Ūdeņradis (latīniski: hydrogenium) ir periodiskās tabulas pirmais elements. Normālos apstākļos ūdeņradis ir viegli uzliesmojoša un bezkrāsaina divatomu gāze bez smaržas. Tās ķīmiskā formula ir H₂. Ūdeņraža atommasa ir 1,00794 g/mol kas ir mazākā atommasa no visiem ķīmiskajiem elementiem, un tas nozīmē to, ka ūdeņradis ir vieglākais no visiem elementiem. Ūdeņradis ir visizplatītākais elements Visumā. Tas sastāda aptuveni 75% no visa Visuma masas. Dabā, jūras līmenī ūdeņradis ir sastopams savienojumu veidā, bet atmosfēra augstākajos slāņos ir diezgan daudz brīva ūdeņraža, kur tas veidojas, ūdens molekulām sadaloties UV starojuma iedarbībā.

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

Ūdeņradis ir viegli uzliesmojoša viela. Gaisā tā deg ļoti lielā koncentrācijas diapazonā no 4% - 75% pēc tilpuma. Saskarē ar skābekli veidojas sprādzienbīstams gāzu maisījums. Ūdeņradis ir enerģijas nesējs ar nulle procentu oglekļa saturu.

Tāpat kā elektrību, ūdeņradi var iegūt no visiem enerģijas resursiem, piemēram, biomasas, vēja un saules enerģijas, kodolenerģijas un fosilās degvielas. Rūpniecībā ūdeņradi visbiežāk iegūst ar divām metodēm, kuras nereti seko viena otrai. Pirmajā metodē metāns reaģē ar ūdeni veidojot ūdeņradi un oglekļa monoksīdu.

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

Otrajā reakcijā atdalītais oglekļa monoksīds reaģē ar ūdeni, kā rezultātā rodas ūdeņradis un oglekļa dioksīds.

CO + H₂O → CO₂ + H₂

Laboratorijas apstākļos ir vairāki citi varianti kā iegūt ūdeņradi nelielos daudzumos. Tie balstās uz reaktīvo metālu, sārmzemju metālu vai skābes reakciju ar ūdeni. Elektrolīzē kā darba šķidrumu izmanto ūdeni. Reizē ar ūdeņradi kā blakus produkts tiek iegūts arī skābeklis. Klasiskajā paņēmienā izmantojot tīru ūdeni un līdzstrāvu šis process patērē vairāk enerģijas nekā gāzu rekombinācija. Pašlaik šai problēmai tiek veltīta milzīga pētnieku uzmanība, lai ūdeni varētu sadalīt ar pēc iespējas mazāku enerģijas patēriņu. Ļoti plaši pasaulē tiek pētīta tēma par ūdeņraža iegūšanu no biomasas. Par biomasu šajā gadījumā kalpo tie paši augi, kurus izmanto biogāzes ražošanā. Ūdeņraža ieguve no biogāzes ieguves procesa atšķiras ar to, ka šī biomasa tiek pakļauta elektrolīzes procesam. Bioūdeņradi iespējams iegūt ar baktēriju palīdzību, audzējot un pavairojot baktērijas reaktoros kur tās ražo ūdeņradi.

Ūdeņraža izmantošana autotransportā.

Pasaulē tiek veikti plaši pētījumi,kas saistīti ar ūdeņraža izmantošanu iekšdedzes motoros kombinācijā ar kādu no fosilajām degvielām (dual fuels). Ūdeņradis šajā gadījumā veicina fosilās degvielas labāku sadegšanu, līdz ar to pieaug motora jauda, samazinās kaitīgo izmešu daudzums atgāzēs, kā arī samazinās degvielas patēriņš. Tirgū tiek piedāvāti daudz un dažādi pārbūves komplekti motoru pārbūvei darbam ar ūdeņradi. Pārbūves komplektos ūdeņradis tiek iegūts elektrolīzes procesā.

Ūdeņraža izmantošana iekšdedzes motoros tiek uzskatīts par pārejas posmu līdz degvielas šūnu elementiem, kuru ražošana pašlaik vēl ir pārāk dārgi lai ieviestu masveida ražošanā.

Otrs ūdeņraža izmantošanas veids transportā ir degvielas šūnu elementu pielietošana. Šajā gadījumā šūnas barošanai tiek izmantots tikai ūdeņradis ar kura palīdzību degvielas šūnā ražo elektrību un siltumu. Šādi eksperimentālie prototipi ir izstrādāti gandrīz visiem lielākajiem autoražotājiem.

Ūdeņraža šūna ir elektroķīmiska ierīce, kurā elektriskās strāvas iegūšanai tiek izmantots ūdeņradis. Būtībā tā ir ļoti līdzīga akumulatoram, atšķirība ir tā, ka ūdeņraža šūnu nevajag uzlādēt tā kā akumulatoru un tā neizlādējas. Kamēr vien tiek pievadīta degviela (ūdeņradis), tiek ražota elektrība un siltums.

Ūdeņraža šūnās tiek savienots ūdeņradis un atmosfēras skābeklis, rezultātā iegūstot elektrisko strāvu un ūdeni. Katrā ūdeņraža šūnā ir divi poraini elektrodi, ko atdala šķidrs vai ciets elektrolīts. Porainie elektrodi ir klāti ar platīna katalizatoru. Kad ūdeņradis un skābeklis, plūstot cauri elektrodiem, saskaras ar katalizatoru un elektrolītu, tie jonizējas. Ūdeņraža jons H+ tiecas uz negatīvi lādēto skābekļa jonu. Tiem reaģējot, rodas tīrs ūdens, kas tiek izvadīts no ūdeņraža šūnas. Ūdeņraža protons pie skābekļa dodas caur elektrolītu, bet tā elektrons tiek novadīts pa elektrodus savienojošu apvedceļu.

Sadarbībā ar Cietvielu fizikas institūta pētniekiem, kā arī citiem entuziastiem, Alternatīvo degvielu zinātniskā laboratorijā veikti vairāki eksperimentālie pētījumi, lietojot ūdeņradi kā papildus degvielu. Pētījumi veikti gan automobiļiem ar ottomotoriem, gan dīzeļmotoriem. Ūdeņradis iegūts speciālā ūdeņraža šūnā, kura uzstādīta uz eksperimentālā automobiļa un caur speciālu kontrolieri pieslēgta automobiļa barošanas spriegumam.

Vairumā no veiktajiem pētījumiem iegūts neitrāls vai pat nedaudz negatīvs rezultāts saistībā ar motora jaudas pieaugumu vai degvielas ekonomiju. Šādi rezultāti pamatojas ar to, ka ūdeņraža iegūšanai tiek patērēta samērā liela strāva no automobiļa elektrosistēmas, tādējādi slogojot automobiļa ģeneratoru un motoru. Iegūtais efekts no saražotā ūdeņraža bieži vien nespēj kompensēt enerģijas zudumus, kas rodas ar ģeneratoru slogojot motoru.

Nākotnē būtiska vērība jāpievērš ūdeņraža efektīvākai un ekonomiskākai iegūšanai. Šajā gadījumā ūdeņraža izmantošanai autotransportā varētu būt lielākas perspektīvas.