jak se vyrábí kapalný vodík?
1. Jak je vyrobený kapalný vodík?
Výroba vodíku metodou vodního plynu
Použijte antracit nebo koks jako surovinu pro reakci s vodní párou při vysoké teplotě za získání vodního plynu (C+H2O→CO+H2—teplo). Po vyčištění prochází katalyzátorem s vodní párou, aby se CO přeměnil na CO2 (CO+H2O →CO2+H2), aby se získal plyn s obsahem vodíku vyšším než 80 %, a poté se stlačí do vody, aby se rozpustil CO2, a poté se zbylý CO odstraní roztokem obsahujícím mravenčan měďný (nebo octan měďný obsahující čpavek) Ve srovnání s čistým vodíkem má tato metoda nižší náklady na výrobu vodíku velký výkon a více zařízení. Tato metoda se často používá v závodech na syntézu amoniaku. Některé také syntetizují metanol z CO a H2 a na několika místech se používá méně čistý vodík s 80 % vodíku. Plyn se používá pro umělé kapalné palivo. Tato metoda je často používána v Pekingské chemické experimentální továrně a malých továrnách na dusíkatá hnojiva na mnoha místech.
Výroba vodíku ze syntetického plynu a zemního plynu z tepelného krakování ropy
Vedlejším produktem tepelného krakování ropy vzniká velké množství vodíku, který se často používá při hydrogenaci benzínu, vodíku, který vyžadují petrochemické závody a závody na výrobu hnojiv. Tento způsob výroby vodíku je přijat v mnoha zemích světa. Závody, petrochemické základny v ropném poli Bohai atd. všechny používají tuto metodu k výrobě vodíku.
Výroba chlazeného vodíku v koksárenském plynu
Zmrazte a natlakujte koksárenský plyn, který byl předběžně extrahován, aby zkapalnil ostatní plyny a zůstal vodík. Tato metoda se používá na několika místech.
Vodíkový vedlejší produkt elektrolýzy slané vody
V chlor-alkalickém průmyslu se vyrábí velké množství čistého vodíku, který se používá k syntéze kyseliny chlorovodíkové a lze jej také čistit na obyčejný vodík nebo čistý vodík. Například vodík používaný ve druhém chemickém závodě je vedlejším produktem elektrolytické solanky.
Vedlejší produkty pivovarského průmyslu
Když se kukuřice používá ke fermentaci acetonu a butanolu, více než 1/3 vodíku v odpadním plynu z fermentoru může po opakovaném čištění produkovat běžný vodík (nad 97 %) a běžný vodík může být ochlazen pod -100 °C kapalným dusíkem V trubici se silikagelem mohou být nečistoty (jako je malé množství N2) dále odstraněny za vzniku 99% čistého vodíku (více než 99.99. Například Beijing Brewery vyrábí tento vedlejší produkt vodík, který se používá pro výpal křemenných produktů a pro externí jednotky.
2. Jak je kapalný vodík přepravované a jaké jsou způsoby dopravy
V současné době zahrnují způsoby přepravy kapalného vodíku především tyto typy:
První je dodávka autocisterny. Tato metoda využívá speciálně navržené cisternové vozy k přepravě kapalného vodíku od výrobce do továrny nebo stanice uživatele. Cisternové vozy jsou obvykle navrženy s vícevrstvými izolovanými skořepinami, které udržují teplotu a tlak kapalného vodíku během přepravy stabilní. Tato metoda však vyžaduje velké náklady na stavbu tankeru a je zranitelná vůči faktorům, jako jsou dopravní nehody a omezení vzdálenosti.
Druhým je dodávka potrubím. Tento přístup je založen na obrovském potrubním systému pro dodávku kapalného vodíku. Kapalný vodík je vstřikován do potrubního systému výrobním závodem a poté je dopravován do továrny uživatele nebo do čerpací stanice vodíku podzemním potrubím. Potrubní přeprava je ekonomický, efektivní a bezpečný způsob, jak čelit vysoce intenzivní přepravě velkého množství vodíku. Potrubní doprava však zároveň vyžaduje vybudování rozsáhlé infrastruktury a existují určitá rizika, takže k zajištění její bezpečnosti je zapotřebí přísné řízení a údržba.
Třetí je lodní doprava. Kapalný vodík lze také přepravovat po moři do různých oblastí po celém světě. Kvůli nízké hustotě kapalného vodíku vyžaduje lodní přeprava speciální skladovací a přepravní zařízení a technologie k zajištění stability lodi a bezpečnosti kapalného vodíku. Lodní přeprava může pokrýt potřeby přepravy velkého množství kapalného vodíku na dlouhé vzdálenosti, vyžaduje však obrovské ekonomické a technické náklady a přísné dodržování předpisů o námořní bezpečnosti a mezinárodních úmluv.
3. Je obtížné vyrobit kapalný vodík?
Je náročnější na výrobu a obtíž spočívá v následujících bodech:
Teplota chlazení je nízká, kapacita chlazení je velká a spotřeba energie jednotky je vysoká;
Ortho-parakonverze vodíku dělá práci potřebnou ke zkapalnění vodíku mnohem větší než u metanu, dusíku, helia a jiných plynů a ortho-parakonverzní teplo odpovídá za asi 16 % jeho ideální zkapalňovací práce;
Rychlá změna měrného tepla způsobuje, že rychlost zvuku vodíku rychle roste s rostoucí teplotou. Tato vysoká rychlost zvuku způsobuje, že rotor vodíkového expandéru je velmi namáhán, což velmi ztěžuje konstrukci a výrobu expandéru;
Při teplotě kapalného vodíku ztuhly jiné plynné nečistoty kromě helia (zejména pevný kyslík), což může zablokovat potrubí a způsobit výbuch.
4. Jaká jsou odvětví aplikace kapalného vodíku?
Tam, kde je potřeba vodík, jako je letecký průmysl, letectví, doprava, elektronika, metalurgie, chemický průmysl, potravinářství, sklářství a dokonce i civilní oddělení paliv, lze použít kapalný vodík. Pokud jde o vodíkovou medicínu, lékařský kapalný vodík může poskytnout vodík pro vodní stroje bohaté na vodík, vodní pohárky bohaté na vodík a zařízení pro absorpci vodíku na velkých místech. V současné době je v mé zemi nejrozšířenějším oborem kapalného vodíku letecký průmysl.
Hodnota kapalného vodíku v oblasti skladování vodíku se projevuje především v následujících aspektech. Za prvé, kapalný vodík vyžaduje menší objem než běžný plynný vodík, což může výrazně snížit skladovací prostory a náklady na přepravu. Za druhé, kapalný vodík je čistší kvality, na rozdíl od plynného vodíku, který bude produkovat nečistoty, jako je kyslík a dusík, což ovlivní konečný efekt použití. Vývoj kapalného vodíku v oblasti skladování a přepravy vodíku rovněž přispívá ke zlepšení industrializace vodíku a rozšíření aplikačního rozsahu vodíkové energie v mnoha oborech.
