Även om väte är den lätta av de kemiska elementen, det ger ett riktigt slag när det kommer till sin roll i livet och dess potential som en lösning på några av världens utmaningar. När vi firar 150-årsdagen av det periodiska systemet, det verkar rimligt att lägga hatten för detta, det första elementet på bordet.

Väte är det vanligaste grundämnet i universum, men inte på jorden på grund av dess låga vikt, vilket gör att gasen bara flyter ut i rymden. Väte är viktigt för vårt liv – det ger bränsle till solen, som omvandlar hundratals miljoner ton väte till helium varje sekund. Och två väteatomer är bundna till en syreatom för att göra vatten. Båda dessa saker gör vår planet beboelig.

Vätgas gör inte bara att solen kan värma jorden och bidra till att skapa vattnet som upprätthåller liv, men detta enklaste av alla element kan också vara nyckeln till att hitta en ren bränslekälla för att driva planeten.

Vätgas yin och yang som energikälla

Liksom många andra kemiska grundämnen, även om väte är av enormt värde för oss, den har också en mörkare sida. Att vara lättare än luft, det får saker att flyta, vilket är anledningen till att den användes i tidiga luftskepp. Men väte är mycket explosivt, och 1937 exploderade det tyska luftskeppet Hindenburg i sitt försök att docka med sin förtöjningsmast efter en transatlantisk resa, dödade 36 människor.

Hydrogens kusiner, deuterium och tritium, kallas tungt väte, har använts för att tillverka vätebomber. Här, de tunga väteatomerna smälter samman i en process som kallas kärnfusion för att göra helium, lite som reaktionen som sker i solen. Mängden energi som produceras av denna process är större än någon annan känd process - området i mitten av explosionen är i huvudsak förångat, genererar chockvågor som förstör allt i deras väg. Det starka vita ljuset som produceras kan förblinda människor många mil bort. Den producerar också radioaktiva produkter som transporteras i luften och orsakar omfattande kontaminering av miljön.

Tämja odjuret, dock, kan vara lösningen på framtidens energiproblem. När den bränns på ett kontrollerat sätt, väte erbjuder det renaste bränslet, producerar endast vatten som avfallsprodukt. Det är uppfriskande jämfört med en bensinmotor som producerar koldioxid som orsakar klimatförändringar och en rad andra otäcka gaser. När den förvaras under högt tryck och mycket låg temperatur på -400 grader Fahrenheit, väte finns som en vätska, och dess förbränning med syre används för att driva raketer ut i rymden.

Dock, en bil med en tank med högexplosivt vätgasraketbränsle låter inte som ett säkert kort. Det finns för närvarande massor av forskning fokuserad på att lösa lagringsproblemet. Ett stort antal forskare försöker utveckla kemiska föreningar som säkert håller och frigör väte. Detta är faktiskt en svår nöt att knäcka och är något som kommer att ta tid och många stora hjärnor att lösa.

Vätgas kraft

Väteatomer ger också saker som citronsaft och vinäger sin distinkta syrliga smak. Positivt laddade väteatomer, kallas protoner, efter att ha blivit berövad sin enda elektron, flyter runt i dessa lösningar och är nyckelkomponenten i syror. Kemin hos dessa protoner är också ansvarig för att driva fotosyntesen, processen genom vilken växter omvandlar ljusenergi till kemisk energi, och driver många processer i människokroppen.

Protoner är också nyckelkomponenten i bränsleceller. Istället för att bränna vätgas, bränsleceller omvandlar det till elektricitet och ses som framtidens väg. Det gör de genom att dela vätgasen i protoner och elektroner på ena sidan av bränslecellen. De positivt laddade protonerna flyttar över till andra sidan av cellen, lämnar efter sig de negativt laddade elektronerna. Detta skapar ett flöde av elektricitet mellan cellens sidor när den är ansluten till en extern krets. Denna ström kan driva en elektrisk motor placerad i denna krets. Vätgasdrivna tåg är redan i drift i Tyskland, och flera internationella biltillverkare utvecklar bränslecellsdrivna bilar. På nytt, den enda biprodukten av processen är vatten.

I framtiden, Jag tror att vi kommer att se en ökad användning av väte som bränsle. För att det ska vara användbart, det finns två stora utmaningar. En stor är lagringsfrågan. Ingenjörer måste ta reda på hur man lagrar väte på ett säkert sätt och börja bygga platser där människor kan fylla på. Med snabba framsteg inom kemi och teknik, vätgasstationer kan börja dyka upp snart, blir lika vardagligt som bensinstationer är idag. Den här typen av infrastruktur kommer att bli nödvändig. Du vill inte ha slut på bränsle på en resa eftersom, till skillnad från en bensindriven bil, du kan inte ringa en vän för att ge dig en kanister med väte.

Den andra utmaningen är att skaffa vätgas själv. Det finns väldigt lite naturligt förekommande vätgas tillgänglig för oss eftersom den flyter upp och ut ur atmosfären. Istället, det måste göras från någon annan källa och fångas.

Just nu, majoriteten av världens väte produceras antingen från trä eller från fossila bränslen, såsom naturgas och olja. Detta besegrar målet att det är en ren energikälla. Den största källan till väte är den säkraste, den mest lättillgängliga vätskan på jorden:vatten. Om vi ​​kemister kan hitta sätt att bryta ner vattenmolekyler för att ta väteatomerna ur dem, detta skulle vara ett stort steg framåt.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.