سوخت آینده اینجاست! با کاربردهای گاز هیدروژن آشنا شوید
کاربردهای (H2) فراوان است به گونه‌ای که تقریباً همه جا از آن استفاده می‌کنند. از مراکز صنعتی نظیر صنایع غذایی، شیمیایی و نفت و گاز گرفته تا حوزه پزشکی، از این گاز بهره‌مند هستند. در ادامه، 16 کاربرد آن مورد بررسی قرار می‌گیرد.
هیدروژن و تولید آمونیاک
یکی از مصارف اصلی هیدروژن، تولید آمونیاک است که در ساخت کودهای حاصلخیزکننده استفاده می‌شود. این ماده از گازهای نیتروژن و هیدروژن ساخته می‌شود. این گازها طی فرآیند هابر-بوش با یکدیگر ترکیب و تحت فشار زیاد قرار می‌گیرند که با کمک یک کاتالیزور فلزی به آمونیاک تبدیل می‌شوند.
استفاده از هیدروژن به‌عنوان سوخت
اشتعال‌پذیری بالای گاز H2 باعث شده است تا از آن به عنوان سوخت در موشک و همچنین موتور احتراق داخلی خودروها استفاده شود. برای این منظور، گاز با هوا یا اکسیژن ترکیب می‌شود. هیدروژن به‌عنوان سوختی پاک شناخته می‌شود، زیرا تولید هیچ گونه آلودگی نمی‌کند. محصول سوختن این گاز، آب است.
هیدروژن و صنعت جوشکاری
به دلیل تولید دماهای بالا، هیدروژن گزینه مناسبی برای فرآیندهای جوشکاری است. جالب است بدانید این گاز می‌تواند دمایی در حدود 4000 درجه سانتی‌گراد ایجاد کند که باعث ذوب فلزات و درنتیجه، اتصال سطوح شکسته به یکدیگر می‌شود.
علاوه بر آن، H2 می‌تواند به عنوان یک گاز محافظ استفاده 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 این عناصر جلوگیری کند.
تولید مواد شیمیایی
گاز هیدروژن برای تولید انواع مختلفی از مواد شیمیایی استفاده می‌شود که شامل:
هیدروکلریک اسید: هیدروکلریک اسید از دو عنصر کلر و هیدروژن تشکیل می‌شود. در حضور نور فرابنفش (UV)، این گاز با گاز کلر خالص واکنش می‌دهد و تولید این اسید می‌کند. هیدروکلریک اسید کاربردهای بسیاری دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به تصفیه نمک، تولید پاک کننده‌ها نظیر جوهرنمک و زدودن زنگ زدگی فولاد اشاره کرد.
متانول: تولید متانول به روش‌های مختلفی صورت می‌گیرد که در تمامی آن‌ها گاز H2 به‌عنوان 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.
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 ساخت دهانشویه مفید است.
متیل الکل: متیل الکل در رنگ‌ها و لاک‌ها یافت می‌شود. گاز H2 نقش کلیدی در ساخت این ماده شیمیایی دارد. متیل الکل در سیمان نیز یافت می شود.
کاربرد هیدروژن برای استخراج فلزات
با کمک هیدروژن به‌راحتی می‌توان 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 یافت می‌شود که می‌توان آن را با گاز H2 ترکیب 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.
باد کردن بادکنک‌ها و بالن‌ها
به دلیل وزن سبک و مقرون‌به‌صرفه بودن، گاز H2 درگذشته برای پر کردن بالن‌ها و بادکنک‌ها استفاده می‌شد. اما، به دلیل اشتعال‌پذیری بسیار بالا و انفجاری بودن، این گاز با هلیوم که گازی پایدار و ایمن است، جایگزین شده است.
هیدروژن و 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 انتقال داده می‌شود. خلوص گاز بسیار مهم است و می‌تواند بر نتایج تیتراسیون پتانسیومتری تأثیر گذارد.
صنایع غذایی
در صنایع غذایی، هیدروژن برای تبدیل روغن‌ها و چربی‌های غیراشباع به اشباع (هیدروژناسیون) استفاده می‌شود. از جمله محصولاتی که با این تکنیک تولید می‌شوند می‌توان مارگارین (کره گیاهی) و روغن پخت و پز نام برد.
استفاده از هیدروژن در دستگاه‌های آنالیز
دستگاه کروماتوگرافی گازی دستگاهی است که برای جداسازی مواد مختلف استفاده می‌شود. نقش گاز H2 در این دستگاه به‌عنوان گاز حامل است که نمونه را برای انجام فرآیند جداسازی انتقال می‌دهد. هیدروژن همچنین به‌عنوان سوخت در دستگاه طیف‌سنجی جذب اتمی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
هیدروژن و ساخت بمب
یکی از ویژگی‌های 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 اکسیژن ترکیب شده و واکنش بین این دو گاز تولید برق می‌کند.
ساخت لامپ‌های UV (فرابنفش)
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 تولید نور در ناحیه فرابنفش می‌کند. لامپ‌های دوتریومی بیشتر در آزمایشگاه‌ها در دستگاه‌های طیف‌سنجی یافت می‌شوند.
صنایع نفت
در صنعت نفت، گاز H2 به 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.
استفاده از هیدروژن به‌عنوان 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.
هیدروژن و نقش برودتی آن
خواصی چون چگالی کم، عدم تولید آلودگی، رسانایی حرارتی بالا و همچنین ظرفیت گرمایی فوق‌العاده باعث شده‌اند تا گاز H2 به‌عنوان یک عامل خنک کننده در ژنراتورهای برق استفاده شود.
صنعت شیشه‌سازی
هیدروژن در صنعت تولید شیشه نیز کاربرد دارد و به‌عنوان یک گاز محافظ یا بی‌اثر برای محافظت از مواد شیشه‌ای ظریف در برابر آسیب دیدن استفاده می‌شود.
این بود 16 مورد از مصارف گاز هیدروژن. توصیه ما به خریداران عزیز این است که قبل از خرید این گاز باید مشخص کنند برای چه منظوری می‌خواهند از آن استفاده کنند. این موضوع نه تنها بر گرید گازی که خریداری می‌کنند، بلکه بر قیمت گاز هیدروژن هم تأثیرگذار است.