Wodór jest najprostszym i najlżejszym pierwiastkiem chemicznym (masa atomowa 1, liczba masowa 1,0079 u) rozpoczynającym układ okresowy. Atom wodoru zbudowany jest z protonu i krążącego dookoła niego elektronu. Pierwiastek ten w stanie wolnym występuje w niewielkich ilościach w górnych warstwach atmosfery oraz w gazach wulkanicznych, niekiedy w gazie ziemnym, a także w granicie i innych skałach. Wodór w postaci związanej wchodzi w skład wielu związków organicznych i nieorganicznych. Jego zasoby są praktycznie nie do wyczerpania, najwięcej tego pierwiastka jest w wodzie, której są na Ziemi olbrzymie ilości.
Według wszelkich przewidywań wodór będzie paliwem przyszłości, stanowiącym alternatywę dla konwencjonalnych paliw nieodnawialnych. Podstawowym warunkiem, aby wodór mógł zastąpić bieżące nośniki energii jest opracowanie taniej, wydajnej i szybkiej metody produkcji wodoru. Dotychczasowe technologie otrzymywania tego pierwiastka opierają się głównie na procesach termiczno-chemicznych, dla których surowcem są paliwa nieodnawialne jak węgiel, ropa czy gaz, które są ograniczone ze względu na ich wyczerpywalność. Do najważniejszych metod produkcji wodoru na skalę przemysłową zalicza się:
- reforming benzyny, który polega na zwiększaniu liczby oktanowej w procesie odwodornienia węglowodorów nasyconych i otrzymaniu aromatycznych;
-
reforming metanu parą wodną, przeprowadza się go w rurkach ceramicznych, przy udziale niklu jako katalizatora;
-
elektroliza wody, polega na odwróconym procesie spalania wodoru i pozwala uzyskać wodór najwyższej czystości;
-
metoda Boscha, polega na rozkładzie pary wodnej przy użyciu rozgrzanego do 1200oC koksu.
Ważnym aspektem przy produkcji wodoru jest późniejsze jego magazynowanie oraz transport. Wodór można magazynować w postaci gazowej pod ciśnieniem (np. butle i zbiorniki ciśnieniowe), w postaci ciekłej (np. cysterny, statki do przewozu skroplonych gazów), w wodorkach czy też w materiałach węglowych. Wodór może być przesyłany rurociągami lub transportowany w zbiornikach pod ciśnieniem. Transport ciekłego wodoru rurociągami jest nieopłacalny i stosuje się go jedynie na małe odległości. Natomiast na dalsze odległości transportuje się go tankowcami, cysternami kolejowymi i samochodowymi.
Wodór jak nośnik energii może być wykorzystywany:
- jako paliwo (w postaci ciekłej lub gazowej) w pojazdach,
- jako paliwo w ogniwach paliwowych, do zamiany energii chemicznej na elektryczną,
- jako paliwo w rakietach i statkach kosmicznych,
- do zasilania generatorów magnetohydrodynamicznych (MHD),
- do magazynowania energii odnawialnej pozyskiwanej okresowo,
- do wyrównania obciążeń szczytowych w systemach elektroenergetycznych.
Zastosowanie wodoru jako paliwa na szeroką skalę ma zarówno wady jak i zalety. Do zdecydowanych plusów można zaliczyć
Natomiast do wad zalicza się:
Technologia wodoru rozwija się bardzo szybko, jednak do uzyskania pełnego sukcesu komercyjnego należy rozwiązać problem taniego pozyskiwania i magazynowania wodoru. Wodór jako paliwo samochodowe jest z pewnością obiecujące, gdyż byłoby neutralne dla środowiska. Pomysł ten stał się obiektem zainteresowania zarówno firm motoryzacyjnych jak i środowisk naukowych, w tym również polskich uczelni technicznych. W 2012 roku naukowcy z Politechniki Lubelskiej zaprezentowali samochód na wodór. Według jednej z dużych firm motoryzacyjnych pierwszy seryjny samochód napędzany wodorem ma wejść na rynek do 2015 roku.
- powszechne występowanie i niekończące się zasoby,
- możliwość produkcji z różnych surowców i za pomocą różnych metod,
- brak zanieczyszczeń podczas spalania wodoru,
- w wielu wypadkach stosowanie wodoru jest bezpieczniejsze niż paliw płynnych,
- zastosowanie silników wodorowych w transporcie, spowodowałoby zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska,
- zastosowanie silników w lotnictwie mogłoby zwiększyć ich zasięg.
Natomiast do wad zalicza się:
- produkcja wodoru wymaga wiele energii,
- wysokie koszty związane z budową sieci magazynowania, transportu oraz dystrybucji wodoru,
- wysokie koszty związane z produkcją i zastosowaniem wodoru oraz jego transportem i magazynowaniem,
- produkcji wodoru z kopalin towarzyszy wydzielanie się dużych ilości dwutlenku węgla.
Technologia wodoru rozwija się bardzo szybko, jednak do uzyskania pełnego sukcesu komercyjnego należy rozwiązać problem taniego pozyskiwania i magazynowania wodoru. Wodór jako paliwo samochodowe jest z pewnością obiecujące, gdyż byłoby neutralne dla środowiska. Pomysł ten stał się obiektem zainteresowania zarówno firm motoryzacyjnych jak i środowisk naukowych, w tym również polskich uczelni technicznych. W 2012 roku naukowcy z Politechniki Lubelskiej zaprezentowali samochód na wodór. Według jednej z dużych firm motoryzacyjnych pierwszy seryjny samochód napędzany wodorem ma wejść na rynek do 2015 roku.