko uporablja kot gorivo za ogrevanje stanovanj in poslovnih prostorov, ki nadomešča zemeljski plin ali kurilno olje. Razvijajo se vodikovi kotli, ki bi lahko ponudili nizkoogljično alternativo za ogrevanje stavb.

Vesoljske aplikacije :
V vesoljski industriji se vodik uporablja kot gorivo za poganjanje vesoljskih nosilnih raket, zlasti v zgornjih fazah raket. Tekoči vodik se pogosto uporablja kot pogonsko sredstvo zaradi visoke energetske gostote in čistega zgorevanja.