Vodonik (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 jedinjenja i – što je najvažnije – sastavni dio vode.
Vodonik je izuzetno zapaljiv gas (sa kiseonikom), a postaje veoma opasan kada mu se u okruženju poveća koncentracija.
U normalnim uslovima temperature i pritiska vodonik je gas bez boje i mirisa, lakši od vazduha. Rastvorljiv je u vodi do 1,6 mg/l na 21 °C.
U zavisnosti od temperature i pritiska, može se naći u različitim agregatnim stanjima: gasovitom, tečnom, čvrstom, metalnom i troatomnom. Ovaj članak posvećen je vodoniku u gasovitom stanju.
01Tradicionalna upotreba vodonika
Vodonik je poznat po upotrebi svog atoma u procesu fuzije, a istorijski se koristi i u sljedećim aplikacijama:
- Hemijska industrija – proizvodnja amonijaka i vještačkih đubriva
- Petrohemijska 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 vodonikom (plazmom)
- Proizvodnja stakla – kao antioksidans ili zaštitni gas u kombinaciji sa azotom
- Elektronska industrija – proizvodnja poluprovodnika, LED dioda, displeja itd.
- Istraživanje svemira – raketni inženjering (tečni oblik)
Zahvaljujući stalnom razvoju tehnologije proizvodnje vodonika parnim reformingom („sivi“ i „plavi“ vodonik) i posebno elektrolizom („zeleni“ vodonik), vodonik se danas sve više vidi kao vektor koji će omogućiti preko potrebnu promjenu u obrascima svjetske proizvodnje i potrošnje energije. Vodonik nudi alternativno rješenje problema skladištenja električne energije, koji je dugo kočio razvoj „čistijih“, CO2 neutralnih tehnologija.
02Novi načini proizvodnje i korišćenja vodonika
- Proizvodnja električne energije – proizvodnja zelenog vodonika 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 vodonik u električnu energiju. Slične su baterijama jer električnu energiju stvaraju elektrohemijskim procesom, ali za razliku od baterija ne ostaju bez energije i mogu neprekidno proizvoditi struju sve dok imaju dovod goriva i kiseonika. 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 sa gorivnim ćelijama (FCV) pokreću vodonične gorivne ćelije koje proizvode struju za elektromotor vozila.
03H2 sušači – sušači komprimovanog vodonika
Prije primjene gasoviti vodonik potrebno je očistiti i pripremiti za bezbjednu upotrebu.
Sušači vodonika (H2 sušači) dizajnirani su za kontinuirano odvajanje vodene pare iz komprimovanog vodonika, čime se snižava njegova tačka rošenja pod pritiskom.
Vodonik je veoma zapaljiv gas sa kojim treba biti oprezan, a sušači vodonika izrađuju se po narudžbini kako bi se ispunili svi specifični zahtjevi projekta. Pod uslovom da je nivo kiseonika (ili bilo koje druge reaktivne komponente) u mješavini gasa sveden na minimum, dostupno je nekoliko izvedbi sušača, zavisno od radnog pritiska, temperature i tražene tačke rošenja.
Regeneracija je toplotna, a komponente svakog sušača vodonika prilagođavaju se postojanju i vrsti dostupnih fluida za regeneraciju/hlađenje, kako bi gubitak gasa bio sveden na strogi minimum (maks. 1–2%, na primjer kada je iz okruženja dostupan suvi gas za regeneraciju/hlađenje).
- H2-R-DRY – toplotno regenerisan adsorpcioni sušač vodonika, radni pritisak 5–11 bar
- H2-HP-R-DRY – toplotno regenerisan adsorpcioni sušač vodonika, radni pritisak do 50 bar
