πώς παράγεται υγρό υδρογόνο;
1. Πώς είναι παραγόμενο υγρό υδρογόνο?
Παραγωγή υδρογόνου με τη μέθοδο του αερίου νερού
Χρησιμοποιήστε ανθρακίτη ή κοκ ως πρώτη ύλη για να αντιδράσετε με υδρατμούς σε υψηλή θερμοκρασία για να λάβετε αέριο νερού (C+H2O→CO+H2—θερμότητα). Μετά τον καθαρισμό, διέρχεται από έναν καταλύτη με υδρατμούς για να μετατραπεί το CO2 σε CO2 (CO+H2O →CO2+H2) για να ληφθεί ένα αέριο με περιεκτικότητα σε υδρογόνο μεγαλύτερη από 80%, και στη συνέχεια πιέζεται σε νερό για να διαλυθεί το CO2 και στη συνέχεια αφαιρείται το υπόλοιπο CO μέσω ενός διαλύματος που περιέχει μυρμηκικό χαλκό (ή οξικό χαλκό που περιέχει χαμηλότερο κόστος υδρογόνου με μέθοδο p. υδρογόνου και έχει μεγάλη παραγωγή και περισσότερο εξοπλισμό. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συχνά σε εγκαταστάσεις σύνθεσης αμμωνίας. Μερικοί συνθέτουν επίσης μεθανόλη από CO και H2, και μερικά μέρη χρησιμοποιούν λιγότερο καθαρό υδρογόνο με 80% υδρογόνο. Το αέριο χρησιμοποιείται για τεχνητό υγρό καύσιμο. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συχνά σε χημικά πειραματικά εργοστάσια του Πεκίνου και σε μικρές εγκαταστάσεις λιπασμάτων αζώτου σε πολλά μέρη.
Παραγωγή υδρογόνου από συνθετικό αέριο και φυσικό αέριο από θερμική πυρόλυση πετρελαίου
Το υποπροϊόν της θερμικής πυρόλυσης του πετρελαίου παράγει μεγάλη ποσότητα υδρογόνου, το οποίο χρησιμοποιείται συχνά για την υδρογόνωση της βενζίνης, το υδρογόνο που απαιτείται από τις πετροχημικές μονάδες και τις εγκαταστάσεις λιπασμάτων. Αυτή η μέθοδος παραγωγής υδρογόνου υιοθετείται σε πολλές χώρες του κόσμου. Τα εργοστάσια, οι πετροχημικές βάσεις στο πετρελαϊκό πεδίο της Μποχάι κ.λπ. χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο για την παραγωγή υδρογόνου.
Παραγωγή υδρογόνου με αέριο οπτάνθρακα
Παγώστε και πιέστε το αέριο του φούρνου οπτάνθρακα που έχει εκχυλιστεί προκαταρκτικά για να υγροποιηθούν άλλα αέρια και να αφήσει υδρογόνο. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σε μερικά σημεία.
Υδρογόνο υποπροϊόν ηλεκτρόλυσης αλμυρού νερού
Στη βιομηχανία χλωρίου-αλκαλίου, παράγεται μεγάλη ποσότητα καθαρού υδρογόνου, το οποίο χρησιμοποιείται για τη σύνθεση υδροχλωρικού οξέος και μπορεί επίσης να καθαριστεί για την παραγωγή συνηθισμένου υδρογόνου ή καθαρού υδρογόνου. Για παράδειγμα, το υδρογόνο που χρησιμοποιείται στη δεύτερη χημική μονάδα είναι το παραπροϊόν της ηλεκτρολυτικής άλμης.
Υποπροϊόντα της βιομηχανίας ζυθοποιίας
Όταν το καλαμπόκι χρησιμοποιείται για τη ζύμωση ακετόνης και βουτανόλης, περισσότερο από το 1/3 του υδρογόνου στα απόβλητα αέρια του ζυμωτήρα μπορεί να παράγει συνηθισμένο υδρογόνο (πάνω από 97%) μετά από επαναλαμβανόμενο καθαρισμό και το συνηθισμένο υδρογόνο μπορεί να ψυχθεί κάτω από τους -100°C με υγρό άζωτο Στο σωληνάριο γέλης πυριτίου, μπορούν να αφαιρεθούν περαιτέρω ακαθαρσίες (όπως για να παραχθεί μια μικρή ποσότητα υδρογόνου). 99,99%). Για παράδειγμα, η Ζυθοποιία του Πεκίνου παράγει αυτό το παραπροϊόν υδρογόνο, το οποίο χρησιμοποιείται για την όπτηση προϊόντων χαλαζία και για εξωτερικές μονάδες.
2. Πώς είναι υγρό υδρογόνο μεταφέρονται και ποιοι είναι οι τρόποι μεταφοράς
Επί του παρόντος, οι μέθοδοι μεταφοράς υγρού υδρογόνου περιλαμβάνουν κυρίως τους ακόλουθους τύπους:
Το πρώτο είναι η παράδοση βυτιοφόρων. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί ειδικά σχεδιασμένα βυτιοφόρα για τη μεταφορά υγρού υδρογόνου από τον κατασκευαστή στο εργοστάσιο ή το σταθμό του χρήστη. Τα βυτιοφόρα συνήθως σχεδιάζονται με πολυστρωματικά μονωμένα κελύφη για να διατηρούν σταθερή τη θερμοκρασία και την πίεση του υγρού υδρογόνου κατά τη μεταφορά. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος απαιτεί μεγάλο κόστος για την κατασκευή του δεξαμενόπλοιου και είναι ευάλωτη σε παράγοντες όπως τροχαία ατυχήματα και περιορισμούς απόστασης.
Το δεύτερο είναι η παράδοση με αγωγό. Αυτή η προσέγγιση βασίζεται σε ένα τεράστιο σύστημα αγωγών παροχής υγρού υδρογόνου. Υγρό υδρογόνο εγχέεται στο σύστημα αγωγών από το εργοστάσιο παραγωγής και στη συνέχεια μεταφέρεται στο εργοστάσιο του χρήστη ή στο σταθμό ανεφοδιασμού υδρογόνου μέσω υπόγειων αγωγών. Η μεταφορά με αγωγούς είναι ένας οικονομικός, αποτελεσματικός και ασφαλής τρόπος για την αντιμετώπιση της υψηλής έντασης μεταφοράς μεγάλων ποσοτήτων υδρογόνου. Αλλά ταυτόχρονα, η μεταφορά με αγωγούς απαιτεί την κατασκευή υποδομής μεγάλης κλίμακας και υπάρχουν ορισμένοι κίνδυνοι, επομένως απαιτούνται αυστηρές εργασίες διαχείρισης και συντήρησης για να διασφαλιστεί η ασφάλειά της.
Το τρίτο είναι η μεταφορά πλοίων. Το υγρό υδρογόνο μπορεί επίσης να μεταφερθεί δια θαλάσσης σε διάφορες περιοχές σε όλο τον κόσμο. Λόγω της χαμηλής πυκνότητας υγρού υδρογόνου, η μεταφορά του πλοίου απαιτεί ειδικές εγκαταστάσεις και τεχνολογίες αποθήκευσης και μεταφοράς για να διασφαλιστεί η σταθερότητα του πλοίου και η ασφάλεια του υγρού υδρογόνου. Η μεταφορά πλοίων μπορεί να καλύψει τις ανάγκες μεταφοράς μεγάλων αποστάσεων μεγάλης ποσότητας υγρού υδρογόνου, αλλά απαιτεί τεράστιο οικονομικό και τεχνικό κόστος και αυστηρή συμμόρφωση με τους κανονισμούς ναυτιλιακής ασφάλειας και τις διεθνείς συμβάσεις.
3. Είναι δύσκολο να παραχθεί υγρό υδρογόνο;
Είναι πιο δύσκολο να παραχθεί και η δυσκολία έγκειται στα ακόλουθα σημεία:
Η θερμοκρασία ψύξης είναι χαμηλή, η ικανότητα ψύξης είναι μεγάλη και η κατανάλωση ενέργειας της μονάδας είναι υψηλή.
Η ορθο-παραμετατροπή του υδρογόνου κάνει το έργο που απαιτείται για την υγροποίηση του υδρογόνου πολύ μεγαλύτερο από αυτό του μεθανίου, του αζώτου, του ηλίου και άλλων αερίων, και η θερμότητα ορθο-παραμετατροπής αντιπροσωπεύει περίπου το 16% του ιδανικού έργου υγροποίησης.
Η ταχεία αλλαγή της ειδικής θερμότητας προκαλεί την ταχύτητα του ήχου του υδρογόνου να αυξάνεται γρήγορα με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτή η υψηλή ταχύτητα ήχου κάνει τον ρότορα του διαστολέα υδρογόνου να αντέχει υψηλή πίεση, καθιστώντας τη σχεδίαση και την κατασκευή του διαστολέα πολύ δύσκολη.
Στη θερμοκρασία του υγρού υδρογόνου, άλλες ακαθαρσίες αερίων εκτός από το ήλιο έχουν στερεοποιηθεί (ειδικά το στερεό οξυγόνο), το οποίο μπορεί να φράξει τον αγωγό και να προκαλέσει έκρηξη.
4. Ποιες είναι οι βιομηχανίες εφαρμογής του υγρού υδρογόνου;
Όπου χρειάζεται υδρογόνο, όπως η αεροδιαστημική, η αεροπορία, οι μεταφορές, η ηλεκτρονική, η μεταλλουργία, η χημική βιομηχανία, τα τρόφιμα, το γυαλί, ακόμη και τα τμήματα πολιτικών καυσίμων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί υγρό υδρογόνο. Όσον αφορά την ιατρική του υδρογόνου, το ιατρικό υγρό υδρογόνο μπορεί να παρέχει υδρογόνο για μηχανήματα νερού πλούσια σε υδρογόνο, κύπελλα νερού πλούσια σε υδρογόνο και συσκευές απορρόφησης υδρογόνου σε μεγάλα μέρη. Επί του παρόντος, το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο πεδίο υγρού υδρογόνου στη χώρα μου είναι η αεροδιαστημική.
Η αξία του υγρού υδρογόνου στον τομέα της αποθήκευσης υδρογόνου εκδηλώνεται κυρίως στις ακόλουθες πτυχές. Πρώτα απ 'όλα, το υγρό υδρογόνο απαιτεί μικρότερο όγκο από το συνηθισμένο αέριο υδρογόνο, το οποίο μπορεί να μειώσει σημαντικά τους χώρους αποθήκευσης και το κόστος μεταφοράς. Δεύτερον, το υγρό υδρογόνο είναι πιο καθαρό σε ποιότητα, σε αντίθεση με το αέριο υδρογόνο, το οποίο θα παράγει ακαθαρσίες όπως οξυγόνο και άζωτο, που θα επηρεάσουν το αποτέλεσμα της τελικής χρήσης. Η ανάπτυξη του υγρού υδρογόνου στον τομέα της αποθήκευσης και μεταφοράς υδρογόνου συμβάλλει επίσης στη βελτίωση της εκβιομηχάνισης του υδρογόνου και στην επέκταση του εύρους εφαρμογής της ενέργειας υδρογόνου σε πολλούς τομείς.
