b'\n_START_ARTICLE_\nProizvodnja vodika\n_START_PARAGRAPH_\nVodik je najlak\xc5\xa1i i najrasprostranjeniji element u svemiru. Po broju atoma u svemiru ga ima oko 90\xc2\xb0%, odnosno \xc4\x8dini 75% mase svemira. Na Zemlji je najvi\xc5\xa1e zastupljen u obliku vode, koja prekriva dvije tre\xc4\x87ine ukupne povr\xc5\xa1ine. Sastavni je dio mnogih organskih spojeva i kiselina. Kemijski je vrlo reaktivan i rijetko se pojavljuje kao slobodan atom. Kao plin lak\xc5\xa1i je od svih ostalih plinova i 14,4 puta lak\xc5\xa1i od zraka._NEWLINE_Ima brojne primjene u industriji, a ponajvi\xc5\xa1e u kemijskoj, gdje odlazi oko dvije tre\xc4\x87ine svjetske proizvodnje vodika. Tako\xc4\x91er se koristi u prehrambenoj industriji, elektroindustriji, pri toplinskoj obradi kao za\xc5\xa1titni plin, kao gorivi plin, itd. U dana\xc5\xa1nje vrijeme sve vi\xc5\xa1e se govori o vodiku kao alternativnom energentu budu\xc4\x87nosti.\n_START_SECTION_\nProizvodnja vodika iz fosilnih goriva\n_START_PARAGRAPH_\nNajve\xc4\x87i dio vodika trenutno se dobiva iz fosilnih goriva. Proizvodnja vodika iz fosilnih goriva obuhva\xc4\x87a kataliti\xc4\x8dko reformiranje prirodnog plina te parcijalnu oksidaciju te\xc5\xa1kih naftnih derivata, odnosno ugljena. Zbog sve ve\xc4\x87e potrebe i zahtjeva za smanjenjem \xc5\xa1tetnih emisija, ali i radi iscrpljenja zaliha goriva, sve vi\xc5\xa1e se radi na razvoju novih tehnologija, koje koriste obnovljive izvore energije.\n_START_SECTION_\nReformiranje plina\n_START_PARAGRAPH_\nOvaj proces uklju\xc4\x8duje endotermnu pretvorbu metana i vodene pare, \xc4\x8dijim mije\xc5\xa1anjem nastaju vodik i ugljikov monoksid. Proces se odvija na temperaturama od 700 do 850\xc2\xb0C i pri tlaku od 3 do 25 bara. Plin koji nastaje sadr\xc5\xbei oko 12\xc2\xa0% ugljikovog monoksida, koji se dalje mo\xc5\xbee pretvoriti u ugljikov dioksid i vodik._NEWLINE_CH\xe2\x82\x84 + H\xe2\x82\x82O + toplina \xe2\x86\x92 CO + 3H\xe2\x82\x82 _NEWLINE_CO + H\xe2\x82\x82O \xe2\x86\x92 CO\xe2\x82\x82 + H\xe2\x82\x82 + toplina\n_START_SECTION_\nParcijalna oksidacija\n_START_PARAGRAPH_\nKod parcijalne oksidacije prirodnog plina, djelomi\xc4\x8dnim izgaranjem metana nastaju vodik i ugljikov monoksid. U ovom procesu toplina se dobiva egzotermnom reakcijom, stoga je mogu\xc4\x87 kompaktan dizajn postrojenja budu\xc4\x87i da nema potrebe za vanjskim zagrijavanjem reaktorom._NEWLINE_CH\xe2\x82\x84 + \xc2\xbdO\xe2\x82\x82 \xe2\x86\x92 CO + 2H\xe2\x82\x82 + toplina\n_START_SECTION_\nAutotermalno reformiranje\n_START_PARAGRAPH_\nAutotermalno reformiranje je kombinacija reforimiranja plina i parcijalne oksidacije. Ova reakcija je egzotermna, pa se osloba\xc4\x91a toplina. Izlazna temperatura plina je izme\xc4\x91u 950 i 1100\xc2\xb0C, a tlak mo\xc5\xbee biti i do 100 bara. I ovdje se iz nastalog vodenog plina dobiva vodik na na\xc4\x8din da se plin pomije\xc5\xa1a sa vodenom parom i provodi preko katalizatora. Potreba za pro\xc4\x8di\xc5\xa1\xc4\x87avanjem nastalih plinova zna\xc4\x8dajno podi\xc5\xbee tro\xc5\xa1kove i smanjuje ukupnu u\xc4\x8dinkovitost postrojenja.\n_START_SECTION_\nProizvodnja vodika iz ugljena\n_START_PARAGRAPH_\nVodik se mo\xc5\xbee proizvesti iz ugljena putem razli\xc4\x8ditih postupaka rasplinjavanja. Ovo je najstarija metoda proizvodnje vodika._NEWLINE_Postupak rasplinjavanja ugljena izvodi se na visokim temperaturama (oko 900\xc2\xb0C) pri \xc4\x8demu ugljen prelazi u plinoviti oblik, mije\xc5\xa1a se s parom te nastaje plin koji se sastoji od vodika i ugljikovog monoksida, koji se mo\xc5\xbee koristiti za proizvodnju elektri\xc4\x8dne energije. Ovako proizveden plin je efikasniji i ekolo\xc5\xa1ki prihvatljiviji od plina dobivenog tradicionalnim spaljivanjem ugljena._NEWLINE_C + H\xe2\x82\x82O + toplina \xe2\x86\x92 CO + H\xe2\x82\x82 _NEWLINE_Budu\xc4\x87i da je ova rekcija endotermna, potrebno je dovoditi toplinu procesu. Nastali ugljikov monoksid se dalje pretvara u vodik i ugljikov dioksid._NEWLINE_Proizvodnja vodika iz ugljena je poznatija, ali dosta slo\xc5\xbeenija od proizvodnje iz prirodnog plina. Budu\xc4\x87i da je ugljen izda\xc5\xa1an u mnogim dijelovima svijeta, a vjerojatno \xc4\x87e se koristiti kao energent bez obzira na to, potrebno je prona\xc4\x87i \xc4\x8di\xc5\xa1\xc4\x87e tehnologije za njegovu upotrebu.\n_START_SECTION_\nReformiranje plazmom\n_START_PARAGRAPH_\nZnanstvenici s MIT-a (Massachusetts Institute of Technology) razvili su tehnologiju koja koristi plazmu za reformiranje ugljikovodika (Plasmatron). Prednost plazma reformatora je ta \xc5\xa1to mo\xc5\xbee koristiti sve vrste ugljikovodika, uklju\xc4\x8duju\xc4\x87i i te\xc5\xa1ku sirovu naftu. Tako\xc4\x91er mo\xc5\xbee raditi u piroliti\xc4\x8dkom re\xc5\xbeimu (bez prisutstva kisika), \xc5\xa1to eliminira nastanak ugljikovog dioksida, a iz ugljika nastaje \xc4\x8da\xc4\x91a. Isto tako plazma reformator ima kompaktniji i jednostavniji dizajn od tradicionalnih reformatora, a i reakcija se odvija br\xc5\xbee. Plasmatron radi na temperaturama preko 2000\xc2\xb0C te nastaje 80-90% vodika. Glavni nedostatak je relativno visoka potro\xc5\xa1nja elektri\xc4\x8dne energije.\n_START_SECTION_\nProizvodnja vodika iz obnovljivih izvora energije\n_START_PARAGRAPH_\nKao \xc5\xa1to je ve\xc4\x87 spomenuto, vodika na Zemlji ima u velikim koli\xc4\x8dinama, a ponajvi\xc5\xa1e u vodi. Razlaganje vode na kisik i vodik je proces koji zahtjeva energiju. Ako se za taj proces koristi obnovljiva energija, nastali vodik \xc4\x87e tako\xc4\x91er biti potpuno obnovljivi energent. _NEWLINE_U nastavku su opisani neki postupci dobivanja vodika iz obnovljivih izvora.\n_START_SECTION_\nElektroliza vode\n_START_PARAGRAPH_\nElektroliza vode je elektrokemijski postupak kojim se voda razla\xc5\xbee na vodik i kisik uslijed djelovanja vanjskog izvora napona zbog kojeg elektri\xc4\x8dna struja prolazi kroz vodu. Elektri\xc4\x8dni izvor napajanja spojen je na dvije elektrode, ili dvije plo\xc4\x8de (obi\xc4\x8dno od inertnog metala kao \xc5\xa1to su platina ili nehr\xc4\x91aju\xc4\x87i \xc4\x8delik) koje se nalaze u vodi. Voda se spontano razla\xc5\xbee na vodik i kisik, budu\xc4\x87i da pri standardnim uvjetima Gibbsova slobodna energija navedenog procesa iznosi 474,4 kJ/mol (radi se o endotermnom procesu). Iz tog se razloga elektroliza vode provodi u elektroliti\xc4\x8dkoj \xc4\x87eliji, koja se sastoji od dvije inertne elektrode (obi\xc4\x8dno platinske) uronjene u vodu, koje slu\xc5\xbee kao anoda i katoda u procesu elektrolize. Elektroliza po\xc4\x8dinje primjenom vanjskog izvora napona izme\xc4\x91u elektroda u prisutnosti elektrolita (npr. natrijevog klorida ili sumporne kiseline) ili dovo\xc4\x91enjem iznimno velike koli\xc4\x8dine napona (ako se ne upotrebljava elektrolit). Elektrolitskom disocijacijom \xc4\x87e se vodik pojaviti na katodi (negativno nabijenoj elektrodi) uslijed redukcije, a kisik \xc4\x87e se pojaviti na anodi (pozitivno nabijenoj elektrodi) uslijed procesa oksidacije. Ioni nastali elektrolitskom disocijacijom privu\xc4\x8deni su na elektrode suprotnih naboja._NEWLINE_Ovo je najjednostavniji i ekolo\xc5\xa1ki najbolji, ali i skup proces proizvodnje vodika. Elektri\xc4\x8dna energija za ovaj proces mo\xc5\xbee se dobiti iz obnovljivih izvora (hidroenergija, vjetar, biomasa, itd.). Postoji vi\xc5\xa1e vrsta elektrolizatora, a neki su obja\xc5\xa1njeni u daljnjem tekstu.\n_START_SECTION_\nAlkalni elektrolizatori\n_START_PARAGRAPH_\nU alkalnom elektrolizatoru naj\xc4\x8de\xc5\xa1\xc4\x87e se koristi 25%-tna otopina kalijevog hidroksida. Ovakva proizvodnja vodika zapo\xc4\x8dela je 1928. godine u Norve\xc5\xa1koj, a dobiveni vodik koristio se za proizvodnju amonijaka. Norsk Hydro Elektrolysers (NHE) danas je vode\xc4\x87i proizvo\xc4\x91a\xc4\x8d alkalnih elktrolizatora, a neki njihovi elektrolizatori imaju u\xc4\x8dnkovitost i do 80%. Elektrolizatori su naju\xc4\x8dinkovitiji kada rade sa niskom stopom proizvodnje pri malim gusto\xc4\x87ama elektri\xc4\x8dne struje. Ovo je trenutno najrazvijenija tehnologija proizvodnje vodika._NEWLINE_NHE i Gesellschaft f\xc3\xbcr Hochleistungwasserelektrolyseure (GHW) razvili su kompaktni sustav elektrolize koji mo\xc5\xbee proizvesti vodik za opskrbu standardne benzinske crpke. Ovi elektrolizatori rade pri povi\xc5\xa1enom tlaku, a nastaje vodik pri tlaku oko 30 bara.\n_START_SECTION_\nPEM elektrolizatori (Polymer electrolyte membrane)\n_START_PARAGRAPH_\nOvo je relativno novija tehnologija u usporedbi s alkalnim elektrolizatorima. PEM elektrolizatori koriste polimerni elektrolit koji radi na temperaturama 700 do 900\xc2\xb0C. Bolji su za manje sustave s promjenjvom izlaznom snagom. Predvi\xc4\x91a se da bi u budu\xc4\x87nosti mogli dosegnuti u\xc4\x8dinkovitost od preko 90%. Me\xc4\x91utim danas jo\xc5\xa1 uvijek imaju ni\xc5\xbeu u\xc4\x8dinkovitost od alkalnih elektrolizatora. Vrlo dobro funkcioniraju s elektri\xc4\x8dnim sustavima na obnovljive izvore energije.\n_START_SECTION_\nParni elektrolizatori\n_START_PARAGRAPH_\nOvaj elektrolizator koristi kerami\xc4\x8dki elektrolit koji provodi ione. Mo\xc5\xbee post\xc4\x87i vrlo visoke stupnjeve u\xc4\x8dinkovitosti. Tako\xc4\x91er mo\xc5\xbee raditi na visokim temperaturama (do 850\xc2\xb0C).\n_START_SECTION_\nFotoelektroliza\n_START_PARAGRAPH_\nProces se odvija u fotonaponskim \xc4\x8dlancima s katalizatorom koji djeluje kao elektrolit i razdvaja vodik i kisik izravno na povr\xc5\xa1ini \xc4\x87elije uz pristutsvo sun\xc4\x8deve energije. Budu\xc4\x87i da nije potrebna elektri\xc4\x8dna energija, smanjeni su gubitci i tro\xc5\xa1kovi, odnosno pove\xc4\x87ana je u\xc4\x8dinkovitost sustava. Ovakav na\xc4\x8din proizvodnje vodika mo\xc5\xbee se provoditi kod velikih solarnih elektrana gdje temperatura vode dosi\xc5\xbee i do 2000\xc2\xb0C pri \xc4\x8demu se razdvaja na vodik i kisik.\n_START_SECTION_\nRasplinjavanje biomase\n_START_PARAGRAPH_\nMaseni udio vodika u biomasi je oko 6-6,5% u odnosu na skoro 25% udjela prirodnog plina. Proces proizvodnje vodika iz biomase sli\xc4\x8dan je rasplinjavanju prirodnog plina. Pri visokim temperaturama biomasa prelazi u plin koji se uglavnom sastoji od vodika, metana i ugljikovog monoksida. Ovakvom plinu se dovodi para koja uzrokuje reformiranje metana u vodik i ugljikov monoksid. Zatim se odre\xc4\x91enim postupcima smanjuje udio ugljikovog monoksida u smjesi, a pove\xc4\x87ava udio vodika. Ovaj plin se mo\xc5\xbee koristiti u gorivim \xc4\x8dlancima za proizvodnju elektri\xc4\x8dne energije. Kao nusprodukt nastaje ugljikov dioksid, ali se smatra neutralnim glede stakleni\xc4\x8dkih plinova, jer bi svakako nastao iz biomase njenim raspadanjem. U usporedbi s drugim sustavima za proizvodnju elektri\xc4\x8dne energije iz biomase, ovaj sustav posti\xc5\xbee vi\xc5\xa1u u\xc4\x8dinkovitost (preko 30%).\n_START_SECTION_\nPrimjena vodika\n_START_PARAGRAPH_\nVodik se koristi u mnogim industrijskim procesima i sektorima. Neke od tehnologija koje koriste vodik prikazane su u nastavku.\n_START_SECTION_\nGorivni \xc4\x8dlanci\n_START_PARAGRAPH_\nGorivne \xc4\x8dlanke izumio je Sir William Grove, a patentirao 1839. godine. Pomo\xc4\x87u gorivnih \xc4\x8dlanaka dobiva se elektri\xc4\x8dna energija iz vodika. Kada se vodik zapali dolazi do reakcije sa kisikom i nastaje voda, a osloba\xc4\x91a se energija u obliku topline. U gorivnom \xc4\x8dlanku proces je podijeljen na dva dijela. Oba procesa odvijaju se na suprotnoj strani elektrolita, koji razdvaja plinove, ali propu\xc5\xa1ta ione. Negativno nabijeni elektroni kre\xc4\x87u se u strujnom krugu. Dio kemijske energije izravno se pretvara u elektri\xc4\x8dnu energiju. Teoretski, preko 80% kemijske energije mo\xc5\xbee se pretvoriti u elektri\xc4\x8dnu. U stvarnosti je u\xc4\x8dinkovitost ne\xc5\xa1to ni\xc5\xbea, ali je i dalje vi\xc5\xa1a u odnosu na tradicionalne tehnologije. Gorivni \xc4\x8dlanci su dosta sli\xc4\x8dni baterijama, ali oni proizvode energiju dok god ima goriva.\n_START_SECTION_\nHibridna vozila\n_START_PARAGRAPH_\nHibridna vozila rade uz pomo\xc4\x87 elektri\xc4\x8dne energije i motora s unutra\xc5\xa1njim izgaranjem. Ova su vozila skuplja od klasi\xc4\x8dnih, ali se ti novci ubrzo isplate, jer im je potro\xc5\xa1nja goriva upola manja, dok su vozne karakteristike ostale iste. Serijski hibridni sustav se uglavnom koristi kod osobnih vozila, te se kod tog sustava baterija za elektri\xc4\x8dni motor koristi samo u slu\xc4\x8dajevima kada vozilo mora naglo ubrzati ili se kre\xc4\x87e nizbrdo, a ostalo se vrijeme koristi glavni motor. Obujam klasi\xc4\x8dnog motora s unutarnjim izgaranjem se smanjuje s obzirom da se on koristi samo u trenucima kada je automobilu potrebna dodatna snaga, pa se tako samnjuje emisija \xc5\xa1tetnih plinova i potro\xc5\xa1nja. Baterija koja slu\xc5\xbei kao pogon elektromotoru puni se regenerativnim ko\xc4\x8dnicama koje vra\xc4\x87aju tu energiju nastalu ko\xc4\x8denjem natrag u bateriju. Samo ove dvije zna\xc4\x8dajke ve\xc4\x87 smanjuju potro\xc5\xa1nju goriva za 50%, te tako potro\xc5\xa1nju automobila svode na svega 4 litre na 100 kilometara._NEWLINE_Uz hibridna se vozila s ne\xc5\xa1to manje uspjeha razvijaju i elektri\xc4\x8dna vozila, koja nisu jednako dobro prihva\xc4\x87ena, iako su u po\xc4\x8detcima automobilske industrije elektri\xc4\x8dna vozila bila mnogo popularnija i prihva\xc4\x87enija od onih na fosilna goriva. Mo\xc5\xbeda je jedan od razloga njihove nepopularnosti i njihov glavni problem koji se odnosi na domet i brzinu, \xc5\xa1to zna\xc4\x8di da s jednim punjenjem elektri\xc4\x8dni automobil mo\xc5\xbee prije\xc4\x87i tek oko 200 kilometara, a maksimalna brzina koju mo\xc5\xbee razviti je 100 do najvi\xc5\xa1e 120 kilometara na sat.'