أبسط عنصر وفير في الكون هو الهيدروجين. يمكن العثور عليها في شكل غاز في كل من النجوم والكواكب وهي أيضًا جزء من العديد من المركبات الكيميائية والعضوية مثل الماء. ال الهيدروجين السائل قد يكون لها بعض التطبيقات المثيرة للاهتمام في مختلف القطاعات الصناعية.
لذلك ، سنخصص هذه المقالة لنخبرك بكل ما تحتاج لمعرفته حول الهيدروجين السائل وخصائصه وكيفية الحصول عليه.
وفرة الهيدروجين
هيدروجين يمثل أكثر من 70٪ من المادة المرئية في الكون ، مما يجعلها العنصر الأكثر وفرة. يمكن العثور عليها في مراكز النجوم الفتية ، في أجواء الكواكب الغازية الكبيرة (مثل المشتري والزهرة) ، وآثار على سطح الأرض ، وكجزء من آلاف المركبات العضوية وغير العضوية في الطبيعة. نتيجة لذلك ، تستبعده العديد من العمليات البيولوجية.
هناك عدة نظائر للهيدروجين (ذرات من نفس العنصر الكيميائي ولكن بأعداد مختلفة من النيوترونات):
- البروتيوم (1 ساعة). تتكون من البروتونات ، ولا توجد نيوترونات في النواة. إنه الإصدار الأكثر شيوعًا من الهيدروجين.
- الديوتيريوم (2H). إنه أثقل من الهيدروجين العادي ، وتحتوي نواته على نيوترون واحد وبروتون واحد.
- التريتيوم (3 ساعات). يحتوي على نيوترونين في النواة بجانب البروتون ، مما يجعله أثقل.
الملامح الرئيسية
يمكننا تحديده وفقًا للخصائص الرئيسية للهيدروجين السائل:
- نقطة الغليان منخفضة ، والتي يمكن أن تسبب قضمة الصقيع أو انخفاض حرارة الجسم. يمكن أن يسبب حتى صعوبات في التنفس والاختناق إذا استنشق.
- نظرًا لدرجة حرارة الهيدروجين السائل ، يمكن أن يشكل ثلجًا عندما يتلامس مع الرطوبة الموجودة في الهواء ، والتي يمكن أن تسد الصمامات وفتحات خزانات التخزين الخاصة بك.
- يتبخر باستمرار وينتج الهيدروجين يجب تطهيرها وتقييدها بأمان لمنعه من الاختلاط مع الهواء المكثف في الغلاف الجوي والاشتعال والانفجار.
- يمكن أن تتسبب الكثافة العالية للبخار المشبع في تدفق السحابة المتكونة أفقيًا أو هبوطها إذا هرب الهيدروجين السائل.
من الجدير بالذكر أن هناك العديد من عمليات إنتاج الهيدروجين التي تستخدم مواد خام مختلفة وطاقة. بناءً على هذه العوامل ، يمكننا القول بنسبة معينة يتم إنتاج عمليات متجددة بنسبة 100٪ ، 100٪ أحفوري أو مختلط. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تنفيذها في مرافق مركزية ووحدات صغيرة قريبة من نقطة الاستخدام. لذلك ، يمكن الحصول على الطاقة حتى في المناطق النائية.
كيف يتم تخزين الهيدروجين السائل
إن جعل الهيدروجين السائل مربحًا اقتصاديًا وتحقيق استخدامه على نطاق واسع يمر بالتخزين الكافي للهيدروجين وفقًا للاحتياجات الحالية لنقله وتوزيعه اللاحق من نقطة الإنتاج إلى نقطة الاستهلاك.
وتجدر الإشارة إلى أن الأنظمة والظروف التي يجب تخزين الهيدروجين فيها ستعتمد على الاستخدام النهائي. بهذه الطريقة يمكننا التمييز بين:
- نظام تخزين الهيدروجين الثابت، مناسبة لتطبيقات توليد الطاقة الصناعية والمنزلية أو الموزعة. في هذه الحالة ، لا توجد قيود تقريبًا من حيث المساحة المشغولة أو الوزن أو الحجم أو استخدام الأنظمة المساعدة.
- علاوة على ذلك، أنظمة تخزين الهيدروجين للسيارات أنها توفر الحد الأدنى لضمان أن المركبات لها نطاق مشابه للسيارات التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك متطلبات تشغيلية وديناميكية لإمداد الهيدروجين ، والتي يمكن تعديلها بالاشتراك مع خلايا الوقود في جميع أنواع المركبات.
وتجدر الإشارة إلى أن قطاع النقل من أهم القطاعات في استهلاك الطاقة العالمي وخاصة في الدول المتقدمة. وقد أدى ذلك إلى أن تصبح صناعة السيارات واحدة من القوى الدافعة الرئيسية لجميع التطورات في خلايا الوقود والهيدروجين وتقنيات التخزين ذات الصلة.
وبالمثل ، عند الحديث عن الأشكال المختلفة لتخزين هذا الغاز ، من الضروري الإشارة إلى الحاجة إلى زيادة سلامته إلى أقصى حد ، لأنه شديدة الاشتعال وغير سامة وعديمة اللون والمذاق والمذاق. في هذا المعنى ، تتضمن قائمة أنظمة التخزين الاحتمالات في مرحلة البحث ، مثل الكربون (النشط ، الجرافيت ، طبقات الكربون الجزيئية ، الألياف النانوية ، الفوليرينات ...) ، المركبات (NH3) ، الكرات الزجاجية الدقيقة والزيوليت.
من ناحية أخرى ، أثبت التخزين بدرجة حرارة منخفضة في صورة سائلة وتخزين درجة حرارة منخفضة في غاز مضغوط أو هيدريد معدني أنه يمكن الاعتماد عليه ويمكن استخدامه بأمان.
استخدامات وتطبيقات الهيدروجين السائل
بسبب التكنولوجيا والدراسات المختلفة الموجودة على الهيدروجين السائل ، يمكن تطبيقها في مختلف المجالات الصناعية. يجب دائمًا مراعاة أنه يتم استخدامه كمصدر نظيف وفعال للطاقة لا يلوث البيئة. من بين التطبيقات الأكثر إثارة للاهتمام هي صناعة الطاقة والنقل وصناعة الأغذية وصناعة الطيران والمصفاة. سنخوض في مزيد من التفاصيل حول استخدامات وتطبيقات الهيدروجين السائل.
كفاءته العالية تجعله غاز تبريد صناعي ممتاز ، خاصة بسبب أدائها الممتاز في نقل الحرارة. يضمن استخدام الهيدروجين كوقود بديل استقلالية السيارة ، مع تقليل الانبعاثات الملوثة ، وبالتالي المساهمة في حماية البيئة.
يهدف استخدام هذا الغاز إلى تحسين جودة وسلامة الأغذية من خلال تطوير تقنيات مبتكرة. إنه وقود فعال لدفع الصواريخ وهو أيضًا مصدر للطاقة للحفاظ على الحياة وأنظمة الكمبيوتر في بيئة الفضاء. إنه العنصر الأساسي في الصناعة لتحويل النفط الخام الثقيل إلى وقود مكرر.
استخدام الهيدروجين كوقود له العديد من الآثار الإيجابية على البيئة. نبرز أهمها:
- إنها طاقة نظيفة ، ترك بخار الماء فقط كبقايا. لذلك ، فهي صديقة للبيئة أكثر من الوقود الأحفوري.
- لا ينضب.
- يمكن تطبيقه على مجموعة واسعة من الأنشطة ، من الصناعة إلى النقل أو المنازل.
- السماح بالتخزين والنقل على نطاق واسع.
- إنه أكثر كفاءة من الكهرباء. على سبيل المثال ، يتم شحن سيارة وقود الهيدروجين بالكامل في 5 دقائق ولها نفس نطاق سيارة الاحتراق.
كل هذه المزايا تجعل الهيدروجين مصدرًا فعالًا ونظيفًا وآمنًا للطاقة ، والذي يجب مراعاته في العديد من المجالات الصناعية.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الهيدروجين السائل.