بسیاری از ما می‌دانیم که آب، منشأ زندگیست. نکته جالب این است که هیدروژن، یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده آب است و این عنصر ضروری، کوچکترین و ساده‌ترین عنصر جدول تناوبی می‌باشد. هرچند کوچک، هیدروژن کاربردهای فراوانی در بسیاری از زمینه‌ها پیدا کرده است. در ادامه، 19 کاربرد هیدروژن مورد بررسی قرار می‌گیرد.
تولید آمونیاک
یکی از کاربردهای اصلی گاز هیدروژن (H2)، تولید کود حاصلخیزکننده می‌باشد. در این میان می‌توان به آمونیاک اشاره کرد. این ماده از دو عنصر اصلی نیتروژن و هیدروژن ساخته می‌شود. این دو گاز طی فرآیند هابر-بوش با یکدیگر ترکیب شده و تحت فشار زیاد قرار می‌گیرند که با کمک یک کاتالیزور فلزی به آمونیاک تبدیل می‌شوند.
سوخت
اشتعال‌پذیری بالای هیدروژن باعث شده است تا از این گاز به عنوان سوخت در موشک و همچنین موتور احتراق داخلی خودرو استفاده شود. برای این منظور، گاز با هوا یا اکسیژن ترکیب می‌شود. گاز H2به‌عنوان سوختی پاک شناخته می‌شود، زیرا تولید هیچ گونه آلودگی نمی‌کند. محصول سوختن این گاز، آب است.
جوشکاری
به دلیل تولید دماهای بالا، هیدروژن گزینه مناسبی برای فرآیندهای جوشکاری است. جالب است بدانید این گاز می‌تواند دمایی درحدود 4000 درجه سانتی‌گراد ایجاد کند که باعث ذوب فلزات و درنتیجه، اتصال سطوح شکسته به یکدیگر می‌شود.
علاوه بر این، H2 می‌تواند به عنوان یک گاز محافظ ظاهر شود. فلزات در دماهای بالا بسیار واکنش‌پذیر هستند و می‌توانند با عناصر دیگر مانند نیتروژن و کربن واکنش دهند. هیدروژن می‌تواند در طول فرآیند جوشکاری از واکنش فلز با عناصر دیگر جلوگیری کند.
تولید هیدروکلریک اسید
هیدروکلریک اسید از دو عنصر کلر و هیدروژن تشکیل می‌شود. در حضور نور فرابنفش (UV)، گاز کلر خالص با گاز H2واکنش داده و تولید این اسید می‌کند. هیدروکلریک اسید کاربردهای بسیاری دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به تصفیه نمک، پاک کننده‌ها نظیر جوهرنمک و زدودن زنگ زدگی فولاد اشاره کرد.
استخراج فلزات
با کمک هیدروژن می‌توان به‌راحتی برخی از فلزات را از سنگ معدن خود استخراج کرد. نمونه‌ای از این فلزات، تنگستن است. فلز تنگستن در سنگ معدن به شکل اکسید تنگستن موجود است، که می‌توان آن را با گاز H2ترکیب و تنگستن خالص را استخراج کرد. هیدروژن در این فرآیند به‌عنوان یک عامل کاهنده عمل می‌کند. این گاز برای استخراج فلزات دیگر نظیر طلا، نقره و پلاتین نیز استفاده می‌شود.
بادکنک‌ها و بالن‌ها
به دلیل وزن سبک و مقرون‌به‌صرفه بودن، گاز H2درگذشته برای پر کردن بالن‌ها و بادکنک‌ها استفاده می‌شد. اما، به دلیل اشتعال‌پذیری بسیار بالا و انفجاری بودن، هیدروژن با گاز هلیوم که گازی پایدار و ایمن است جایگزین گردید.
آنالیز مواد شیمیایی
تیتراسیون پتانسیومتری یکی از روش‌های پرکاربرد برای آنالیز مواد شیمیایی محسوب می‌شود. در این تکنیک، گاز هیدروژن در نقش الکترود ظاهر می‌شود که با سرعت ثابت به الکترود مرجع منتقل داده می‌شود. خلوص گاز بسیار مهم بوده و می‌تواند بر نتایج تیتراسیون پتانسیومتری تأثیر گذارد. علاوه بر تیتراسیون پتانسیومتری، گاز H2به‌عنوان سوخت در طیف سنجی جذب اتمی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تولید متانول
تولید متانول به روش‌های مختلفی صورت می‌گیرد که در تمامی آن‌ها گاز H2به‌عنوان یک عامل کلیدی عمل می‌کند. یکی از روش‌های تولید متانول، واکنش مستقیم میان هیدروژن و کربن‌دی‌اکسید است. در روشی دیگر، گازهای مونوکسیدکربن و هیدروژن وارد راکتور شده و در مجاورت کاتالیزور گلوله‌های آلومینیومی قرار می‌گیرند.
صنایع غذایی
در صنایع غذایی، هیدروژن برای تبدیل روغن‌ها و چربی‌های غیراشباع به اشباع (هیدروژناسیون) کاربرد دارد. از جمله محصولاتی که با این تکنیک تولید می‌شوند می‌توان مارگارین (کره گیاهی) و روغن پخت و پز نام برد.
ساخت هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه)
هیدروژن پراکسید (H2O2) ساخته شده از دو عنصر هیدروژن و اکسیژن است که بیشتر به‌عنوان ماده گندزدا یا ضدعفونی کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. آب اکسیژنه برای ضدعفونی مراکز درمانی نظیر بیمارستان‌ها، پاک‌سازی زخم‌ها و بافت‌های آسیب دیده و همچنین دهانشویه مفید است.
کروماتوگرافی گازی
کروماتوگرافی گازی به‌عنوان یکی از روش‌های جداسازی مواد شناخته می‌شود. در این تکنیک، گاز H2به عنوان گاز حامل استفاده می‌شود که نمونه را برای انجام فرآیند جداسازی انتقال می‌دهد.
ساخت بمب
یکی از ویژگی‌های گاز هیدروژن، خاصیت انفجاری بالا است. این موضوع باعث شده است تا برخی کشورها از این گاز برای ساخت سلاح‌های کشتار جمعی استفاده کنند.
تولید برق
یکی دیگر از کاربردهای مهم گاز H2، تولید الکتریسیته با استفاده از پیل سوختی است. در این حالت، این گاز با گاز اکسیژن ترکیب شده و واکنش بین این دو گاز تولید برق می‌کند.
لامپ‌های UV (فرابنفش)
گاز هیدروژن به شکل دوتریوم در لامپ‌های قوس دوتریوم استفاده می‌شود. لامپ‌های دوتریومی که نقش آن‌ها تولید نور فرابنفش است یک رشته تنگستن دارند. گرمای ناشی از این رشته، اتم‌های دوتریوم را برانگیخته کرده و نور در ناحیه فرابنفش تولید می‌کند. لامپ‌های دوتریومی بیشتر در آزمایشگاه‌ها در دستگاه‌های طیف‌سنجی یافت می‌شوند.
صنایع نفت
در صنعت نفت، گاز H2به طور گسترده برای حذف گوگرد از محصولات نفتی، تبدیل پارافین معمولی به ایزوپارافین (فرآیند هیدروایزومریزاسیون)، تبدیل آروماتیک به سیکلوآلکان (فرآیند آروماتیزاسیون) و تبدیل هیدروکربن‌ها با زنجیره بلند به هیدروکربن‌های کوتاه‌تر (فرآیند هیدروکراکینگ) استفاده می‌شود.
عامل کاهنده
هیدروژن، عنصری با خاصیت الکترونگاتیو (الکترو-منفی) و نیز الکتروپوزیتیو (الکترو-مثبت) است. این موضوع باعث شده است تا حذف این گاز از واکنش‌های ردوکس (اکسایش-کاهش) باعث اکسیداسیون و افزودن آن باعث کاهش شود.
عامل خنک کننده
داشتن خواصی نظیر چگالی کم، عدم تولید آلودگی، رسانایی حرارتی بالا و همچنین ظرفیت گرمایی فوق‌العاده باعث شده است تا گاز هیدروژن به‌عنوان یک عامل خنک کننده در ژنراتورهای برق استفاده شود.
تولید رنگ و لاک
رنگ‌ها و لاک‌ها حاوی متیل الکل هستند. گاز H2 نقش کلیدی در ساخت متیل الکل مورد استفاده در رنگ‌ها و لاک‌ها دارد. متیل الکل در سیمان نیز یافت می شود.
شیشه‌سازی
هیدروژن در صنعت شیشه نیز کاربرد دارد و به‌عنوان یک گاز محافظ یا بی‌اثر برای محافظت از مواد شیشه‌ای ظریف در برابر آسیب دیدن استفاده می‌شود.
در انتها، در این مقاله به 19 کاربرد گاز هیدروژن اشاره شد. همانطور که بیان کردیم، هیدروژن، کوچکترین عنصر جدول تناوبی است. با این وجود، کاربردهای فراوانی در جهان ما پیدا کرده است. این عنصر ساده و کوچک، معنای بزرگی به دنیای ما بخشیده است. شما می‌توانید از طریق بخش بیان دیدگاه‌ها با ما ارتباط برقرار کنید و سؤالات، نظرات و پیشنهادات خود را با ما در میان بگذارید تا در کوتاه‌ترین زمان پاسخگوی شما باشند.
منابع
