Hva er hydrogen?

Vi tenkte vi skulle starte med en innledning om hva hydrogen er. Hydrogen er et grunnstoff med symbolet H og atomnummeret 1. Hydrogenatomet er det enkleste av alle atomer. Det har en positivt ladd kjerne med ett proton, og rundt kjernen er det kun et elektron. Stoffet er en av de viktigste byggeklossene for alt liv. Dette ser vi ved at hydrogen finnes i vann, alle organismer og så og si alle organiske forbindelser (sjeldne unntak finnes, blant annet buckministerfullerener, som kun består av karbon). Uansett er hydrogen det viktigste og mest vanlige grunnstoffet i hele universet.

 

Modell av et hydrogenatom

 

Ved vanlige temperaturer og trykk er hydrogen en gjennomsiktig, smakløs og svært brannfarlig gass. Det er faktisk det letteste grunnstoffet i periodesystemet. Hydrogen ble tidligere kalt vannstoff, på grunn av at vann hovedsakelig består av hydrogen (to hydrogenmolekyler og ett oksygenmolekyl). Navnet hydrogen kommer av det greske ordet hydro, som betyr vann.

 

Hydrogen er på mange måter et spesielt stoff, vi kan nevne at smeltepunktet ligger på minus 259,14 º Celsius, mens kokepunktet ligger på -252,87º Celsius. Med andre ord er både smelte- og kokepunktet ikke langt unna det absolutte nullpunkt, som ligger på minus -273º Celsius.

 

Hydrogen har en rekke egenskaper. Det kan benyttes blant annet i sveiseprosesser og for å reduksjon av malm som inneholder metaller. Det er også et viktig rakettdrivstoff. Hydrogen blir høyeksplosivt hvis det blir komprimert, og er som nevnt svært brannfarlig i gassform.

 

Hydrogen kan reagere med de fleste andre grunnstoffer. Dette kombinert med at det finnes så mye av det gjør hydrogen til et stoff med svært mange muligheter. I dette prosjektet skal vi se på en av de mest spennende teknologiene som hydrogen gjør mulig, nemlig brenselcellen.

 

Fremstilling av hydrogen

På tross av den store tilstedeværelsen av hydrogen i universet, så er det overraskende vanskelig å fremstille hydrogen i store mengder her på jorden. I laboratoriet kan vi fremstille hydrogen ved å la en syre reagere med et metall, for eksempel sink. Dette er imidlertid en prosess som vil være både kostbar og tungvinn når det gjelder masseproduksjon.

 

Ettersom vann inneholder to hydrogenatomer, så kan vi benytte hydrogenet vi finner i vann. Som kjent består vann også av et oksygenatom, så vi må spalte vannet for å få hydrogen og oksygen for seg selv. Ettersom hydrogen og oksygen har forskjellig ladning, så kan vi benytte elektrolyse for å skille atomene (mer om hvordan dette fungerer senere). Problemet her ligger i at det er svært kostbart å benytte denne teknikken når det gjelder masseproduksjon, men til produksjon av mindre kvanta av hydrogen er dette en god teknikk.

 

I dag blir hydrogen produsert først og fremst ved å bryte ned naturgass (metan), men det forskes på å utvikle nye metoder som gir mulighet for å benytte grønne alger for hydrogenproduksjon.

 

Elektrolyse av vann

Elektrolyse av vann er en god måte å produsere hydrogen på. Som vi vet har vann den kjemiske formelen H₂O. Av denne formelen ser vi at vann består av to hydrogenatomer og et oksygenatom. Hvis vi ønsker å utvinne hydrogen, hvorfor da ikke spalte vann slik at vi bare sitter igjen med hydrogenatomer?

 

 

For å spalte vannet benytter vi oss av elektrolyse. Denne teknikken går ut på å skille atomene - i dette tilfellet hydrogenatomene og oksygenatomene - fra hverandre ved hjelp av to elektroder; en katode (negativt ladd) og en anode (positivt ladd). Det er viktig at vannet er destillert, slik at det er helt rent for andre stoffer.

 

Vi vet at motsatte ladninger tiltrekker hverandre. Når vi tilsetter elektrisk strøm tiltrekket elektronene seg ioner med motsatt ladning. Derfor beveger de positivt ladde ionene seg til katoden (ettersom denne elektroden er negativ), mens de negativt ladde ionene beveger seg til anoden (ettersom denne er positivt ladd). Ettersom hydrogenet er positivt ladd, og oksygenet negativt ladd, så blir vannet spaltet. Vi sitter nå igjen med oksygen og hydrogen, og har dermed laget hydrogen ved hjelp av vann.

 

Hva skal vi med hydrogen når vi har bensin og diesel?

Norge er i dag en av verdens fremste oljenasjoner. Vårt oljefond er på over en billion kroner (1000 milliarder), og vi håver inn milliarder hver eneste dag. Når vi lever i et sånt land er det lett å glemme noe langt viktigere enn penger – nemlig de fremtidige generasjoner. Eksperter sier at Norge har olje for 50-100 år til, kanskje 200 år hvis vi blir flinkere til å utnytte små oljereserver.

 

Det er med andre ord ikke så lenge til oljen tar slutt, og vi må dermed finne alternative energiformer. Derfor er det viktig å prøve å finne alternative energiformer til bensin og diesel.

 

Et annet, enda viktigere, element er forurensingen. Eller for å være mer presis; påvirkning av karbonkretsløpet. Karbonets kretsløp går gjennom atmosfæren (luften), hydrosfæren (vannmassene), levende organismer (biosfæren), pedosfæren (jordsmonnet) og litosfæren (berggrunnen). Når vi mennesker slipper ut store mengder med fossilt brensel, så påvirker vi karbonkretsløpet. Fossilt brensel (kull, olje, gass osv.) er nemlig fossilt karbon.

Illustrasjonen over viser karbonkretsløpet slik det var før den industrielle revolusjon, altså før 1750. De fete tallene angir fordelingen av karbon, målt i gigatonn (milliarder tonn, 10¹² kg). Et tall for hvor mange gigatonn med karbon som fantes som fossilt er ikke kjent, ettersom det er svært vanskelig å beregne. Mange reserver av fossilt karbon er sannsynligvis enda ikke oppdaget. De kursive tallene angir flyt av karbon i gigatonn per år.

 

Som vi ser av illustrasjonen over er kretsløpet fra naturens side ganske perfekt – det er svært lite variasjon i hvor mange gigatonn med karbon som går fra og til de ulike gruppene.

 

 

Men så kommer den industrielle revolusjon. Alt skal moderniseres, og man begynner å ta opp fossilt karbon. Dette gjør vi fortsatt den dag i dag, vi forbrenner kull, olje og gass, og dermed forstyrrer vi kretsløpet ved å slippe ut mer karbon enn det naturen er vant til. Som man ser av illustrasjonene er mengden karbon i atmosfæren økt fra 573 gigatonn i 1750 til 778 gigatonn i 2005, samt at havet har fått 100 gigatonn mer karbon. Estimater tilsier at det i dag er totalt 319 gigatonn mer karbon i omløp enn før den industrielle revolusjon. Selv om naturlige variasjoner selvsagt forekommer, så er dette en svært markant økning som burde tas seriøst.

 

Litt mer karbon i atmosfæren, hva gjør vel det?

Vi har allerede slått fast at det er mer karbon i atmosfæren nå enn tidligere, og at vår livsstil bidrar aktivt til dette. Men hva gjør vel litt ekstra karbon? I atmosfæren reagerer et karbonatom med to oksygenatomer, slik at vi får karbondioksid (CO₂). For å forstå hvorfor en økning av konsentrasjonen av karbondioksid er så alvorlig, så må man ha en forståelse av drivhuseffekten.

 

Jorda mottar enorme mengder med energirik stråling fra sola. Jordas overflate blir varmet opp av denne strålingen, og jorden utstråler deretter mye varme. Det er her drivhusgassene kommer inn. Disse gassene begrenser energitapet, ved at mye varme blir reflektert ned til jorden igjen. Jorden blir varmere fordi den har et slags skjold rundt seg (drivhusgassene), omtrent som et drivhus.

 

 

Drivhuseffekten er livsviktig, og uten den ville den globale gjennomsnittstemperaturen ligget på ca. -20º Celsius (i følge estimater), istedenfor dagens +15º Celsius. Drivhuseffekten er altså både naturlig og viktig. Problemene oppstår når vi mennesker tukler med konsentrasjonen av drivhusgassene.

 

Karbondioksid (CO₂) er en drivhusgass. Dette har man visst i snart 150 år. De viktigste drivhusgassene er karbondioksid (CO₂), metan (CH₄), lystgass (N₂O) og fluorholdige gasser (KFK, HFK, CF₄, C2F₆, SF₆). Karbondioksid er den viktigste drivhusgassen og er ansvarlig for mer enn halvparten av drivhuseffekten.

 

Naturen har i alle år vært flink til å tilpasse seg, og litt ekstra utslipp av karbondioksid skal ikke være vanskelig å tilpasse seg. Problemet oppstår når vi i løpet av svært kort tid slipper ut ekstreme mengder karbondioksid - det blir rett og slett for mye for naturen å takle. Karbonkretsløpet blir så sterkt påvirket at det hoper seg opp karbondioksid i enkelte grupper, da spesielt i atmosfæren. Som vi vet er karbondioksid en drivhusgass, og når vi får større konsentrasjoner av den økes effekten av drivhuseffekten. Det blir varmere.

 

r

 

På dette diagrammet viser den blå linjen endring av CO₂-konsentrasjon i atmosfæren, og den røde linjen viser den globale temperaturen. Vi ser at både temperaturen og konsentrasjonen av karbondioksid varierer fra naturens side, men fra rett før 1900-tallet ser vi en enorm økning i begge deler. Vi ser helt klart at den globale temperaturen har økt i takt med konsentrasjonen av karbondioksid. Temperaturøkningen gjennom de siste 70 år er den sterkeste og mest sannsynlig også den raskeste temperaturstigningen på minst 1000 år.

 

Diagrammet viser CO₂-konsentrasjonen i antall tusen år før nåtid. Målingene strekker 417 000 år tilbake, og som vi ser har menneskenes utslipp av karbon stått for den største økningen gjennom nesten en halv million år.

 

Skepsis

Den dag i dag er det fortsatt mange forskere som hevder at temperaturøkningen kommer av naturlige årsaker. Jordens klima har nemlig forandret seg gjennom alle tider, og dette bruker mange som et argument til å vise at jordas oppvarming er naturlig. Det er vanskelig å tilbakevise disse påstandene, det eneste vi vet er at temperaturen begynte å øke samtidig som vi begynte å forbrenne fossilt karbon, og at den øker i samme tempo. Det har heller ikke vært så store temperatursvingninger som nå på nesten en halv million år.

 

Mye av skepsisen vi ser i dag er ren propaganda av personer som har mye å tape på at folk blir redde for økt drivhuseffekt (for eksempel olje- og bilindustrien). Allikevel har en del forskere noen gode poenger, men det ser ut til at menneskeskapt global oppvarming faktisk er tilfellet. FNs klimapanel er ikke lenger i tvil om at temperaturøkningen i løpet av 1900-tallet er en konsekvens av den menneskeskapte drivhuseffekten.

 

Varmere klima – negativt?

Det kan sikkert høres deilig ut å få det litt varmere, men en temperaturøkning fører med seg store ulemper. I dag finnes det en rekke datasystemer som er laget for å kunne forutsi temperaturendringer og følgene av dette.

 

 

Bildet over er en forutsigelse på hvor mye varmere verden vil være i 2070-2100 i forhold til 1960-1990 hvis temperaturøkningen fortsetter i samme tempo. Denne modellen er utviklet av systemet HadCM3. Som vi ser ser det ut til at det blir mye varmere over store deler av jorden, og spesielt rundt området rundt nordpolen. Her vil det bli 5-8º gradere varmere. Nordpolen har som kjent store mengder is, og hva skjer når denne blir varmere? Jo, den smelter.

 

 

Dette er en modell av hvordan nordpolen kan se ut i 2050, utarbeidet av amerikanske NOAA. Som vi ser vil det i 2050 kun være 54 % igjen av ismengdene det var på nordpolen i 1955. Når isen smelter, så stiger havnivået. Dermed kan flere landområder som i dag bare så vidt ligger over havnivå risikere å bli druknet helt. Dette gjelder spesielt øyer i Stillehavet – overraskende mange øyer risikerer å drukne i havet hvis havnivået øker.

 

I tillegg må vi huske på at havet er et skjørt system. Ved å tilføre store mengder med kaldt vann (noe smeltet is vil være), så risikerer vi katastrofale følger. I Norge er vi avhengig av Golfstrømmen, en varm strøm som kommer helt fra Det karibiske hav. Den når Europa ved Irland, og sender en arm gjennom Den engelske kanal og videre inn i Nordsjøen. Selve hovedstrømmen passerer mellom Skottland og Island og følger deretter Norges kyst oppover.

 

Golfstrømmen tilfører det nordvestlige Europa betydelige varmemengder, og uten den ville klimaet her vært helt annerledes. Hvis strømmen skulle stoppe, så vil den gjennomsnittlige temperaturen her i Norge reduseres med hele seks grader Celsius. Vi må derfor være forsiktig med å påvirke denne og lignende strømmer (blant annet Kuroshiostrømmen, som fører varmt vann fra Asia til Alaska og Canada). Hvis polene får smelte, så vil det kalde vannet påvirke strømmene i havet, og strømmer som Golfstrømmen vil sannsynligvis enten stoppe opp helt eller finne seg en annen vei. Vi risikerer paradoksalt nok å få et kaldere klima her i nord som følge av global oppvarming.

 

Som en konklusjon tror jeg vi kan si at global oppvarming må begrenses, og en god måte å gjøre dette på er å stoppe, eller i alle fall begrense, utslippene av fossilt karbon. Det er her hydrogenbilen kommer inn – da slipper vi biler som går på fossilt brensel, og dermed kutter vi en viktig kilde til karbondioksid i atmosfæren.

 

Brenselcellen

Som vi nettopp har snakket om, så er bensin-/dieselmotorer fururensende. Så hva er alternativet? Hydrogen blir sannsynligvis arvtakeren etter de fossile brenslene. Hvis det benyttes rent hydrogen slippes nemlig ingen miljøgasser som CO₂ og Nox ut, det eneste utslippet består av vann (H₂O). For å utnytte hydrogenet som en energikilde til en motor trenger vi en brenselcelle.

 

En brenselcelle er en elektrokjemisk innretning, akkurat som et batteri. Kjemisk energi er i begge tilfeller bundet i et brensel, og det omdannes til elektrisk energi for å gi energi. Ved bruk av en brenselcelle lar vi hydrogen reagere med oksygen, slik at energien som ligger lagret i hydrogenet blir til elektrisitet. Elektrisiteten kan således drive en elektromotor som gir bilen fremdrift.

 

Prosessen kan best sammenlignes med omvendt elektrolyse. Som vi vet har hydrogen kun et elektron. Oksygen på sin side har 8 elektroner, hvor 6 av de er i ytterste skall. Som vi vet ”vil” alle atomer ha 8 elektroner i ytterste skall.

 

2H₂      +      2O         =       2H₂O

 

Over er reaksjonslikningen til reaksjonen mellom hydrogen og oksygen som danner vann. Som vi ser reagerer to hydrogenmolekyler med et oksygenmolekyl, og danner dermed to vannmolekyler. Når et oksygenatom har 6 elektroner i ytterste skall, så vil den prøve å få to til. Hydrogen har som kjent kun et elektron, og dermed tar oksygenatomet til seg to elektroner. Nå har den åtte elektroner i ytterste skall.

 

Over 90 % av dagens biler benytter seg av en brenselcelle av typen PEM, og det er derfor denne vi har beskrevet.

 

 

I en brenselcelle har vi hydrogengass (H₂) på venstre side og oksygengass på høyre side (O₂), som vist på illustrasjonen ovenfor. På begge sider er det en elektrode, en katode (negativt ladd) og en anode (positivt ladd). Det eneste som slipper gjennom membranen er enslige protoner, og hydrogenprotonene blir dermed skilt fra elektronene. På yttersiden av membranen (området i midten av brenselscellen) er det et tynt lag av platina som virker som en katalysator. Det er her – inne i membranen – at hydrogengassen blir spaltet til elektroner og H⁺-ioner.

 

H⁺-ionene går direkte igjennom membranen, mens elektronene går gjennom en ledning og vil forsyne motoren med elektrisk energi.

 

I denne prosessen blir hydrogenet oksidert:

 

2H₂ --> 4H⁺ + 4e

 

Når elektronene har gått igjennom motoren og fått den i gang kommer de tilbake til H⁺ og reagerer med oksygenet, resultatet er at det eneste utslippet er vanndamp (H₂O). Dette er selvsagt mye mer miljøvennlig enn eksosen som kommer fra bensin.

 

På venstreside er elektroden negativ. Oksygenet på høyresiden er redusert og denne siden blir da den positive siden.

 

Brenselceller blir av mange sett på som en helt ny teknologi, men teknologien ble faktisk oppdaget allerede i 1838. Den sveitsiske forskeren Christian Friedrich Scönbein oppdaget prinsippet bak brenselcellen i 1838, og publiserte en artikkel om emnet i januar 1839-utgaven av magasinet ”Philiosophical Magazine”. Den walisiske forskeren Sir William Grove arbeidet videre med tanken, og publisert en skisse i 1843. Det skulle ta over 100 år før den første brenselcellen slik vi kjenner den i dag ble utviklet.

 

I 1959 klarte endelig den britiske ingeniøren Francis Thomas Bacon å lage en ordentlig brenselcelle. Verdens første brenselcelle produserte 5 kW. I 1959 bygde en gruppe ledet av Harry Ihrig en 15 kW-traktor som benyttet seg av en brenselcelle. Denne benyttet seg av kaliumoksid og komprimert hydrogen og oksygen. Senere samme år utviklet samme gruppe en 5 kW-brenselcelle som kunne gi nok energi til en sveisemaskin, og den amerikanske romfartsorganisasjonen fattet interesse.

 

Utover sekstitallet ble brenselcellen benyttet i USAs romfartøyer til å gi strøm og drikkevann. Det at utslippet fra en brenselcelle kun er vann hadde stor positiv effekt for romfartøyene. Ikke bare kunne de bruke hydrogenet som drivstoff i fartøyet, men de kunne også drikke ”eksosen”. Dermed sparte de plass, for de ikke trengte å frakte så mye vann.

 

Den første bilen basert på brenselceller som kunne kjøre på veiene ble laget i 1970. Dette var en hybridbil, noe som vil si at den gikk på både batteri og brenselcelle. Austin A40, som bilen het, inneholdt en 6 kW-brenselcelle. Disse ble drevet av komprimert hydrogen som lå på taket i seks store tanker.

 

Selv om produseringen og utviklingen av brenselcellene var svindyrt, så virket tanken på en motor som benytter seg av to såpass vanlige drivstoffer (hydrogen og oksygen) tiltrekkende på en mengde bedrifter. Spesielt i tiden 1980-2000 ble flere nye teknologier til brenselcellen introdusert. Blant annet ble materialet som blir benyttet i brenselceller byttet ut, nå skulle det benyttes Nafion, et billigere og mindre skrøpelig metall. Produksjonskostnadene ble dermed senket. Allikevel er dette et av de største problemene brenselceller står ovenfor i dag – brenselceller er fortsatt dyrt å produsere.

 

Kobling av flere brenselceller

Man må ikke bruke mer enn en brenselcelle, men det kan være praktisk for å produsere mer energi. Hvis man for eksempel skal drive en motor på en større båt trengs det flere brenselceller. På Viten.no vises et skip som går på brenselceller. I dette skipet er det 20 staker som fungerer som en strømforsyner, og som dermed mater motoren med strøm. Hver og en av disse stakene har 200 brenselceller koblet i en seriekobling, fordi man da man får mest utnyttelse av kraften som finnes i det. Det er imidlertid en liten ulempe ved dette; hvis en av brenselcellene blir ødelagt blir kretsen brutt, og dermed fungerer ikke en eneste en av de, ettersom brenselcellene er koblet i seriekobling.

 

Ved å koble brenselcellene i seriekobling får vi maksimalt med energi. Hadde vi koblet det i en parallellkobling ville strømstyrken vært for lav, men brenselcellen ville fungert lenger. Ettersom kobling av flere brenselceller gjøres for å oppnå høyere effekt til motoren, så må man benytte seriekobling.

 

Fordeler og ulemper med brenselceller

Ingen teknologi medfører kun fordeler, og brenselceller er intet unntak. La oss ta en titt på hvilke fordeler og ulemper biler som går på hydrogen bringer med seg.

 

Fordeler:

- Forårsaker ikke økt drivhuseffekt. Hydrogen er ikke en drivhusgass på samme måte som karbondioksid, og forårsaker dermed ikke økt drivhusgass og global oppvarming.

- Skader ikke miljøet i nevneverdig grad. Som nevnt er det eneste utslippet fra brenselceller er vanndamp, noe som ikke kan kvalifiseres som forurensende. Den eneste forurensningen vi får i forbindelse med brenselceller er utslipp ved produksjon.

- Svært stillegående motor. Brenselceller er nesten helt stille, noe som ville medført at støyen fra biler ville vært langt lavere enn den er i dag. Tenk deg en by uten noe særlig bilstøy!

- Billigere å bruke. Toyota hevder at deres brenselcellebiler vil være minst 50 % mer økonomiske i drift enn bensinbiler.

- Effektiv selv ved lave hastigheter. Bensinbiler er ekstremt ueffektive ved lave hastigheter, noe brenselceller ikke er.

- Lav vekt. Brenselceller er svært lett i forhold til bensin-/dieselmotorer, noe som medfører lettere biler og dermed mindre energi som skal til for å bevege bilen.

- Lang levetid på motoren. Brenselceller blir nærmest ikke slitt, noe som gir en langt lengre levetid enn bensin-/dieselmotorer.

- Ikke avhengig av olje. Dermed kan teknologien være i bruk lenge etter at oljereservene går tomt, noe som ikke er tilfellet for bensin-/dieselmotorer.

 

Ulemper:

- Prisen på brenselceller er i dag svært høy.

- Det er manglende infrastruktur. Det trengs egne hydrogenpumper (eller eventuelt pumper med destillert vann) på alle bensinstasjoner hvis man skal kunne benytte brenselcelle-biler. Dette innebærer at en storstilt og ressurskrevende utbygging må ta plass.

- Hydrogen tar svært stor plass ukomprimert. Dermed er det vanskelig å få plass til nok hydrogen i en bil.

- Lav energiutnyttelse. Kun rundt 50-60 % av energien i hydrogen utnyttes ved hjelp av brenselceller, et tall som er langt fra optimalt for bilindustrien. Resten av energien går over til varme. Bilprodusentene ønsker seg en energiutnyttelse på 70-80 % før de kan masseprodusere biler med brenselceller.

- Vanskelig og potensielt farlig å komprimere. Ved stort trykk blir hydrogen høyeksplosivt, langt farligere enn bensin-/dieseltanker.

- Potensielt brann- og eksplosjonsfarlig. Hydrogen blir svært farlig når det kommer i kontakt med oksygen, og en liten gnist er da alt som skal til for å få en eksplosjon. Hindenburg-katastrofen, hvor et tysk luftskip eksploderte over USA, er et godt eksempel på hvor farlig hydrogen kan være.

- Teknologien er enda ikke moden. Det er mye som må fikses på før vi alle kan benytte oss av brenselceller. Det viktigste er nok å få hydrogen til å ta mindre plass.

- Ikke samme kjøreopplevelse. Mange synes at det er en viktig del av kjørefølelsen at motoren skal gi litt lyd, spesielt når det akselereres. Dette blir det slutt på med hydrogenmotorer. Det kan også muligens gjøre biler mer trafikkfarlig, ettersom fartsfølelsen ikke er den samme.

 

Hydrogenbil – når?

Alle de ni største bilfabrikantene har vist frem prototyper på hydrogenbiler. Flere bilfabrikanter har masseprodusert hydrogenbiler, noe som mijøvernorganisasjonen Bellona og Mesta (tidligere Veivesenet) nyter godt av. Enkelte av bilene deres kjører nemlig på hydrogen. Busser som går på hydrogen har også blitt vist frem, og i London er faktisk flere av disse i drift daglig.

 

 

Dette er biler som er drevet av brenselceller, og som vi ser har alle de ni største bilfabrikantene laget hver sin.

 

Det gjenstår fortsatt mye forskning før brenselceller kan ta helt over for bensin. Man står ovenfor mange problemer, mange nøtter man må knekke.

 

 

Bildet over viser DaimlerChrysler Nebus. Som vi ser er det store tanker på taket. Disse inneholder til sammen 24 kg rent hydrogen (H₂), noe som er nok til å kjøre cirka 270-290 km. Selve brenselcellene i bilen tar like stor plass som en dieselmotor, så det er ikke der problemet ligger. Problemet ligger i selve lagringen av hydrogenet.

 

Hydrogen tar nemlig svært stor plass i forhold til hvor mye energi det gir – skulle vi lagret så mye hydrogen at det ga like mye energi som en full biltank, så ville hydrogentanken vært på størrelse med en ballong på fem meter i diameter. Ikke særlig praktisk.

 

En mulighet kan være å lagre hydrogen i flytende form. Problemet er at det ikke blir flytende før ved -293º Celsius, en temperatur som vil være både svært vanskelig og kostbar å oppnå. Tanken på å lagre hydrogen komprimert til flere hundre atmosfærers trykk er spennende, men ettersom hydrogen er brannfarlig vil den da være svært eksplosjonsfarlig. I tillegg vil den da ta like stor plass som bagasjerommet. Ikke en spesielt god kombinasjon for en bil.

 

En relativt ny tanke er å finne et materiale som både suger til seg hydrogen som en svamp og som har egenskaper som gjør at det er lett å tappe det uten for mye bruk av energi. Forskere forsøker derfor å finne et metall som har de ønskede egenskapene, men hittil har de ikke hatt suksess. Enkelte metaller har nærmest riktig egenskaper, men det er da i hovedsak snakk om tungmetaller og svært sjeldne metaller. Det kan vi ikke bruke, og dermed fortsetter forskningen.

 

Andre bruksområder for brenselceller

Biler er uten tvil det som er viktigst å få over på hydrogen. Allikevel er det mye annet som også kan nyte godt av brenselcelle-teknologien. Hydrogen som drivstoff har mange potensielle muligheter, spesielt fordi utslippet kun består av vannstoff.

 

Fremtiden er det vanskelig å spå om, men vi vet i alle fall at hydrogen vil bli brukt som drivstoff langt flere steder enn i bare biler. Et japansk selskap har vist frem en prototyp på en universallader til mobiltelefoner som benytter brenselceller, samt at flere mobiltelefonselskaper har vist frem telefoner som har en egen brenselcelle. Flere selskaper har også vist frem prototyper på brenselcellebatterier, da først og fremst til bruk med bærbare maskiner. Slike batterier er like store som vanlige batterier, men gir gjerne en batterilevetid på rundt ti-tolv timer.

 

Et annet mulig bruksområde er stasjonære kraftverk. Dette finnes allerede flere steder, blant annet i Japan. Kanskje er fremtiden at alle har hvert sitt eget lille hydrogenkraftverk i huset sitt, slik at man slipper å benytte fossile brensler som kull, olje og gass til energiproduksjon?

 

Konklusjon

Gjennom prosjektet har vi lært mye. Faktisk mye mer enn vi noensinne hadde tenkt oss. Vi har lært mye om hvorfor vi ikke kan fortsette vår livsstil med så stor benyttelse av fossile brensler, og om det viktigste alternativet; nemlig brenselceller. Brenselceller som kjører på hydrogen kommer til å bli en svært viktig teknologi i fremtiden, og i løpet av årene vil vi se flere og flere produkter som benytter seg av teknologien. Grunnen til at det sannsynligvis vil ta litt tid er at det fortsatt er mange nøtter som må knekkes – teknologien må forbedres. Blant annet må man finne en bedre måte å lagre hydrogenet på. Teknologien er spennende, og det blir gøy å se når hydrogen tar over for bensin/diesel. Spørsmålet er nemlig når, sannsynligvis ikke hvis. Vi er glad for at vi er i en generasjon som får oppleve en nyskapende teknologi.

 

 

Logg

 

16. januar:

Prosjektet starter. Vi begynner å sette oss halvveis inn i hva en brenselcelle er, og begynner å søke etter informasjon på nettet.

 

17 januar:

André er borte. Jørgen og Øivind finner flere kilder, og begynner med kildebearbeidelse. Vi fant mye info om hydrogen, og om hvordan det blir fremstilt. Vi lagret en del fine illustrasjoner.

 

20 januar:

Alle tre var syke denne dagen, så vi fikk ikke gjort noe som helst.

 

23 januar:

André var syk denne dagen. Vi begynte å skrive om hvordan hydrogen blir fremstilt, samt mer om egenskapene til hydrogen. Kildene vi fant den 17. var svært hjelpfulle. Vi jobbet ikke veldig bra denne dagen, men vi fikk skrevet litt og fikk litt bedre forståelse av emnet.

 

24 januar:

Vi gikk tilbake til å finne kilder, og å bearbeide informasjonen vi fikk. Vi skrev ned mye stikkord, spesielt rundt hvordan en brenselcelle fungerer og om global oppvarming.

 

27 januar:

André begynte å skrive om global oppvarming, men det gikk for det meste ut på å fortsette arbeidet med kildene fra i går. Øivind skrev om andre bruksområder for brenselceller, og Jørgen skrev om brenselceller i seriekobling.

 

28. januar:

André skrev masse om drivhuseffekt og global oppvarming. Mye av det er fortsatt i stikkordsform, men planen er at det skal på plass i morgen. Da skal også passende illustrasjoner bli funnet. Øivind begynner på teksten om brenselceller, og bruker stikkordene vi skrev ned 24. Jørgen finner noen flotte illustrasjoner til blant annet delen om global oppvarming.

 

29. januar:

André fortsatte Jørgens arbeid fra gårsdagen, og fant mye illustrasjoner (laget også egne), spesielt til delen om global oppvarming. Det ble skrevet tekster til illustrasjonene. Delen om hva hydrogen er og delen om global oppvarming ble utdypet, korrekturlest og ”pusset opp”.

 

31. januar:

André la til illustrasjonen om hydrogen, samt utdypet om elektrolyse. Jørgen skrev om punktet om brenselceller i seriekobling. En siste korrekturlesning ble gjort av alle oss tre, samt sjekking av at alle kilder er oppgitt ble gjort av Øivind. Konklusjonen ble skrevet helt på tampen av André.

 

 

Etterord

Vi var alle tre noe borte fra skolen grunnet sykdom, noe som førte til at det var litt vanskelig å starte med selve prosjektet med en gang. Vi var også rimelig slappe i både hodet og kroppen på grunn av sykdommen, og det var ikke akkurat positivt. Ærlig talt var vi muligens litt trege til å begynne i det hele tatt, vi kunne sikkert ha jobbet bedre og mer effektivt de første timene.

 

Dagene ble mest brukt til kildebearbeidelse og -verifisering. Dette gikk ut på å finne nettsteder som ga informasjon, og notere ned det viktigste fra disse. Deretter sjekket vi med flere andre nettsteder om de gitte opplysningene faktisk stemte. Deretter ble det viktigste skrevet ned i stikkordsform. Dette gjorde vårt senere arbeid svært mye lettere. Selv om selve teksten i all hovedsak ble skrevet de siste dagene før innlevering, så var forberedelsene så gode at når vi skulle skrive var det bare å ta en titt på stikkordene og informasjonen som var hentet ned fra internett, og skrive i vei. Non-stop, som du kanskje ser av antall sider…

 

 

Kilder

I løpet av prosjektet har vi brukt en rekke kilder, og vi har etter beste evne forsøkt å skrive ned alle sammen. Her følger en liste:

• Naturfag – 5 timers kurs
• Bellona
• Universitet i Oslo
• Energifakta.no
• Wikipedia.no
• Wikipedia.org
• NTNU
• BMW
• Viten.no
• Irene, vår kjære naturfaglærer

URL-er:

• http://www.apollon.uio.no/vis/art/2005/2/fysikk_hydrogen
• http://www.bellona.no/no/energi/hydrogen/biler/41562.html
• http://www.bellona.no/no/energi/hydrogen/prosjekt/25634.html
• http://no.wikipedia.org/wiki/Elektrolyse
• http://en.wikipedia.org/wiki/Electrolysis
• http://www.bellona.no/no/energi/hydrogen/11576.html
• http://www.ivt.ntnu.no/ept/fag/ep0100/innhold/Forelesninger%20og%20ovinger/Forelesninger2004/brenselceller.pdf
• http://www.viten.no
• http://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell
• http://no.wikipedia.org/wiki/Hydrogen
• http://no.wikipedia.org/wiki/Brenselcelle
• http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen
• http://www.rustyiron.com/engines/electrolysis/
• http://bioage.typepad.com/
• http://www.energifakta.no/documents/Energi/
  Omforming/Teknologi/Brenselcelle.htm
• http://www.bmw.no/en_artikkel.asp?id=482
• http://www.bmw.no/nyheter/en_artikkel.asp?id=479

Dette er også nettstedene vi har funnet bilene på, med unntak av de vi har laget selv. Vi har sikkert fått informasjon fra flere nettsteder, men dette var de vi fikk den meste informasjonen fra.