Er brintbrændstof farligt?

Hindenburg-eksplosionen den 6. maj 1937 i Lakehurst, New Jersey. AFP / Getty Images

Da Hindenburg-luftskib nærmet sig havnen i Lakehurst, N.J., den 6. maj 1937, blev den blimp, der holdt passagerdækkene højt fyldt med brint. Dette element, det enkleste - og mest rigelige - i universet, har en proton med et enkelt elektron, der drejer rundt om det. Brint vejer også det mindste af alle elementer atomisk. Det kan pakke en ganske stempel og skabe enorme mængder energi, når ilt og en antændelseskilde introduceres. Da Hindenburg eksploderede, var verden bevidst om brintets magt.

Da Hindenburg lagde til i maj aften, blev blimpens ydre hud udsat for en statisk gnist. I løbet af få sekunder rev flammer hen over luftskibet, hvilket reducerede det til en kugle af flammer og snoet metal. Seksogtredive mennesker mistede deres liv i katastrofen [kilde: Nationalarkivet]. Og så hurtigt som Hindenburg brændte, gjorde også offentlighedens mening om brint. I mange årtier efter katastrofen blev brint betragtet med skepsis og endda med alarm. En "brændstoffrygtfaktor" udviklet vedrørende elementet [kilde: Edwards].

-

I dag, når bekymringerne vokser over en muligvis aftagende global forsyning af olie - og stigende emissioner af forurenende stoffer fra den olie - energiforskere overvejer brint som en kilde til brændstof. Det har bestemt en enorm mængde løfte: Hydrogen udsender lidt eller ingen drivhusgasser (GHG). Dets største biprodukter er vanddamp og varme. Brint har den højeste energieffekt efter vægt af ethvert brændstof [kilde: CECA]. Og det er rigeligt; brint kan produceres af en række kilder, fra naturgas til vand selv.

Men spørgsmålet er stadig: Er brintbrændstof en sikker energikilde til vores biler? Hvordan kan brint endda bruges som brændstof? Der er en hurtig primer på næste side.

-

I 2005 demonstreres en teknik til ekstraktion af brint fra vand, som var banebrydende på University of New South Wales i Australien. Metoden bruger solenergi til at brænde reaktionen. Ian Waldie / Getty Images

-Brint er faktisk ikke en energikilde - det er en energibærer [kilde: CECA]. Brint bærer den energi, der er skabt, når det produceres. Det svarer til elektricitet: Vi kan ikke forbrænde elektricitet (som er et energibærer), men elektricitet kan produceres ved at brænde energikilder som naturgas eller olie. Derefter transporterer elektricitet denne energi til andre steder, som stikkontakter i dit hjem.

Dette betyder, at energibæreren skal gives energien til at transportere, groft sagt. Så vi skal skabe energi til at fremstille brint. Dette er meget lettere end den konventionelle metode til at få vores primære brændstofskilde, olie. At få olie kræver at man borer i reserver, pumper det ud af jorden, raffinerer det og sender det til tankstationen. Ved at bruge brint som brændstofkilde kan vi i det væsentlige producere vores eget brændstof og eliminere alle disse trin - og måske den geopolitiske strid, som olie forårsager.

Brint oprettes gennem en proces, der kaldes reformere. Vi kan bestemt producere brint som et middel til energioverførsel ved at brænde naturgas eller en anden kulstofbaseret brændstofskilde. Faktisk er metanreformering (adskillelse af brint fra carbonhydrider ved forbrænding af naturgas) i øjeblikket den mest levedygtige metode til produktion af brintbrændstof. Men gennem denne metode er vi lige tilbage ved firkant et, så vidt udslippet af drivhusgas (GHG) går. Mens processen med at overføre energi fra brint vil være en ren, vil processen med at skabe brint stadig forbrænde fossilt brændstof og afgive drivhusgasser.

Ligesom der er renere måder at producere elektricitet (som vandkraft), kan brint også oprettes rent gennem vind- eller solenergi - selv gennem mikrober, der spiser alger og producerer brint som et affaldsprodukt [kilde: NREL]. Forskere vurderer disse metoder som pålidelige måder at producere brint på uden forbrænding af fossile brændstoffer. Og andre finder ud af den bedste måde at bruge dette producerede brint til at drive din bil.

-Bilingeniører har udtænkt hydrogen brændstofceller. Disse brændselsceller skaber elektricitet til at drive din bil igennem elektrokemisk konvertering. Det rene kemiske element brint splittes i dets proton og elektron, en proces, der genererer elektricitet. Når det blandes med ilt, er biproduktet af processen vand. Da en brændselscelle ikke selv kan producere nok elektricitet til at drive en bil, skal celler sættes sammen for at skabe brændselscelle stabler [kilde: Fuel Economy.gov]. Når du først har sat et par stakke sammen, kan din bil imidlertid zoome sammen.

Der er dog stadig et stort problem: opbevaring af brintet ombord på dit køretøj. Nogle metoder er allerede i brug. Brint kan opbevares i form af en højt trykgas eller en ekstrem kold væske, ligesom kryogent brint. Dette fungerer til opbevaring af brint på brændstofspumperne, men det er ikke praktisk at transportere brændstof i din bil. Kryogen brintvæske ville kræve et ekstra system ombord for at holde brændstoffet koldt. Dette tilføjer vægt, hvilket påvirker køretøjets energieffektivitet.

Forskere undersøger stadig de optimale måder at opbevare og udnytte brint som brændstofskilde. En del af denne forskning inkluderer bortvisning af offentlighedens frygt for brintbrændstof. Videnskaben er muligvis i stand til at knække brændstofbrændstof-puslespillet, men hvis chauffører stadig ser for sig at blive flash-brændt i live i en kugle af hvid-varm flamme efter en fender bender, så hvem vil købe en brændstofdrevet bil alligevel? Måske vil næste side forkorte dine bekymringer.

Motoren til en Ford-brændstofcelle-elbil. Bilen blev vist på National Hydrogen Association's nationale konference i 2005. Joe Raedle / Getty Images

I mange tilfælde er brint mere sikkert end det brændstof, vi i øjeblikket bruger til at drive vores biler. Carbonbaserede brændstoffer spreder sig som væsker (som du ved, hvis du nogensinde har spildt benzin på dig selv ved pumpen). Når det brænder, producerer konventionelt brændstof varm aske, hvilket skaber strålende varme. Dette er ikke tilfældet med brint. I sin rene form forbrænder hydrogen intet kulstof og producerer ingen varm aske og meget lidt strålevarme [kilde: RMI]. Hvad mere er, når brint lækker, stiger det hurtigt ud i atmosfæren, så det har mindre tid til at brænde [kilde: Princeton].

Så hvad med Hindenburg? Både fortalere og modstandere af brintbrændstof har låst fast på den ulykkelige skævhed i deres debat. Mens modstandere peger på det som en forsigtighedsfortælling, betragter fortalere det som frihed for brint.

Selv om brintet ombord på Hindenburg bestemt brændte med en utrolig kraft, var det ikke brintet, der skabte katastrofen - det var aluminiumspulver. For at reflektere sollys var huden på Hindenburg dækket af dette pulver, en form svarende til raketbrændstof [kilde: RMI]. Og bomuldsstoffet, der udgjorde blimpens hud, var vandtæt med meget brandfarligt acetat [kilde: ABC]. Hydrogenproponenter påpeger også, at flammerne i Hindenburg-katastrofen brændte opad snarere end ud, fordi elementet er så let. Dette efterlod passagererne i transportøren under relativt upåvirket af flammerne. Femogtredive af de 36 dødsfald i Hindenburg var resultatet af passagerer, der sprang fra luftskibet; alle dem, der forblev ombord, overlevede [kilde: RMI].

Udfordringen, som brintoplagring giver, er at finde frem til måder at skabe lagertanke, der ikke viser sig at være en advarsel om brint for kommende generationer. Med andre ord, hvad ville gøre den bedste opbevaringstank til at forhindre brint i at eksplodere i en bilulykke?

-

Ståltanke er en mulighed. De er stærke nok til at fungere som pålidelige transportører for brintgas i biler. Hvis der sker en ulykke, vil en ståltank sandsynligvis kunne modstå en anslag uden at blive udsat for en punktering eller brud. Et problem med stål er imidlertid, at brint er så let og derfor mindre tæt end benzin. Enhver tank, der holder brændstof under tryk, skal være meget større end den konventionelle gastank på din bil. En ståltank ville være temmelig tung og reducere energieffektiviteten.

Komposittmaterialer ser ud til at give endnu mere løfte end stål. Tanke lavet af polyethylen er lette, kan formes til at passe til en bil og er designet til pulver -- absorbere energien fra en påvirkning, reducere tanken til støv og tilsyneladende frigive brint sikkert i atmosfæren [kilde: Princeton].

Brint kan i sidste ende opbevares i materialer, der kan rumme elementet og frigive det, når det er nødvendigt. Nogle typer metal, som metalhydrid, kan fange brintmolekyler inden for deres sammensætningsstruktur. Her opbevares brintet sikkert og frigives, når metallet opvarmes. Hvad der gør denne teknologi endnu mere tiltalende er, at den varme, der er nødvendig til frigivelse af brintmolekyler fra deres metalltanke, kan komme fra spildvarmen produceret af en brintbrændselscelle [kilde: DOE].

Det ser ikke ud til, at "brændstoffrygtfaktoren" gør meget for at afskrække den fortsatte forskning i dens levedygtighed som brændstofkilde. Og hvis verden virkelig løber tør for olie, er vi måske nødt til at lægge denne frygt en gang for alle.

For mere information om brintbrændstof og andre relaterede emner, se næste side.

Relaterede artikler

• Brændselscelle-quiz
• Ho-w Hydrogenøkonomien fungerer
• Sådan fungerer brændselsceller
• Sådan fungerer blimps
• Sådan fungerer elbiler
• Alternativt brændstof

Flere gode links

• U.S. DOEs hjemmeside om energieffektivitet og vedvarende energi (EERE)
• Rocky Mountain Institute
• Hindenburg Disaster Radio Broadcast på Nationalarkivet

Kilder

• Edwards, Peter P. "Vores frygt for brændstofbrændstofstationer." Tiderne. 21. april 2008. http://www.timesonline.co.uk/tol/comment/letters/article3784369.ece
• Kruszelnicki, Karl S. "Hindenburg og brint." Australian Broadcasting Company. 2004. http://www.abc.net.au/science/k2/moments/s1052864.htm
• Murphy, Christian. "Differentiering af energikilder og transportører." Consumer Energy Council of America. 30. juli 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/SourcesCarriers.html
• "Køretøjer med brændselscelle." Californiens energikommission. http://www.consumerenergycenter.org/transportation/fuelcell/index.html
• "Opbevaring af brændstof." Princton University. http://www.princeton.edu/~chm333/2002/spring/FuelCells/H_storage.shtml
• "Sådan fungerer de: PEM-brændselsceller." Fuel Economy.gov. http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_PEM.shtml
• "Hydrogenfakta." Consumer Energy Council of America. 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/Fuelfacts/HydrogenFacts.html
• "Hydrogenproduktion og levering." Nationalt laboratorium for vedvarende energi. 1. juni 2007. http://www.nrel.gov/hydrogen/proj_produktion_levering.html
• "Er brint farligt?" Rocky Mountain Institute. http://www.rmi.org/sitepages/pid205.php
• "Metalhydrider." U.S. Department of Energy. 6. november 2006. http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/storage/metal_hydrides.html
• "Scener fra helvede: Herb Morrison - Hindenburg-katastrofe, 1937." Nationalarkivet. http://www.archives.gov/exhibits/eyewitness/html.php?section=5