ไฮโดรเจน

ไฮโดรเจน เป็นธาตุที่มีโครงสร้างทางเคมีไม่ซับซ้อน ในอะตอมประกอบด้วย โปรตรอนและอิเล็กตรอนอย่างละ 1 ตัว เกือบทั้งหมดของสสารที่อยู่ในจักรวาลมีส่วนประกอบของไฮโดรเจน ซึ่งเราจะพบว่ามันไปรวมกับองค์ประกอบของสสารอื่นๆ เสมอ เช่น น้ำเป็นส่วนผสมของโฮโดรเจนและออกซิเจน (H2O) ไฮโดรเจนยังพบมากในสารประกอบอินทรีย์หลายชนิด โดยเฉพาะสารจำพวกไฮโดรคาร์บอนกลุ่มเชื้อเพลิง เช่น ก๊าซโซลีน ก๊าซธรรมชาติ เมทานอล และโพรเพน  ไฮโดรเจนสามารถแยกออกจากสารไฮโดรคาร์บอนด้วยวิธีทางความร้อน หรือที่เรียกกันโดยทั่วไปว่า วิธีรีฟอร์มมิ่ง (reforming) เทคโนโลยีที่ใช้ผลิตไฮโดรเจนเชิงพาณิชย์ คือ การแยกสลายน้ำด้วยไฟฟ้า (electrolysis of water) เป็นวิธีที่ใช้ในการแยกไฮโดรเจนและออกซิเจนออกจากกัน  อีกทั้งยังมีการวิจัยและพัฒนาวิธีการอื่นๆ เช่น การแยกด้วยสาหร่าย และแบคทีเรีย กลุ่มที่อาศัยพลังงานจากแสงอาทิตย์

image0014

การผลิตไฮโดรเจนจากสารตั้งต้นชนิดต่างๆ

เครื่องยนต์ที่เผาไหม้ด้วยไฮโดรเจนจะให้กำลังงานสูงกว่าเครื่องยนต์แก๊สโซลีนและดีเซลล์ ไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่บรรยากาศ อายุการใช้งาน สูงสุดของระบบเซลล์เชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ประมาณ 3,000-5,000 ชั่วโมง รถโดยสารประจำทางประมาณ 20,000 ชั่วโมง และผลการศึกษายังชี้ให้เห็นว่า การใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน ให้ประสิทธิภาพสูงกว่าของน้ำมันเบนซิน

image0022

รถยนต์ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง

image003

สถานีเติมแก๊สไฮโดรเจน

สถานีเติมแก๊สไฮโดรเจนในยานยนต์ เทคโนโลยีและอุปกรณ์แตกต่างจากที่ใช้ในสถานีบริการน้ำมันหรือแก๊ส แอลพีจี เพราะต้องปฏิบัติการกับแก๊สไฮโดรเจนที่ความดันสูง (700 บาร์) และบรรจุแก๊สให้ได้ตามปริมาณที่ต้องการในระยะเวลาที่เหมาะสมอย่างปลอดภัย ไฮโดรเจนผ่านการอัดความดันสูง  350-700  บาร์  มักบรรจุในท่อหรือถังเพื่อสะดวกต่อการเก็บ  การขนส่งด้วยรถพ่วงขนท่อไฮโดรเจนอัด  (compressed  hydrogen  tube  trailer ถังที่ใช้บรรจุไฮโดรเจนประกอบด้วยวัสดุหลายชั้น  ชั้นนอกเป็นวัสดุเชิงประกอบฐานคาร์บอน  หรือโลหะสำหรับทนแรงกระแทก  ชั้นกลางเป็นวัสดุเชิงประกอบฐานคาร์บอนสำหรับโครงสร้างที่แข็งแรงแต่น้ำหนักเบา ชั้นในเป็นพอลิเมอร์น้ำหนักโมเลกุลสูง เพื่อใช้สำหรับกันการซึมผ่านของไฮโดรเจน  เริ่มตั้งแต่ปี 1970 องค์การบริหารการบินและอวกาศสหรัฐ (NASA) ได้ใช้ไฮโดรเจนเหลวในการขับเคลื่อนกระสวยอวกาศและจรวดอื่นๆ เข้าสู่วงโคจร ซึ่งผลพลอยได้จากการเผาไหม้ไฮโดรเจน ยังทำให้นักบินอวกาศและลูกเรือได้น้ำบริสุทธิ์ดื่มอีกด้วย

image004

นาซ่าใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนขับเคลื่อนจรวด

มีการคาดหมายว่าระบบพลังงานในอนาคตจะใช้ไฮโดรเจนเป็นตัวพาพลังงาน (energy carrier) และเป็นเชื้อเพลิงหลักแทนปิโตรเลียม เนื่องจากสามารถผลิตได้จากแหล่งทรัพยากรหลากหลาย  เช่น  ผลิตไฮโดรเจนโดยการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า  ซึ่งผลิตจากแสงอาทิตย์ หรือลม  ผลิตไฮโดรเจนโดยการแปรรูปปิโตรเลียม หรือผลิตจากชีวมวล รวมไปถึงการผลิตผ่านกระบวนการทางชีวภาพ  เป็นต้น  นอกจากนี้ผลผลิตที่ได้จากการเผาไหม้ไฮโดรเจน คือ  ความร้อน  และน้ำ  ไม่เกิดคาร์บอนไดออกไซด์  แก๊สเรือนกระจกที่เป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศ หรือภาวะโลกร้อน และไม่เกิดอนุภาคขนาดเล็กจากการเผาไหม้ที่เป็นสาเหตุของปัญหาระบบทางเดินหายใจ

เรียบเรียงโดย อ.พลกฤษณ์ คุ้มกล่ำ

อ้างอิง

1. http://www.renewableenergyworld.com

2. กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน. (2557). พลังงานไฮโดรเจน. In สารานุกรมพลังงานทดแทน (pp. 61).
ienergyguru.com

Advertisements
0 replies

Leave a Reply

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องที่ต้องการถูกทำเครื่องหมาย *