Fakta om väte

det vanligaste elementet i universum, väte är också en lovande källa till ”rent” bränsle på jorden.

uppkallad efter de grekiska orden hydro för ”vatten” och gener för ”bildande” utgör väte mer än 90 procent av alla atomer, vilket motsvarar tre fjärdedelar av universums massa, enligt Los Alamos National Laboratory. Väte är viktigt för livet, och det finns i nästan alla molekyler i levande saker, enligt Royal Society of Chemistry. Elementet förekommer också i stjärnorna och driver universum genom proton-protonreaktionen och kol-kvävecykeln. Stellar vätefusionsprocesser frigör enorma mängder energi eftersom de kombinerar väteatomer för att bilda helium, enligt Los Alamos.

ren vätgas är knapp i jordens atmosfär och allt väte som faktiskt kommer in i atmosfären slipper snabbt jordens gravitation, enligt Royal Society. På vår planet förekommer väte huvudsakligen i kombination med syre och vatten, liksom i organiskt material som levande växter, petroleum och kol, rapporterar Los Alamos.

bara fakta

• atomnummer (antal protoner i kärnan): 1
• Atomsymbol (på det periodiska systemet av element): H
• atomvikt (atomens genomsnittliga massa): 1.00794
• densitet: 0.00008988 gram per kubikcentimeter
• fas vid rumstemperatur: Gas
• Smältpunkt: minus 434, 7 grader Fahrenheit (minus 259, 34 grader Celsius)
• kokpunkt: minus 423.2 F (minus 252.87 C)
• antal isotoper (atomer av samma element med ett annat antal neutroner): 3 vanliga isotoper, inklusive 2 stabila sådana
• vanligaste isotopen: 1H, naturlig överflöd 99.9885 procent

Väteupptäckt

Robert Boyle producerade vätgas 1671 medan han experimenterade med järn och syror, men det var inte förrän 1766 som Henry Boyle gjorde ett experiment med Cavendish kände igen det som ett distinkt element, enligt Jefferson Lab. Elementet fick namnet väte av den franska kemisten Antoine Lavoisier.

väte har tre vanliga isotoper: protium, som bara är vanligt väte; deuterium, en stabil isotop upptäckt 1932 av Harold C. Urey; och tritium, en instabil isotop upptäckt 1934, enligt Jefferson Lab. Skillnaden mellan de tre isotoperna ligger i antalet neutroner som var och en av dem har. Väte har inga neutroner alls; deuterium har en, medan tritium har två neutroner, enligt Lawrence Berkeley National Laboratory. Deuterium och tritium används som bränsle i kärnfusionsreaktorer, enligt Los Alamos.

väte kombinerar med andra element och bildar ett antal föreningar, inklusive vanliga sådana som vatten (H2O), ammoniak (NH3), metan (CH4), bordsocker (C12H22O11), väteperoxid (H2O2) och saltsyra (HCl), enligt Jefferson Lab.väte produceras vanligtvis genom uppvärmning av naturgas med ånga för att bilda en blandning av väte och kolmonoxid som kallas syngas, som sedan separeras för att producera väte, enligt Royal Society.

väte används för att göra ammoniak för gödselmedel, i en process som kallas Haber-processen, där den reageras med kväve. Elementet läggs också till fetter och oljor, såsom jordnötsolja, genom en process som kallas hydrering, enligt Jefferson Lab. Andra exempel på väteanvändning inkluderar raketbränsle, svetsning, produktion av saltsyra, minskning av metallmalmer och fyllning av ballonger, enligt Los Alamos. Forskare har arbetat med att utveckla vätgasbränslecellstekniken som gör att betydande mängder elektrisk kraft kan erhållas med vätgas som en föroreningsfri energikälla som kan användas som bränsle för bilar och andra fordon.

väte används också i glasindustrin som en skyddande atmosfär för att göra platta glasskivor, medan elektronikindustrin används som en spolgas vid tillverkning av kiselchips, enligt Royal Society.

denna sanna färg simulerade vy av Jupiter består av 4 bilder tagna av NASAs Cassini rymdfarkoster den 7 December 2000. Upplösningen är cirka 89 miles (144 kilometer) per pixel. Kredit: NASA/JPL/University of Arizona

Vem visste?

• väte är huvudkomponenten i Jupiter och de andra gasjättplaneterna, enligt Los Alamos.
• den första gasballongflygningen lanserades i Paris 1783 och gasen som användes i ballongen var väte, enligt National Balloon Museum. Dess användning vid fyllning av luftskepp slutade när Hindenburg slog i brand, enligt Royal Society.
• NASA använder väte som raketbränsle för att leverera besättning till rymden.
• flytande väte är extremt kallt och det kan orsaka allvarlig frostskada när det kommer i kontakt med huden.
• väte är cirka 14 gånger lättare än luft, enligt ”principerna för kemi.”Lavoisier, den franska kemisten som gav väte sitt namn, tjänade som finansiär och offentlig administratör före den franska revolutionen och avrättades under revolutionen, enligt Encyclopedia Britannica.
• cirka 3 miljarder kubikfot väte produceras i USA per år, enligt Los Alamos.
• väte har den lägsta densiteten av alla gaser, enligt Royal Society.
• väte är det enda elementet vars tre vanliga isotoper-protium, deuterium och tritium – har fått olika namn, Los Alamos rapporter.

aktuell forskning

forskare har studerat väte med stort intresse i flera år på grund av dess potential som ett föroreningsfritt bränsle. ”Vätgas är en energibärare utan kol i det, så när du bränner det producerar du bara vatten”, vilket gör det till ett rent bränsle, utan utsläpp alls, säger Richard Chahine, chef för Väteforskningsinstitutet vid University of Qu Jacobbec i Trois-Riviera sackaros i Kanada. Det finns dock ett stort problem med vätebränsle: det är dyrare än gas. Faktum är att Toyotas senior vice president Bob Carter förra året meddelade att enligt Energidepartementets uppskattningar skulle en full tank av komprimerat väte initialt kosta cirka 50 dollar, Ecomento.com rapporterade. I allmänhet är kostnader i samband med vätebränsleteknik ”ett mycket utmanande hinder eftersom människor från och med nu föredrar att ha bättre teknik till det pågående priset”, sa Chahine till Live Science.

en annan fråga med vätebränsle är att processen med väteproduktion i sig inte är så ”ren” eller föroreningsfri. ”Från och med idag kommer det mesta av väte som produceras från naturgas”, en process som genererar koldioxid (CO2), sa Chahine.

forskare har därför letat efter alternativa och mer miljövänliga sätt att producera väte som helst skulle eliminera CO2-utsläpp från processen. Förra året, till exempel, forskare vid USA. Institutionen för energi Argonne National Laboratory utvecklat en liten skala ”nano-sized vätegenerator,” en anordning som producerar rent väte med hjälp av ljus och grafen och utan att bränna fossila bränslen. Den nuvarande versionen av generatorn är väldigt liten, men om det visar sig att det kan utökas kan det göra det möjligt för forskare att producera tillräckligt med väte för att ge bränsle till bilar och generatorer.

ett annat sätt att producera väte, kallad ”biologisk vattenuppdelning”, skulle innebära användning av vissa fotosyntetiska mikrober som använder ljusenergi för att producera väte från vatten som en del av deras metaboliska processer, enligt National Renewable Energy Laboratory, där forskare för närvarande undersöker denna process. En annan potentiell metod för att producera väte innebär jäsning av förnybara biomassmaterial, rapporterar NREL. Forskare vid NREL har också arbetat med att omvandla jordbruksrester (som jordnötsskal) och konsumentavfall (som plast och avfallsfett) till en flytande produkt som kallas bioolja vars komponenter sedan kan separeras i bränslen, inklusive väte. Det renaste sättet att producera väte är emellertid genom att dela vatten i väte och syre genom att använda solljus, rapporterar NREL.