det mest rigelige element i universet, brint er også en lovende kilde til “rent” brændstof på jorden.opkaldt efter de græske ord hydro for “vand” og gener for “dannelse” udgør hydrogen mere end 90 procent af alle atomer, hvilket svarer til tre fjerdedele af universets masse, ifølge Los Alamos National Laboratory. Brint er afgørende for livet, og det er til stede i næsten alle molekyler i levende ting, ifølge Royal Society of Chemistry. Elementet forekommer også i stjernerne og styrker universet gennem proton-protonreaktionen og carbon-nitrogen-cyklussen. Stjernernes hydrogenfusionsprocesser frigiver enorme mængder energi, da de kombinerer hydrogenatomer til dannelse af helium, ifølge Los Alamos.
ren brintgas er knap i Jordens atmosfære, og ethvert brint, der faktisk kommer ind i atmosfæren, undslipper hurtigt Jordens tyngdekraft, ifølge Royal Society. På vores planet forekommer brint hovedsageligt i kombination med ilt og vand såvel som i organisk materiale som levende planter, olie og kul, rapporterer Los Alamos.
bare fakta
- atomnummer (antal protoner i kernen): 1
- Atomsymbol (på det periodiske system af elementer): h
- atomvægt (atomets gennemsnitlige masse): 1.00794
- densitet: 0.00008988 gram pr.kubikcentimeter
- fase ved stuetemperatur: Gas
- smeltepunkt: minus 434,7 grader Fahrenheit (minus 259,34 grader Celsius)
- kogepunkt: minus 423.2 F (minus 252,87 C)
- antal isotoper (atomer af det samme element med et andet antal neutroner): 3 almindelige isotoper, inklusive 2 stabile dem
- mest almindelige isotop: 1h, naturlig overflod 99.9885 procent
Brintopdagelse
Robert Boyle producerede brintgas i 1671, mens han eksperimenterede med jern og syrer, men det var først i 1766, at Henry Cavendish anerkendt det som et særskilt element, ifølge Jefferson Lab. Elementet blev navngivet hydrogen af den franske kemiker Antoine Lavoisier.
Hydrogen har tre almindelige isotoper: protium, som bare er almindeligt brint; deuterium, en stabil isotop opdaget i 1932 af Harold C. Urey; og tritium, en ustabil isotop opdaget i 1934, ifølge Jefferson Lab. Forskellen mellem de tre isotoper ligger i antallet af neutroner, som hver af dem har. Hydrogen har slet ingen neutroner; deuterium har en, mens tritium har to neutroner, ifølge Berkeley National Laboratory. Deuterium og tritium bruges som brændstof i atomfusionsreaktorer, ifølge Los Alamos.
Hydrogen kombineres med andre grundstoffer og danner et antal forbindelser, herunder almindelige, såsom vand (H2O), ammoniak (NH3), methan (CH4), bordsukker (C12H22O11), brintoverilte (H2O2) og saltsyre (HCl), ifølge Jefferson Lab.brint produceres typisk ved opvarmning af naturgas med damp til dannelse af en blanding af brint og kulilte kaldet syngas, som derefter adskilles for at producere brint, ifølge Royal Society.
Hydrogen bruges til at fremstille ammoniak til gødning i en proces kaldet Haber-processen, hvor den omsættes med nitrogen. Elementet tilsættes også til fedtstoffer og olier, såsom jordnøddeolie, gennem en proces kaldet hydrogenering, ifølge Jefferson Lab. Andre eksempler på brintbrug inkluderer raketbrændstof, svejsning, produktion af saltsyre, reduktion af metalmalm og påfyldning af balloner, ifølge Los Alamos. Forskere har arbejdet på at udvikle brintbrændselscelleteknologien, der gør det muligt at opnå betydelige mængder elektrisk strøm ved hjælp af brintgas som en forureningsfri energikilde, der kan bruges som brændstof til biler og andre køretøjer.
Hydrogen bruges også i glasindustrien som en beskyttende atmosfære til fremstilling af flade glasplader, mens elektronikindustrien, det bruges som en skyllegas i processen med fremstilling af siliciumchips, ifølge Royal Society.
denne ægte farvesimulerede visning af Jupiter består af 4 billeder taget af NASAs Cassini-rumfartøj den 7.December 2000. Opløsningen er omkring 89 miles (144 kilometer) pr. Credit: NASA/JPL / universitetet i Århus
Hvem vidste?
- Hydrogen er hovedkomponenten i Jupiter og de andre gasgigantplaneter, ifølge Los Alamos.
- den første gasballonflyvning blev lanceret i Paris i 1783, og den gas, der blev brugt i ballonen, var hydrogen, ifølge National Balloon Museum. Dens anvendelse til påfyldning af luftskibe sluttede, da Hindenburg blev brændt, ifølge Royal Society.NASA bruger brint som raketbrændstof til at levere besætningen til rummet.
- flydende brint er ekstremt koldt, og det kan forårsage alvorlig frostskader, når det kommer i kontakt med huden.14 gange lettere end luft, ifølge “principperne for Kemi.”
- Lavoisier, den franske kemiker, der gav hydrogen sit navn, tjente som finansmand og offentlig administrator før den franske Revolution og blev henrettet under revolutionen, ifølge Encyclopedia Britannica.3 milliarder kubikfod brint produceres i USA om året, ifølge Los Alamos.
- Hydrogen har den laveste tæthed af alle gasser, ifølge Royal Society.
- Hydrogen er det eneste element, hvis tre almindelige isotoper – protium, deuterium og tritium – har fået forskellige navne, rapporterer Los Alamos.
aktuel forskning
forskere har studeret brint med stor interesse i årevis på grund af dets potentiale som et forureningsfrit brændstof. “Brint er en energibærer uden kulstof i det, så når du brænder det, producerer du kun vand,” hvilket gør det til et rent brændstof uden nogen emissioner overhovedet, sagde Richard Chahine, direktør for Brintforskningsinstituttet ved Universitetet i Trois-Rivi Laurres i Canada. Der er dog et stort problem med brintbrændstof: det er dyrere end gas. Faktisk meddelte Toyotas senior vice president Bob Carter sidste år, at ifølge Department of Energy ‘ s estimater ville en fuld tank med komprimeret brint oprindeligt koste omkring $50, Ecomento.com rapporteret. Generelt er omkostninger forbundet med brintbrændstofteknologi “en meget udfordrende barriere, fordi folk fra nu af foretrækker at have bedre teknologier til den løbende pris,” fortalte Chahine
et andet problem med brintbrændstof er, at selve brintproduktionsprocessen faktisk ikke er så “ren” eller forureningsfri. “Fra i dag kommer det meste af det producerede brint fra naturgas,” sagde Chahine, en proces, der genererer kulsyre (CO2).
forskere har derfor været på udkig efter alternative og mere miljøvenlige måder at producere brint på, der ideelt set ville eliminere CO2-emissioner fra processen. Sidste år, for eksempel, forskere i USA. Department of Energy ‘s Argonne National Laboratory udviklede en lille skala “nano-størrelse brintgenerator”, en enhed, der producerer rent brint ved hjælp af lys og grafen og uden at brænde fossile brændstoffer. Den nuværende version af generatoren er virkelig lille, men hvis det viser sig, at det kan udvides, kan det give forskere mulighed for at producere nok brint til at give brændstof til biler og generatorer.
en anden måde at producere brint på, kaldet “biologisk vandopdeling”, ville involvere brugen af visse fotosyntetiske mikrober, der bruger lysenergi til at producere brint fra vand som en del af deres metaboliske processer, ifølge National vedvarende energi laboratorium, hvor forskere i øjeblikket undersøger denne proces. En anden potentiel metode til fremstilling af brint involverer fermentering af vedvarende biomassematerialer, rapporterer NREL. Forskere ved NREL har også arbejdet med at omdanne landbrugsrester (såsom jordnøddeskaller) og forbrugeraffald (såsom plast og affaldsfedt) til et flydende produkt kaldet bio-oil, hvis komponenter derefter kan adskilles i brændstoffer, herunder brint. Den reneste måde at producere brint på er imidlertid ved at opdele vand i brint og ilt ved hjælp af sollys, rapporterer NREL.