Wat ontstaat er als waterstof verbrandt?

Welke waterstof bij verbranding vrijkomt, hangt af van de omgeving en het soort verbranding dat het doormaakt. Er zijn over het algemeen twee manieren waarop waterstof kan verbranden: Het kan worden gebruikt bij kernfusie, in krachtige reacties zoals; als degenen die sterren doen branden, of het kan op aarde ontbranden met behulp van de zuurstofrijke atmosfeer. Op aarde komt waterstof in veel verschillende stoffen voor, maar pure waterstof werkt op een bepaalde manier en stoot alleen bepaalde deeltjes uit bij verbranding.

Waterstof wordt beschouwd als het meest voorkomende chemische element dat er bestaat en is verantwoordelijk voor een groot deel van de warmte die in het universum bestaat. Bij kernreacties, vooral die welke de zon en andere sterren aandrijven, wordt waterstof onder enorme druk gezet totdat het een grote hoeveelheid warmte en licht afgeeft; het verandert dan in andere elementen. De kernreactie verbruikt het waterstofatoom en versmelt de overgebleven delen van verschillende waterstofatomen tot een heliumatoom. Dit proces verandert eigenlijk afhankelijk van de grootte van de ster, maar helium is nog steeds het primaire geproduceerde element. Andere deeltjes worden ook in kleinere hoeveelheden geproduceerd, vergelijkbaar met de as die overblijft na de kernfusie; deze deeltjes kunnen uiteindelijk samenkomen en een neutronenster vormen nadat alle waterstof en helium zijn verdwenen.

Op aarde doorloopt waterstof het kernreactieproces helemaal niet, tenzij het in een atoombom wordt gedwongen. In plaats daarvan branden de atomen op een heel andere manier, vergelijkbaar met hoe koolwaterstofbrandstoffen branden, maar in een zuiverdere vorm. Net als de op koolstof gebaseerde brandstoffen, reageert zuivere waterstof met de lucht eromheen om te verbranden en produceert een grote hoeveelheid warmte als energie. In tegenstelling tot de meer gebruikelijke brandstoffen, laat pure waterstof niet veel extra of vervuilende deeltjes achter.

De meest voorkomende stof die ontstaat bij de verbranding van waterstof is water. De waterstofatomen vermengen zich met de zuurstofatomen en creëren de essentiële H20-formule, wat resulteert in een licht residu van water dat kan ontsnappen als waterdamp of condenseert op oppervlakken in de buurt van waar de waterstof is verbrand. Natuurlijk is lucht slechts gedeeltelijk zuurstof en zijn er andere elementen in de atmosfeer, met name stikstof. Wanneer waterstof verbrandt, verbrandt het ook de stikstof en kan het verschillende stikstofoxiden in de lucht afgeven.

Stikstofoxiden zijn gevaarlijke deeltjes die kunnen helpen bij het creëren van zure regen en die kunnen deelnemen aan andere destructieve cycli. Maar pure waterstof wordt nog steeds aangekondigd als een schone brandstof, vooral omdat de hoeveelheid oxiden die het creëert minimaal is in vergelijking met die van fossiele brandstoffen, en het belangrijkste bijproduct van waterstof, water, is onschadelijk. De moeilijkste stappen bij het aanboren van waterstof als brandstof zijn om het in zijn pure vorm te vinden en de energie die het produceert efficiënt te gebruiken. Er worden veel wetenschappelijke processen gebruikt om zuivere waterstof te extraheren uit de verschillende stoffen waarmee het zich op aarde heeft verbonden.