¿En qué otras áreas se utiliza ampliamente la energía del hidrógeno?
Para regular los picos de carga, a menudo es necesario poner en marcha centrales eléctricas rápidas y flexibles en la red eléctrica, y la generación de energía de hidrógeno es la más adecuada para desempeñar esta función. El hidrógeno y el oxígeno se queman para formar un grupo electrógeno de hidrógeno y oxígeno. La unidad es un motor de combustión interna tipo cohete equipado con un generador. Tiene una estructura simple, es fácil de mantener, puede arrancar y detenerse rápidamente y no requiere un complicado sistema de caldera de vapor. Cuando la red eléctrica tiene poca carga, también puede absorber el exceso de electricidad para electrolizar el agua y producir hidrógeno y oxígeno para la generación de energía durante las horas pico. Esta regulación es muy beneficiosa para el funcionamiento de la red eléctrica.
Además, el hidrógeno y el oxígeno también pueden cambiar directamente el funcionamiento de las unidades generadoras de energía térmica convencionales y mejorar la capacidad de generación de energía de la central eléctrica. Por ejemplo, la combustión de hidrógeno y oxígeno forma una generación de energía mediante fluido magnético y se utiliza hidrógeno líquido para enfriar el dispositivo de generación de energía, aumentando así la potencia de la unidad. Una forma relativamente nueva de generar energía de hidrógeno es la pila de combustible de hidrógeno, que es un dispositivo que utiliza hidrógeno y oxígeno (en el aire) para generar electricidad directamente mediante reacciones electroquímicas. En otras palabras, es la reacción inversa del hidrógeno y el oxígeno producida en un electrolizador de agua.
Esta nueva forma de generar electricidad ha llamado la atención en todo el mundo. Desde la década de 1970, Japón y Estados Unidos han intensificado la investigación sobre diversas pilas de combustible y ahora han entrado en la etapa de desarrollo comercial. Japón ha construido una central eléctrica de pila de combustible de 10.000 kilovatios y más de 30 fabricantes en Estados Unidos están desarrollando pilas de combustible. Más de 20 empresas de Alemania, el Reino Unido, Francia, los Países Bajos, Dinamarca, Italia y Austria también han invertido en la investigación de las pilas de combustible.
El combustible ideal para las pilas de combustible es el hidrógeno porque es la reacción inversa de la electrólisis para producir hidrógeno. El uso principal de las pilas de combustible no es sólo para la construcción de centrales eléctricas fijas, sino que también es especialmente adecuado para el suministro de energía móvil y para el suministro de energía a vehículos y barcos. Por lo tanto, en el futuro también serán hermanos gemelos del aprovechamiento de la energía del hidrógeno.
Además, la energía del hidrógeno también juega un papel importante en la producción y la vida de las personas. El hidrógeno se quema en oxígeno y libera mucho calor. La llama de llama-hidrógeno-oxígeno tiene una temperatura de hasta 3000 °C y puede usarse para soldar o cortar metal. El hidrógeno también se utiliza ampliamente en las industrias metalúrgica y química.
La energía del hidrógeno también se utiliza mucho en la vida civil. Las aplicaciones civiles de los sistemas de generación de energía con pilas de combustible incluyen principalmente la generación de energía con hidrógeno, el almacenamiento y transporte de energía en medios de hidrógeno, los acondicionadores de aire y los refrigeradores con hidrógeno, etc. Algunas ya se están aplicando en la práctica, otras se están desarrollando y otras todavía se están explorando. Actualmente, un pequeño número de hogares en Estados Unidos, Japón y Alemania utilizan pilas de combustible de membrana de intercambio de protones para proporcionar energía. Las pilas de combustible utilizadas en los hogares suelen tener menos de 50 kilovatios y la tecnología actual de pilas de combustible puede satisfacer plenamente las necesidades de suministro de energía de los hogares. El hidrógeno se puede utilizar como combustible para calefacción al entrar en los hogares. Esto se debe principalmente al alto poder calorífico del hidrógeno, que es mucho mayor que el de otros combustibles. El hidrógeno puede liberar más calor después de quemarse y es un combustible de calefacción ideal. En el frío invierno, todas las zonas de nuestro país, especialmente en el norte, dependen básicamente de la quema de carbón para calentarse. La quema de carbón a gran escala provocará un aumento repentino del contenido de dióxido de azufre en el aire, provocando contaminación ambiental y poniendo en peligro la salud humana. Además, la combinación de dióxido de azufre y agua también puede formar lluvia ácida. Si se utiliza la energía del hidrógeno para calentar, el producto de la combustión del hidrógeno es sólo agua, que es muy limpia y no daña el medio ambiente. De esta manera, las personas pueden deshacerse de la contaminación del aire causada por el dióxido de azufre.
Además de utilizarse para la calefacción del hogar, la energía del hidrógeno también se puede utilizar como combustible para cocinar. Actualmente, los residentes urbanos utilizan principalmente gas natural para cocinar. Aunque el gas natural es una buena fuente de energía, su componente principal es el metano, que cuando se quema produce dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero. El uso de hidrógeno como combustible reduce las emisiones de gases de efecto invernadero.
Una vez que el hidrógeno puede entrar en el hogar, también puede resolver el problema del tratamiento de aguas residuales domésticas. Las aguas residuales del lavado de ropa y de manos en nuestra vida diaria se pueden utilizar como combustible para producir hidrógeno después de un tratamiento adecuado de algunos iones. Esto no sólo ahorra recursos hídricos, sino que también reduce la contaminación tras el vertido de aguas residuales. En el futuro, la gente podrá producir hidrógeno en casa.
Siempre que la gente abra el grifo y el agua fluya a través de una máquina especial, se puede descomponer en hidrógeno, de modo que la energía limpia del hidrógeno se puede utilizar en cualquier momento. El hidrógeno no tendrá ningún impacto en el medio ambiente en muchos aspectos como la preparación, la combustión y el tratamiento. Es decir, el hidrógeno no sólo puede mejorar la calidad del aire, sino que también resuelve una serie de problemas ambientales, por lo que es una energía verdaderamente limpia.
Los últimos datos muestran que la energía del hidrógeno también juega un papel importante en la continuidad de la vida humana. Al analizar los efectos del hidrógeno en células cultivadas, el profesor Naruto Ohta de la Universidad Médica de Nippon descubrió que el hidrógeno puede eliminar los iones de hidroxilo, un tipo de especie reactiva de oxígeno con un fuerte poder oxidante que es perjudicial para el organismo. Las especies reactivas de oxígeno se consideran una de las causas del envejecimiento celular. Los investigadores realizaron experimentos en ratones. En el experimento, las personas inhalaron un 2% de gas hidrógeno a un grupo de ratas experimentales que causaron un infarto cerebral, mientras que el otro grupo no tomó ninguna medida para estudiar si el gas hidrógeno puede prevenir el envejecimiento de las células cerebrales y la muerte causada por especies reactivas de oxígeno. Los resultados mostraron que la cantidad de células cerebrales en los ratones experimentales que inhalaron hidrógeno era menos de la mitad que la del grupo de control. Este descubrimiento proporciona a la gente la idea de que el hidrógeno se puede utilizar para crear un "fármaco" especial que puede prevenir el envejecimiento de las células humanas, retrasando así el envejecimiento. Puntos de aprendizaje