maailmankaikkeuden runsain alkuaine, vety on myös lupaava ”puhtaan” polttoaineen lähde maapallolla.
on nimetty Kreikan ”vettä” tarkoittavien sanojen ”hydro” ja ”muodostavia” geenejä tarkoittavien sanojen mukaan vety muodostaa yli 90 prosenttia kaikista atomeista, mikä vastaa kolmea neljäsosaa maailmankaikkeuden massasta Los Alamosin kansallisen laboratorion mukaan. Vety on elämälle välttämätöntä, ja sitä on Royal Society of Chemistryn mukaan lähes kaikissa elollisten molekyyleissä. Alkuainetta esiintyy myös tähdissä ja se antaa kaikkeudelle voimaa protoni-protoni-reaktiossa ja hiili-typpi-kierrossa. Tähtien vedyn fuusioprosessit vapauttavat valtavia määriä energiaa, kun ne yhdistävät vetyatomeja muodostaen heliumia, kertoo Los Alamos.
puhdasta vetykaasua on niukasti Maan ilmakehässä, ja kaikki vety, joka todellisuudessa pääsee ilmakehään, karkaa Royal Societyn mukaan nopeasti maan painovoimasta. Planeetallamme vetyä esiintyy pääasiassa yhdessä hapen ja veden kanssa sekä orgaanisessa aineessa, kuten elävissä kasveissa, maaöljyssä ja kivihiilessä, Los Alamos raportoi.
vain faktat
- atomiluku (protonien lukumäärä ytimessä): 1
- Atomisymboli (alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä): H
- atomipaino (atomin keskimääräinen massa): 1,00794
- tiheys: 0,00008988 grammaa kuutiosenttimetrissä
- vaihe huoneenlämmössä: Kaasu
- sulamispiste: miinus 434,7 astetta Fahrenheit (-259,34 astetta)
- kiehumispiste: -423.2 F (miinus 252,87 C)
- isotooppien lukumäärä (saman alkuaineen atomeja eri määrä neutroneja): 3 yleistä isotooppia, joista 2 stabiilia
- yleisin isotooppi: 1h, luonnollinen runsaus 99,9885 prosenttia
vedyn löytyminen
Robert Boyle tuotti vetykaasua vuonna 1671 tehdessään kokeita raudalla ja hapoilla, mutta vasta 1766 Henry Cavendish tunnisti sen Jeffersonin laboratorion mukaan erilliseksi elementiksi. Alkuaineen nimesi vety ranskalaisen kemistin Antoine Lavoisierin mukaan.
vedyllä on kolme yhteistä isotooppia: protium, joka on vain tavallista vetyä; deuterium, vakaa isotooppi löysi 1932 Harold C. Urey; ja Tritium, epävakaa isotooppi löydettiin 1934, mukaan Jefferson Lab. Näiden kolmen isotoopin ero on siinä, kuinka monta neutronia kullakin niistä on. Vedyllä ei ole neutroneja lainkaan; deuteriumilla on yksi, kun taas tritiumilla on Lawrence Berkeley National Laboratoryn mukaan kaksi neutronia. Deuteriumia ja tritiumia käytetään Los Alamosin mukaan polttoaineena ydinfuusioreaktoreissa.
vety yhdistyy muiden alkuaineiden kanssa muodostaen Jefferson Labin mukaan useita yhdisteitä, myös tavallisia kuten vettä (H2O), ammoniakkia (NH3), metaania (CH4), pöytäsokeria (C12H22O11), vetyperoksidia (H2O2) ja kloorivetyhappoa (HCl).
vetyä valmistetaan Royal Societyn mukaan tyypillisesti kuumentamalla maakaasua höyryllä, jolloin muodostuu vedyn ja hiilimonoksidin seos, jota kutsutaan syngasiksi, joka sitten erotetaan vedyn tuottamiseksi.
vedystä valmistetaan ammoniakkia lannoitteeksi haber-prosessiksi kutsutussa prosessissa, jossa se reagoi typen kanssa. Alkuainetta lisätään myös rasvoihin ja öljyihin, kuten maapähkinäöljyyn, Jefferson Labin mukaan hydrogenaatioksi kutsutulla prosessilla. Muita esimerkkejä vedyn käytöstä ovat Los Alamosin mukaan rakettipolttoaine, hitsaus, suolahapon tuottaminen, metallimalmien pelkistäminen ja ilmapallojen täyttäminen. Tutkijat ovat työskennelleet kehittääkseen vetypolttokennoteknologiaa, jonka avulla merkittäviä määriä sähköenergiaa voidaan saada käyttämällä vetykaasua saasteettomana energianlähteenä, jota voidaan käyttää autojen ja muiden ajoneuvojen polttoaineena.
vetyä käytetään Royal Societyn mukaan myös lasiteollisuudessa suojaavana ilmakehänä tasolasilevyjen valmistuksessa, kun taas elektroniikkateollisuudessa sitä käytetään huuhtelukaasuna piisirujen valmistusprosessissa.
tämä oikeanvärinen simuloitu Kuva Jupiterista koostuu neljästä kuvasta, jotka Nasan Cassini-luotain otti 7.joulukuuta 2000. Resoluutio on noin 89 mailia (144 kilometriä) pikseliä kohden. Luotto: NASA / JPL / Arizonan yliopisto
Kuka tiesi?
- vety on Los Alamosin mukaan Jupiterin ja muiden kaasujättiläisplaneettojen pääkomponentti.
- ensimmäinen kaasupallolento laukaistiin Pariisissa vuonna 1783 ja pallossa käytetty kaasu oli kansallisen Ilmapallomuseon mukaan vetyä. Sen käyttö ilmalaivojen täyttämisessä päättyi, kun Hindenburg syttyi Royal Societyn mukaan tuleen.
- NASA käyttää vetyä rakettipolttoaineena kuljettaakseen miehistöä avaruuteen.
- nesteytetty vety on erittäin kylmää ja se voi aiheuttaa pahoja paleltumia joutuessaan kosketuksiin ihon kanssa.
- vety on noin 14 kertaa ilmaa kevyempää ”kemian periaatteiden mukaan.”
- Lavoisier, ranskalainen kemisti, joka antoi vedylle nimensä, toimi ennen Ranskan vallankumousta rahoittajana ja julkisena hallintovirkamiehenä ja teloitettiin vallankumouksen aikana Encyclopedia Britannican mukaan.
- Yhdysvalloissa tuotetaan Los Alamosin mukaan noin 3 miljardia kuutiometriä vetyä vuodessa.
- vedyllä on Royal Societyn mukaan kaikista kaasuista pienin tiheys.
- vety on ainoa alkuaine, jonka kolmelle yleiselle isotoopille – protiumille, deuteriumille ja tritiumille – on annettu eri nimet, Los Alamos raportoi.
nykytutkimus
tutkijat ovat tutkineet vetyä suurella mielenkiinnolla jo vuosia, koska se on mahdollista saasteettomana polttoaineena. ”Vety on energian kantaja, jossa ei ole hiiltä, joten kun sitä poltetaan, se tuottaa vain vettä”, mikä tekee siitä puhtaan polttoaineen, josta ei aiheudu lainkaan päästöjä, sanoi Richard Chahine, Vetytutkimuslaitoksen johtaja Québecin yliopistossa Trois-Rivièresissä Kanadassa. Vetypolttoaineessa on kuitenkin suuri ongelma: se on kalliimpaa kuin kaasu. Toyotan varatoimitusjohtaja Bob Carter ilmoitti viime vuonna, että energiaministeriön arvion mukaan täysi tankki paineistettua vetyä maksaisi aluksi noin 50 dollaria. Ecomento.com raportoitu. Yleisesti ottaen vetypolttoaineteknologiaan liittyvät kustannukset ovat” erittäin haastava este, koska tästä lähtien ihmiset haluaisivat mieluummin parempaa teknologiaa nykyisellä hinnalla”, Chahine kertoi Live Sciencelle.
toinen vetypolttoaineen ongelma on se, että itse vedyn tuotantoprosessi ei itse asiassa ole niin ”puhdas” tai saasteeton. ”Kuten tänään, suurin osa tuotetusta vedystä tulee maakaasusta,” prosessi, joka tuottaa hiilidioksidia (CO2), Chahine sanoi.
tutkijat ovatkin etsineet vaihtoehtoisia ja ympäristöystävällisempiä tapoja tuottaa vetyä, joka mieluiten poistaisi prosessin hiilidioksidipäästöt. Esimerkiksi viime vuonna tiedemiehet Yhdysvalloissa. Department of Energyn Argonne National Laboratory kehitti pienen mittakaavan ”nanokokoisen vetygeneraattorin”, laitteen, joka tuottaa puhdasta vetyä käyttämällä valoa ja grafeenia ja polttamatta fossiilisia polttoaineita. Generaattorin nykyinen versio on todella pieni, mutta jos osoittautuu, että sitä voidaan laajentaa, se voisi antaa tutkijoille mahdollisuuden tuottaa tarpeeksi vetyä autojen ja generaattorien polttoaineeksi.
toinen tapa tuottaa vetyä, jota kutsutaan ”biologiseksi veden pilkkomiseksi”, sisältäisi tiettyjen fotosynteettisten mikrobien käytön, jotka käyttävät valoenergiaa vedyn tuottamiseen vedestä osana aineenvaihduntaprosessejaan, kertoo National Renewable Energy Laboratory, jossa tutkijat parhaillaan tutkivat tätä prosessia. Toinen mahdollinen menetelmä vedyn tuottamiseksi liittyy uusiutuvien biomassamateriaalien käymiseen, NREL raportoi. NOREL: n tutkijat ovat myös työskennelleet muuntaakseen maatalouden jäämiä (kuten maapähkinänkuoria) ja kulutusjätteitä (kuten muoveja ja jäterasvaa) nestemäiseksi tuotteeksi nimeltä Bioöljy, jonka komponentit voidaan sitten erottaa polttoaineiksi, mukaan lukien vedyksi. Puhtain tapa tuottaa vetyä on kuitenkin veden pilkkominen vedyksi ja hapeksi auringonvalon avulla, NREL raportoi.