Hva er hydrogen?

Hydrogen er det første grunnstoffet i periodesystemet, og har atomnummer 1. Hydrogen består av et proton og et elektron.

Hydrogen er det elementet det fins mest av i universet. De tyngre elementene er opprinnelig dannet ved kjernefysiske reaksjoner fra hydrogen og helium. Hydrogen utgjør mer enn 90% av universets atomer og tre fjerdedeler av universets masse, ifølge estimater. Hydrogen fins i solen og de fleste stjerner og har en avgjørende funksjon i proton-proton reaksjonen og karbon-nitrogen syklen, som forklarer energien til solen og stjernene. Man tror at hydrogen er den største bestanddelen av planeten Jupiter. Dypt i planetens indre er trykket så høyt at fast molekylært hydrogen trolig omdannes til fast hydrogen som metallfase. En gruppe russiske forskere rapporterte i 1973 at de muligens hadde klart å frembringe metallisk hydrogen ved et trykk på 2,8Mbar. Ved overgangen ble det observert en tetthetsøkning fra 1,08 til 1,3 g/cm³. Et liknende forsøk ble utført av en gruppe i Livermore, California, i 1972.

Hydrogen på jorden

På jorden opptrer hydrogen i hovedsak i kombinasjon med oksygen som vannmolekyler. Hydrogen fins også i betydelige mengder i organiske forbindelser. En av de mer kjente forbindelsene er ammoniakk. Ammoniakk består av et tre hydrogen atomer bundet til et nitrogen atom, NH3. Ammoniakk blir i økende grad brukt som en energibærer, spesielt innenfor maritim sektor. Dette er fordi det har en høyere energitetthet enn flytende hydrogen samtidig som det er karbonfritt. 

Oppdagelsen av hydrogen

Hydrogengass (H2) ble første gang kunstig framstilt og beskrevet av Phillip von Hohenheim (også kjent som Paracelsus, 1493-1541). Hydrogenet ble den gang framstilt ved å blande metaller med sterke syrer. Han var imidlertid ikke klar over at den brennbare gassen som ble framstilt gjennom den kjemiske reaksjonen som etterfulgte, var et nytt grunnstoff.

I 1671 gjenoppdaget og beskrev Robert Boyle den kjemiske reaksjonen som oppstår ved blanding av jernspon i fortynnede syrer, som resulterte i hydrogengass.

I 1766 ble Henry Cavendish den første til å oppdage hydrogen som et eget særskilt substans, ved å identifisere gassen fra metall-syre-reaksjonen som "ikkebrennbar luft". Han fant videre ut at gassen produserte vann ved forbrenning. Cavendish støtte på hydrogen da han gjorde eksperimenter med syrer og kvikksølv. Selv om han feilaktig antok at hydrogenet som oppstod, var en frigjort del av kvikksølvet (og ikke til en del av syren), var han fortsatt i stand til å gi en nøyaktig beskrivelse av flere av hydrogens nøkkelegenskaper. Det er vanligvis Henry Cavendish som blir kreditert for oppdagelsen av hydrogen.

I 1783 gav Antoine Lavoisier det nye grunnstoffet navnet hydrogen, da han sammen med Laplace hadde gjentatt Cavendishs oppdagelse av at hydrogen produserer vann ved forbrenning.

Hydrogen er en energibærer

Visste du at 1 liter hydrogen veier ca. 0,1 gram. Sagt på en annen måte vil 1 kilo hydrogen fylle 10.000 liter ved atmosfærisk trykk. En vanlig hydrogenbil trenger omtrent 5 kilo hydrogen for å få en akseptabel rekkevidde (50 mil), og for å få hydrogenet ombord på bilen må det derfor komprimeres (700 ganger atmosfærisk trykk), kjøles ned til det er flytende (-253 grader celsius), eller lagres i metallpulver(tungt).

En energibærer er fremstilt fra en energikilde. I prosessen med å fremstille energibæreren vil noe av energien som var i energikilden "gå tapt", det vil si at energibæreren bærer med seg mindre energi enn det energikilden opprinnelig hadde. Det betyr ikke at energi har forsvunnet, men at  en viss andel av energien har gått over i en lavere energiform, som f.eks varme. Når vi da sier at energien går tapt, mener vi at det den ikke kan brukes til det formålet energibæreren er tenkt å brukes til. Fordelen med energibærere er at vi kan benytte oss av energien lagret i dem til bestemte oppgaver på bestemte steder. Sol og vind er ikke energibærere, siden vi ikke kan kontrollere dem, eller lagre dem som de er - vi kan kun nyte sola mens den skinner, og seile mens vinden blåser. Om vi vil "fange" energien i sol og vind lager vi elektrisitet som da blir energibærer av sol- og vindenergi, og transporterer strømmen i kabler til et sted hvor det er behov for den. Hvis vi ikke vil transportere strømmen i kabler kan vi lagre den i batterier eller hydrogen. Både kabler, batterier og hydrogen vil medføre energitap, slik at vi får ut mindre strøm enn det vi sendte inn i kabelen, batteriet, eller brukte til å splitte vann til hydrogne og oksygen. Bensin og diesel er også eksempler på energibærere, hvor energikilden er olje.

Energien som er lagret i hydrogengass ligger enkelt forklart i elektronene hydrogenatomene deler. Elektronene kan tilføres gjennom elektrolyse, hvor elektrisitet blir ledet gjennom vann via to elektroder, som fører til at vannmolekylene splittes i hydrogengass og oksygengass. En annen måte å produsere hydrogen på er via damp-metan-reformering, eller splitting av metangass og vannmolekyl ved høy temperatur. Dersom strømmen til elektrolyse eller metangassen kommer fra fornybar energi, kan vi si at hydrogenet er fornybart. 

Hydrogen (fra gresk: Hydro; vann. Genes; danne). Hydrogen har atomnummer 1 i det periodiske systemet og atomvekten er 1,00794. Smeltepunkt er ved 13,81K (-259,34°C) og kokepunktet er ved 20,28K (-252,87°C). Tettheten i gassform er 0,08988g/l, i væskeform 70,8g/l (ved 20K) og i fast form 70,6g/l (ved 11K). Hydrogen har valens 1.