Vodik (H2; dihidrogen) otkrio je 1766. godine britanski fizičar Cavendish. To je najčešći element u svemiru (glavni element Sunca i zvijezda). Na Zemlji se rijetko nalazi samostalno, a vrlo često je sastavni dio raznih organskih spojeva i – što je najvažnije – sastavni dio vode.
Vodik je izuzetno zapaljiv plin (sa kisikom), a postaje veoma opasan kada mu se u okruženju poveća koncentracija.
U normalnim uvjetima temperature i pritiska vodik je plin bez boje i mirisa, lakši od zraka. Topiv je u vodi do 1,6 mg/l na 21 °C.
U ovisnosti o temperature i pritiska, može se naći u različitim agregatnim stanjima: plinovitom, tekućom, čvrstom, metalnom i troatomnom. Ovaj članak posvećen je vodiku u plinovitom stanju.
01Tradicionalna upotreba vodika
Vodik je poznat po upotrebi svog atoma u procesu fuzije, a historijski se koristi i u sljedećim aplikacijama:
- Kemijska industrija – proizvodnja amonijaka i umjetnih gnojiva
- Petrokemijska industrija – uklanjanje sumpora; proizvodnja benzina i dizela hidrokrekingom; proizvodnja metanola (sinteza amina i alkana hidrogenacijom)
- Prehrambena industrija – proizvodnja margarina i maslaca hidrogenacijom masti
- Zavarivanje – zavarivanje atomskim vodikom (plazmom)
- Proizvodnja stakla – kao antioksidans ili zaštitni plin u kombinaciji s dušikom
- Elektronička industrija – proizvodnja poluprovodnika, LED dioda, displeja itd.
- Istraživanje svemira – raketni inženjering (tekući oblik)
Zahvaljujući stalnom razvoju tehnologije proizvodnje vodika parnim reformingom („sivi“ i „plavi“ vodik) i posebno elektrolizom („zeleni“ vodik), vodik se danas sve više vidi kao vektor koji će omogućiti preko potrebnu promjenu u obrascima svjetske proizvodnje i potrošnje energije. Vodik nudi alternativno rješenje problema skladištenja električne energije, koji je dugo kočio razvoj „čistijih“, CO2 neutralnih tehnologija.
02Novi načini proizvodnje i korištenja vodika
- Proizvodnja električne energije – proizvodnja zelenog vodika elektrolizom u „Power-to-Gas-to-Power“ (P2G2P) pogonima, uz električnu energiju iz obnovljivih izvora kao što su vjetroturbine i fotonaponski paneli.
- Zelena mobilnost, za manji CO2 otisak – gorivne ćelije.
Gorivne ćelije su uređaji koji pretvaraju vodik u električnu energiju. Slične su baterijama jer električnu energiju stvaraju elektrokemijskim procesom, ali za razliku od baterija ne ostaju bez energije i mogu neprekidno proizvoditi struju sve dok imaju dovod goriva i kisika. Gorivne ćelije su veoma efikasne i proizvode električnu energiju uz malo ili nimalo emisije CO2, što ih čini obećavajućom tehnologijom za čistu energiju. Jedan od najpoznatijih primjera primjene je transport: vozila s gorivnim ćelijama (FCV) pokreću vodikove gorivne ćelije koje proizvode struju za elektromotor vozila.
03H2 sušači – sušači komprimiranog vodika
Prije primjene plinoviti vodik potrebno je očistiti i pripremiti za sigurnu upotrebu.
Sušači vodika (H2 sušači) dizajnirani su za kontinuirano odvajanje vodene pare iz komprimiranog vodika, čime se snižava njegova tačka rošenja pod pritiskom.
Vodik je veoma zapaljiv plin s kojim treba biti oprezan, a sušači vodika izrađuju se po narudžbini kako bi se ispunili svi specifični zahtjevi projekta. Pod uvjetom da je nivo kisika (ili bilo koje druge reaktivne komponente) u mješavini plina sveden na minimum, dostupno je nekoliko izvedbi sušača, ovisno o radnog pritiska, temperature i tražene tačke rošenja.
Regeneracija je toplinska, a komponente svakog sušača vodika prilagođavaju se postojanju i vrsti dostupnih fluida za regeneraciju/hlađenje, kako bi gubitak plina bio sveden na strogi minimum (maks. 1–2%, na primjer kada je iz okruženja dostupan suhi plin za regeneraciju/hlađenje).
- H2-R-DRY – toplinski regeneriran adsorpcijski sušač vodika, radni pritisak 5–11 bar
- H2-HP-R-DRY – toplinski regeneriran adsorpcijski sušač vodika, radni pritisak do 50 bar
