A világegyetem legegyszerűbb bőséges eleme a hidrogén. Csillagokban és bolygókon egyaránt megtalálható gáz formájában, és része a különféle kémiai és szerves vegyületeknek, például a víznek. Az folyékony hidrogén érdekes alkalmazásai lehetnek a különböző ipari szektorokban.
Ezért ezt a cikket annak szenteljük, hogy elmondjunk mindent, amit a folyékony hidrogénről, annak jellemzőiről és előállítási módjáról tudni kell.
Hidrogén bőség
Hidrogén az univerzum látható anyagának több mint 70%-át teszi ki, ami a legelterjedtebb elemmé teszi. Megtalálható fiatal csillagok központjában, nagy gáznemű bolygók (például a Jupiter és a Vénusz) atmoszférájában, nyomokként a földfelszínen, illetve a természetben több ezer szerves és szervetlen vegyület részeként. Ennek eredményeként számos biológiai folyamat kizárja.
A hidrogénnek több izotópja létezik (ugyanazon kémiai elem atomjai, de különböző számú neutronnal):
- Protium (1H). A protonokból álló atommagban nincsenek neutronok. Ez a hidrogén leggyakoribb változata.
- Deutérium (2H). Nehezebb, mint a közönséges hidrogén, atommagja egy neutronból és egy protonból áll.
- Trícium (3H). Két neutron van az atommagban a proton mellett, ami nehezebbé teszi.
Főbb jellemzők
Meghatározhatjuk a folyékony hidrogén főbb jellemzői szerint:
- A forráspont alacsony, ami fagyási sérülést vagy hipotermiát okozhat. Belélegezve akár légzési nehézségeket és fulladást is okozhat.
- A folyékony hidrogén hőmérséklete miatt a levegő nedvességével érintkezve jeget képezhet, ami elzárhatja a tárolótartályok szelepeit és nyílásait.
- Folyamatosan elpárolog, és hidrogént termel, amely ki kell tisztítani és korlátozni kell biztonságosan, nehogy összekeveredjen a légkörben kondenzált levegővel, meggyulladjon és felrobbanjon.
- A telített gőz nagy sűrűsége miatt a képződött felhő vízszintesen áramlik, vagy leereszkedhet, ha folyékony hidrogén távozik.
Érdemes megjegyezni, hogy számos hidrogéngyártási eljárás létezik, amelyek különféle nyersanyagokat és energiát használnak fel. Ezen tényezők alapján azt mondhatjuk, hogy bizonyos arányban 100%-ban megújuló folyamatokat állítanak elő, 100% fosszilis vagy vegyes. Ezenkívül központi létesítményekben és a felhasználási helyhez közeli kis egységekben is elvégezhetők. Ezért a legtávolabbi területeken is lehet energiát nyerni.
Hogyan tárolják a folyékony hidrogént
A folyékony hidrogén gazdaságilag kifizetődővé tétele és általános felhasználása a hidrogén megfelelő tárolásán keresztül történik a fennálló szükségleteknek megfelelően, annak későbbi szállításához és elosztásához a termelés helyétől a fogyasztásig.
Megjegyzendő, hogy a hidrogén tárolásának rendszerei és feltételei a végfelhasználástól függenek. Ily módon megkülönböztethetjük:
- Helyhez kötött hidrogéntároló rendszer, alkalmas ipari és háztartási vagy elosztott energiatermelési alkalmazásokra. Ebben az esetben szinte nincs korlátozás az elfoglalt területre, tömegre, térfogatra vagy a segédrendszerek használatára vonatkozóan.
- Másrészt a hidrogéntároló rendszerek autókhoz minimumot biztosítanak annak biztosítására, hogy a járművek hatótávolsága hasonló a hagyományos autókéhoz. Ezen kívül működési és dinamikus hidrogénellátási követelmények is vannak, amelyek üzemanyagcellákkal kombinálva minden típusú járműben állíthatók.
Meg kell jegyezni, hogy a közlekedési szektor a világ energiafogyasztásának egyik legfontosabb ágazata, különösen a fejlett országokban. Emiatt az autóipar az üzemanyagcellák, a hidrogén és a kapcsolódó tárolási technológiák fejlesztésének egyik fő hajtóereje lett.
Hasonlóképpen, amikor e gáz különböző tárolási formáiról beszélünk, rá kell mutatni a biztonság maximalizálásának szükségességére, mivel nagyon gyúlékony, nem mérgező, színtelen, íztelen és íztelen. Ebben az értelemben a tárolórendszerek listája olyan kutatási szakaszban lévő lehetőségeket tartalmaz, mint a szén (aktív, grafit, molekuláris szénágyak, nanoszálak, fullerének...), vegyületek (NH3), üveg mikrogömbök és zeolitok.
Másrészt az alacsony hőmérsékletű tárolás folyékony formában és az alacsony hőmérsékletű tárolás nyomás alatti gázban vagy fémhidridben megbízhatónak és biztonságosan használhatónak bizonyult.
A folyékony hidrogén felhasználása és alkalmazása
A folyékony hidrogénnel kapcsolatos technológiának és különböző tanulmányoknak köszönhetően különböző ipari területeken alkalmazható. Mindig szem előtt kell tartani, hogy tiszta és hatékony energiaforrásként használják, amely nem szennyezi a környezetet. A legérdekesebb alkalmazások közé tartozik az energiaipar, a közlekedés, az élelmiszeripar, a repülőgépipar és a finomító. Részletesebben foglalkozunk a folyékony hidrogén felhasználásával és alkalmazásaival.
Nagy hatásfokának köszönhetően kiváló ipari hűtőgáz, különösen kiváló hőátadó teljesítményének köszönhetően. A hidrogén alternatív üzemanyagként történő alkalmazása garantálja a jármű autonómiáját, miközben csökkenti a szennyezőanyag-kibocsátást, így hozzájárul a környezet védelméhez.
E gáz felhasználásának célja az élelmiszerek minőségének és biztonságának javítása innovatív technológiák fejlesztése révén. Hatékony üzemanyag a rakéták meghajtásához, valamint energiaforrás az élet és a számítógépes rendszerek fenntartásához az űrkörnyezetben. Ez az iparág alapvető eleme a nehéz kőolaj finomított üzemanyaggá való átalakításához.
A hidrogén üzemanyagként való felhasználása számos pozitív hatással van a környezetre. Kiemeljük a legfontosabbakat:
- Ez egy tiszta energia, csak vízgőz marad maradékként. Ezért környezetbarátabb, mint a fosszilis tüzelőanyagok.
- Kimeríthetetlen.
- Tevékenységek széles körében alkalmazható, az ipartól a közlekedésig vagy a háztartásokig.
- Lehetővé teszi a nagyméretű tárolást és szállítást.
- Hatékonyabb, mint az elektromosság. Például egy hidrogénüzemű autót 5 perc alatt teljesen feltöltenek, és a hatótávolsága megegyezik a belsőégésű autókéval.
Mindezek az előnyök a hidrogént hatékony, tiszta és biztonságos energiaforrássá teszik, amelyet számos ipari területen figyelembe kell venni.
Remélem, hogy ezzel az információval többet megtudhat a folyékony hidrogénről.