Hidrogjeni paraqitet me simbolin H dhe numri atomik është 1, numri i masës 100794 amu (njësi të masës atomike). Hidrogjeni është një gaz, ky është elementi i parë i tabelës periodike të elementeve. Hidrogjeni ka vetem një elektron në shtresën e parë elekronike.
Hidrogjeni është gaz pa erë, pa ngjyrë, jo metalik, i ndezshëm dhe i patretshëm në ujë. Zakonisht shfaqet në formë molekulare.
Në Univerz është elementi më i bollshëm nga të gjithë, duke përbërë 75% të materies së dukshme. Në Tokë, është relativisht i rrallë dhe prodhohet në mënyrë industriale nga hidrokarburet si metani. Pjesa më e madhe e këtij elementi merret në kohën e duhur dhe në vendin e duhur ku kërkohet përdorimi i tij. Përdoret, ndër të tjera, për të prodhuar amoniak dhe për të përmirësuar lëndët djegëse fosile.
–
[Hidrogjeni është një element kimik; ka simbolin H dhe numrin atomik 1. Është elementi kimik më i lehtë dhe më i bollshëm në univers, duke përbërë rreth 75% të të gjithë materies normale. Në kushte standarde, hidrogjeni është një gaz i molekulave diatomike me formulën H2, i quajtur dihidrogjen, ose ndonjëherë gaz hidrogjeni, hidrogjen molekular ose thjesht hidrogjen. Dihidrogjeni është pa ngjyrë, pa erë, jo toksik dhe shumë i djegshëm. Yjet, duke përfshirë Diellin, përbëhen kryesisht nga hidrogjeni në gjendje plazmatike, ndërsa në Tokë, hidrogjeni gjendet si gaz H2 (dihidrogjen) dhe në forma molekulare, si në ujë dhe komponime organike. Izotopi më i zakonshëm i hidrogjenit (1H) përbëhet nga një proton, një elektron dhe asnjë neutrone.]1
[: Hidrogjeni eshte element mjaft i përhapur ne natyrë. Hi’rogjeni është përbërësi kryesor i diellit dhe i yjeve të tjerë. Në Tokë hidrogjeni gjendet në afërsi të vullkaneve. Ai lirohet bashkë me gazrat vullkanike. Meqenëse hidrogjini është me i lehtë se ajri ai gjendet në shtresat e larta te atmosferës. Hidrogjeni me tepër gjendet i përhapur në formë të komponimeve të tij. Komponimi me i përhapur i tij është uji. Hidrogjeni gjithashtu është përbërës i naftës, thengjillit dhe i lëndëve të tjera të djegëshme. Hidrogjeni është përbërës i bimëve dhe i shtazëve. Buka, sheqernat, yndyrnat, proteinat dhe shumë substanca të tjera të rëndësishme për zhvillimin e jetës përmbajnë hidrogjen.]2
Përftohet nga gazi natyror dhe është e mundur që të bëhet nga uji me një proces elektrolize, por do të kushtonte më shumë. Izotopi i tij më i zakonshëm është protium, bërthama e të cilit nuk përbëhet nga neutrone dhe nga një proton i vetëm.
Në metalurgji, tretshmëria dhe karakteristikat e tij kanë një rëndësi të madhe, pasi shumë metale mund të bëhen të brishtë në prani të tij dhe në zhvillimin e formave të sigurta të ruajtjes për përdorim të mëvonshëm si lëndë djegëse.
Përdorimet e hidrogjenit
[ Hydrogen Uses – Hydrogen Portal]3: Hidrogjeni është një bartës energjie unik i gjithanshëm. Mund të prodhohet duke përdorur inpute të ndryshme energjie dhe teknologji të ndryshme prodhimi. Ai gjithashtu mund të konvertohet në forma të ndryshme dhe të shpërndahet nëpër rrugë të ndryshme – nga hidrogjeni i gazit të kompresuar në tubacione përmes hidrogjenit të lëngshëm në anije, trena ose kamionë, deri te rrugët e sintetizuara të karburantit. Hidrogjeni është një zgjidhje kyçe për të ulur emetimet e gazeve serrë në sektorë që janë të vështirë për t’u dekarbonizuar dhe ku elektrifikimi është i vështirë ose i pamundur. Ky është rasti i sektorëve industrialë si prodhimi i çelikut ose transporti i rëndë për shembull. Si një bartës energjie pa karbon, hidrogjeni do të lejonte gjithashtu transportin e energjisë së rinovueshme në distanca të gjata dhe ruajtjen e vëllimeve të mëdha të energjisë. Një aplikim i menjëhershëm në industri është reduktimi dhe zëvendësimi i përdorimit të hidrogjenit intensiv në rafineri, prodhimi i amoniakut dhe forma të reja të prodhimit të metanolit, ose zëvendësimi i pjesërisht i lëndëve djegëse fosile në prodhimin e çelikut. Hidrogjeni ka potencialin për të formuar bazën për proceset e prodhimit të çelikut me zero karbon në BE, të parashikuara sipas Strategjisë së Re Industriale të Komisionit. Në transport, hidrogjeni është gjithashtu një opsion premtues ku elektrifikimi është më i vështirë. Për shembull në autobusët lokalë të qytetit, flotat komerciale ose pjesë specifike të rrjetit hekurudhor. Automjetet e rënda, duke përfshirë autobusët, automjetet për qëllime të veçanta dhe mallrat rrugore në distanca të gjata, gjithashtu mund të dekarbonizohen duke përdorur hidrogjen si lëndë djegëse. Trenat me qeliza karburanti me hidrogjen mund të zgjerohen dhe hidrogjeni mund të përdoret si lëndë djegëse për transportin detar në rrugët e brendshme ujore dhe transportin në distanca të shkurtra. Në planin afatgjatë, hidrogjeni mund të bëhet gjithashtu një opsion për dekarbonizimin e sektorit të aviacionit dhe detare, përmes prodhimit të vajgurit të lëngshëm sintetik ose karburanteve të tjera sintetike. Sigurisht, hidrogjeni mund të përdoret gjithashtu në një sërë aplikimesh të ndryshme – duke përfshirë 36 aplikacionet e përdorimit përfundimtar të përshkruara në studimin “Rruga drejt Konkurrencës së Hidrogjenit” të Këshillit të Hidrogjenit. Përdorimet kryesore të hidrogjenit sot janë si lëndë e parë kimike në prodhimin e amoniakut, ushqimit dhe barnave, si dhe përpunimin petrokimik dhe rafineri. Përdoret gjithashtu në rritjen e kristaleve, prodhimin e qelqit, gjurmimin kimik, fabrikimin e metaleve, prodhimin e polisilikonit dhe gjysmëpërçuesve, prodhimin e metaleve dhe përpunimin termik. Kërkesa për hidrogjen për rafinerinë e naftës është një komponent kryesor i prodhimit të përgjithshëm të hidrogjenit. Hidrogjeni përdoret për të hequr squfurin dhe për të hidrotrajtuar dhe hidroplasaritur përbërësit më të rëndë të naftës së papërpunuar në produkte më të vlefshme dhe më të lehta. Nga ana tjetër, rritja e kërkesës për hidrogjen të rafinerisë ndikohet nga një rritje e kërkesës për lëndë djegëse të lëngshme, ndryshimet në përmbajtjen e squfurit të naftës së papërpunuar dhe rregulloret që kufizojnë sasinë e squfurit në karburantin e lëngshëm. Prodhimi i plehrave dhe kimikateve konsumojnë gjithashtu sasi të mëdha hidrogjeni. Furnizimi me amoniak në SHBA varet nga çmimi i gazit natyror dhe furnizimi është rritur për shkak të çmimit të ulët të gazit natyror. Si zgjerimi i kapacitetit të braktisur ashtu edhe impiantet e amoniakut në fushën e gjelbër po vijnë në internet, duke çuar në rritjen e kërkesës për hidrogjen.
Fusha të tjera të mundshme të përdorimit të hidrogjenit përfshijnë si më poshtë:
• Përdorimet industriale: Hidrogjeni mund të zëvendësojë koksin dhe gazin natyror si një agjent reduktues në prodhimin e hekurit dhe çelikut. Në mënyrë të ngjashme, hidrogjeni mund të mundësojë dekarbonizimin e industrive, të tilla si çimentoja, plehrat dhe petrokimikatet. Megjithatë, në disa raste, mund të kërkohet kërkim dhe zhvillim i konsiderueshëm për të vlerësuar efektet e kalimit nga gazi natyror ose gazrat e karburantit me origjinë nga qymyri në hidrogjen të pastër.
• Transporti: Automjetet me qeliza karburanti me hidrogjen ofrojnë efikasitet të lartë dhe emetime të ulëta. Ata mund të luajnë një rol gjithnjë e më të rëndësishëm në reduktimin e emetimeve nga kamionët me distanca të gjata, kamionët e rëndë, autobusët, makinat e mesme dhe të mëdha, furgonët, minibusët, trenat, anijet dhe avionët.
• Prodhimi i energjisë: Përdorimi i hidrogjenit për prodhimin e energjisë është i papërfillshëm sot, megjithëse ka potencial për rolin e tij në prodhimin e energjisë. Hidrogjeni mund të injektohet në rrjetet ekzistuese të tubacioneve të gazit natyror ose të dërgohet drejtpërdrejt në rrjetin fundor të shpërndarjes. Turbinat e gazit me hidrogjen dhe turbinat e gazit me cikël të kombinuar mund të jenë gjithashtu një burim fleksibiliteti në sistemet e energjisë elektrike. Përveç kësaj, qelizat e karburantit me oksid të ngurtë (SOFC) mund të ofrojnë efikasitetin më të lartë të konvertimit të energjisë kimike në energji elektrike të çdo teknologjie të konvertimit të energjisë, krahasuar me çdo motor nxehtësie.
• Ruajtja e energjisë/Balancimi i rrjetit: Hidrogjeni mund të bëhet një opsion ruajtjeje afatgjatë për të balancuar ndryshimet sezonale në kërkesën për energji elektrike. Industria ka punuar në teknologji për të ruajtur hidrogjenin në enë kriogjenike ose në sorbentë me kapacitet të lartë për të rritur dendësinë dhe kohëzgjatjen e energjisë në dispozicion. Ruajtja gjeologjike e hidrogjenit është e mundur në shpellat e kripës dhe formacione të tjera. Një numër i kufizuar projektesh të ruajtjes gjeologjike ekzistojnë në Shtetet e Bashkuara, të cilat mund të zgjerohen ndërsa kërkesa për hidrogjen rritet.
Strategjitë e bashkimit të sektorëve duke rritur përdorimin e energjisë së rinovueshme në sektorë të tjerë Hidrogjeni mund të përdoret për të bashkuar energjinë elektrike të rinovueshme me sektorë të tjerë të përdorimit të energjisë siç përshkruhet në Figurë-imazh1. Disa nga aplikimet e hidrogjenit janë renditur më poshtë.
Hidrogjeni-Perdorimet-imazh1.
Koncepti i P2H₂ dhe aplikimet e përdorimit përfundimtar të hidrogjenit
Siç ilustron figura, hidrogjeni kontribuon në “bashkimin e sektorit” – nga njëra anë midis sistemit të energjisë dhe nga ana tjetër midis sektorëve industrial, ndërtesa dhe transport.
Bashkimi i sektorit krijon ngarkesa shtesë që përfaqësojnë tregje të reja për hidrogjenin e prodhuar nga burimet VRE, duke çuar më tej integrimin e pjesëve të larta të VRE në sistemin e energjisë.
Kërkohen standarde të mirëpërcaktuara të sigurisë, ventilimi i duhur dhe zbulimi i rrjedhjeve për të siguruar operacione të sigurta me hidrogjen. Është një gaz shumë i ndezshëm dhe mund të digjet në një gamë të gjerë përqendrimesh.
Shoqata Kombëtare e Mbrojtjes nga Zjarri i jep hidrogjenit një 4, vlerësimi më i lartë i ndezshmërisë, duke treguar materialet “që avullojnë plotësisht në presion dhe temperaturë normale dhe digjen lehtë”.
Këto standarde ekzistojnë tashmë për aplikime të ndryshme industriale, por ato mund të kenë nevojë të thjeshtohen duke marrë parasysh aplikimet e reja të hidrogjenit, për shembull si lëndë djegëse për makinat.
Disa nga aplikacionet janë renditur më poshtë:
Si lëndë e parë:
Hidrogjeni mund të përdoret si lëndë e parë në industrinë kimike. Është një input kyç për prodhimin e amoniakut, lëndëve djegëse sintetike dhe llojeve të ndryshme të plehrave. Mund të përdoret gjithashtu në procesin e metanimit për të prodhuar metan nga CO₂. Hidrogjeni përdoret gjithashtu për të prodhuar lëndë djegëse të lëngshme sintetike nga biomasa, gjë që rrit ndjeshëm efikasitetin e përdorimit të biomasës. Hidrogjeni mund të përdoret gjithashtu për të zëvendësuar lëndët djegëse fosile dhe për të vepruar si një agjent reduktues në industritë e rënda si çeliku. Në Suedi, për shembull, projekti HYBRIT synon të zëvendësojë qymyrin e koksit me hidrogjen në procesin e prodhimit të çelikut me bazë minerali.
Si lëndë djegëse:
Hidrogjeni mund të sigurojë energji duke përdorur qelizat e karburantit. Për shembull, Evropa pret 95 stacione hidrogjeni ku një qelizë karburanti mund të furnizohet me karburant në tre minuta për një distancë prej 500-800 kilometrash (H₂ live, 2019). Një mënyrë tjetër për të përdorur hidrogjenin si lëndë djegëse është përzierja e tij me gaz natyror në tubacionet ekzistuese të gazit natyror.
Standardet sugjerojnë përzierjen deri në 10% hidrogjen (sipas vëllimit), me një potencial për ta rritur atë në 20% (Hydrogen Strategy Group, 2018) (NREL, 2015) (IRENA, 2018a). Megjithatë, përzierja e duhur mund të ndryshojë ndjeshëm midis sistemeve të rrjetit të tubacioneve dhe përbërjeve të gazit natyror dhe për këtë arsye duhet të vlerësohet rast pas rasti (NREL, 2013; ARENA, 2018). Kufiri aktual i hidrogjenit në turbinat me gaz dhe motorët duhet të rritet në veçorinë e afërt.
Përmbledhje
Hidrogjeni ka shumë përdorime aktuale dhe potenciale, duke përfshirë:
- Lëndë e parë kimike në prodhimin e amoniakut, ushqimit dhe barnave
- Përpunimi petrokimik dhe rafineri
- Rritja e kristalit
- Prodhimi i qelqit
- Gjurmimi kimik
- Fabrikimi i metaleve
- Prodhimi i polisilikonit dhe gjysmëpërçuesve
- Prodhimi i metaleve
- Përpunimi termik
- Përpunimi i lëndëve djegëse fosile
- Prodhimi i amoniakut
- Djegia për të prodhuar nxehtësi
- Qelizat e karburantit për prodhimin e energjisë elektrike dhe fuqizimin e automjeteve
- Saldimi me gaz
- Llambat ultravjollcë
- Potenciometria dhe analiza kimike
- Identifikimi strukturor
- Sigurimi i energjisë për përdorim në aplikime të ndryshme, duke përfshirë nxehtësinë dhe energjinë e shpërndarë ose të kombinuar; energjia rezervë; sistemet për ruajtjen dhe mundësimin e energjisë së rinovueshme; energjia portative; energjia ndihmëse për kamionë, avionë, hekurudhë dhe anije; automjete të specializuara si pirunët; dhe automjetet e pasagjerëve dhe mallrave duke përfshirë makinat, kamionët dhe autobusët.
-e tjera.
–
Referenca
