પ્રવાહી હાઇડ્રોજન કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે?
1. કેવી રીતે છે પ્રવાહી હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન થાય છે?
પાણી ગેસ પદ્ધતિ દ્વારા હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન
પાણીનો ગેસ (C+H2O→CO+H2—ગરમી) મેળવવા માટે ઊંચા તાપમાને પાણીની વરાળ સાથે પ્રતિક્રિયા કરવા માટે કાચા માલ તરીકે એન્થ્રાસાઇટ અથવા કોકનો ઉપયોગ કરો. શુદ્ધિકરણ પછી, તે CO ને CO2 (CO+H2O →CO2+H2) માં રૂપાંતરિત કરવા માટે 80% થી વધુની હાઇડ્રોજન સામગ્રી ધરાવતો ગેસ મેળવવા માટે પાણીની વરાળ સાથે ઉત્પ્રેરકમાંથી પસાર થાય છે, અને પછી CO2 ઓગળવા માટે તેને પાણીમાં દબાવો, અને પછી બાકીના COને કપરસ ફોર્મેટ (અથવા કોમ્પ્રોસ એમ્પ્રોજેન, કોમ્પ્રોસ, કોમ્પોન) ધરાવતા દ્રાવણ દ્વારા દૂર કરો. પદ્ધતિમાં હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવાની ઓછી કિંમત છે અને એ છે મોટા આઉટપુટ અને વધુ સાધનો. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ઘણીવાર એમોનિયા સંશ્લેષણ છોડમાં થાય છે. કેટલાક CO અને H2 માંથી મિથેનોલનું સંશ્લેષણ પણ કરે છે, અને કેટલીક જગ્યાએ 80% હાઇડ્રોજન સાથે ઓછા શુદ્ધ હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ થાય છે. ગેસનો ઉપયોગ કૃત્રિમ પ્રવાહી ઇંધણ માટે થાય છે. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ઘણી જગ્યાએ બેઇજિંગ કેમિકલ એક્સપેરિમેન્ટલ પ્લાન્ટ અને નાના નાઇટ્રોજન ખાતરના છોડમાં થાય છે.
કૃત્રિમ ગેસમાંથી હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન અને પેટ્રોલિયમના થર્મલ ક્રેકીંગમાંથી કુદરતી ગેસ
પેટ્રોલિયમના થર્મલ ક્રેકીંગની આડપેદાશ મોટી માત્રામાં હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરે છે, જેનો ઉપયોગ મોટાભાગે પેટ્રોકેમિકલ અને ખાતરના છોડને જરૂરી ગેસોલિન, હાઇડ્રોજનના હાઇડ્રોજનમાં થાય છે. હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનની આ પદ્ધતિ વિશ્વના ઘણા દેશોમાં અપનાવવામાં આવે છે. છોડ, બોહાઈ ઓઈલફિલ્ડમાં પેટ્રોકેમિકલ પાયા, વગેરે બધા આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ હાઈડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે કરે છે.
કોક ઓવન ગેસ રેફ્રિજરેટેડ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન
કોક ઓવન ગેસને ફ્રીઝ કરો અને દબાણ કરો કે જે પ્રાથમિક રીતે અન્ય વાયુઓને પ્રવાહી બનાવવા અને હાઇડ્રોજન છોડવા માટે કાઢવામાં આવ્યો છે. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ અમુક જગ્યાએ થાય છે.
ખારા પાણીના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણનું હાઇડ્રોજન આડપેદાશ
ક્લોર-આલ્કલી ઉદ્યોગમાં, શુદ્ધ હાઇડ્રોજનનો મોટો જથ્થો ઉત્પન્ન થાય છે, જેનો ઉપયોગ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડના સંશ્લેષણ માટે થાય છે, અને તેને સામાન્ય હાઇડ્રોજન અથવા શુદ્ધ હાઇડ્રોજન બનાવવા માટે પણ શુદ્ધ કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, બીજા રાસાયણિક પ્લાન્ટમાં વપરાતો હાઇડ્રોજન એ ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક બ્રિનની આડપેદાશ છે.
ઉકાળવાના ઉદ્યોગની આડપેદાશો
જ્યારે મકાઈનો ઉપયોગ એસીટોન અને બ્યુટેનોલને આથો લાવવા માટે કરવામાં આવે છે, ત્યારે આથોના કચરાના ગેસમાં 1/3 થી વધુ હાઇડ્રોજન વારંવાર શુદ્ધિકરણ પછી સામાન્ય હાઇડ્રોજન (97% થી ઉપર) ઉત્પન્ન કરી શકે છે, અને સામાન્ય હાઇડ્રોજનને પ્રવાહી સિલિકા નાઇટ્રોજનની નાની માત્રામાં -100 °C થી નીચે ઠંડુ કરી શકાય છે. N2) શુદ્ધ હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે વધુ દૂર કરી શકાય છે 99.99%). ઉદાહરણ તરીકે, બેઇજિંગ બ્રુઅરી આ બાય-પ્રોડક્ટ હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન કરે છે, જેનો ઉપયોગ ક્વાર્ટઝ ઉત્પાદનો અને બાહ્ય એકમો માટે ફાયરિંગ માટે થાય છે.
2. કેવી રીતે છે પ્રવાહી હાઇડ્રોજન પરિવહન અને પરિવહનની પદ્ધતિઓ શું છે
હાલમાં, પ્રવાહી હાઇડ્રોજનની પરિવહન પદ્ધતિઓમાં મુખ્યત્વે નીચેના પ્રકારોનો સમાવેશ થાય છે:
પ્રથમ ટાંકી ટ્રક ડિલિવરી છે. આ પદ્ધતિ ઉત્પાદક પાસેથી પ્રવાહી હાઇડ્રોજનને વપરાશકર્તાની ફેક્ટરી અથવા સ્ટેશન પર સ્થાનાંતરિત કરવા માટે ખાસ ડિઝાઇન કરેલ ટાંકી ટ્રકનો ઉપયોગ કરે છે. પરિવહન દરમિયાન પ્રવાહી હાઇડ્રોજનના તાપમાન અને દબાણને સ્થિર રાખવા માટે સામાન્ય રીતે ટાંકી ટ્રકોને બહુ-સ્તરવાળા અવાહક શેલો સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે. જો કે, આ પદ્ધતિને ટેન્કર બનાવવા માટે ઘણો ખર્ચ કરવો પડે છે અને તે ટ્રાફિક અકસ્માતો અને અંતર પ્રતિબંધો જેવા પરિબળો માટે સંવેદનશીલ છે.
બીજું પાઇપલાઇન ડિલિવરી છે. આ અભિગમ વિશાળ પ્રવાહી હાઇડ્રોજન ડિલિવરી પાઇપલાઇન સિસ્ટમ પર આધારિત છે. પ્રવાહી હાઇડ્રોજનને ઉત્પાદન પ્લાન્ટ દ્વારા પાઇપલાઇન સિસ્ટમમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે, અને પછી ભૂગર્ભ પાઇપલાઇન્સ દ્વારા વપરાશકર્તાની ફેક્ટરી અથવા હાઇડ્રોજન રિફ્યુઅલિંગ સ્ટેશન પર પરિવહન થાય છે. પાઇપલાઇન પરિવહન એ મોટી માત્રામાં હાઇડ્રોજનના ઉચ્ચ-તીવ્રતાના પરિવહનને પહોંચી વળવા માટે આર્થિક, કાર્યક્ષમ અને સલામત માર્ગ છે. પરંતુ તે જ સમયે, પાઇપલાઇન પરિવહન માટે મોટા પાયે ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરના નિર્માણની જરૂર છે, અને તેમાં ચોક્કસ જોખમો છે, તેથી તેની સલામતીને સુનિશ્ચિત કરવા માટે કડક સંચાલન અને જાળવણી કાર્ય જરૂરી છે.
ત્રીજું વહાણ પરિવહન છે. પ્રવાહી હાઇડ્રોજનને સમુદ્ર દ્વારા વિશ્વના વિવિધ પ્રદેશોમાં પણ વહન કરી શકાય છે. પ્રવાહી હાઇડ્રોજનની ઓછી ઘનતાને કારણે, વહાણના પરિવહનને વહાણની સ્થિરતા અને પ્રવાહી હાઇડ્રોજનની સલામતીની ખાતરી કરવા માટે ખાસ સંગ્રહ અને પરિવહન સુવિધાઓ અને તકનીકોની જરૂર પડે છે. જહાજનું પરિવહન મોટા પ્રમાણમાં પ્રવાહી હાઇડ્રોજનની લાંબા-અંતરની પરિવહન જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે, પરંતુ તેના માટે વિશાળ આર્થિક અને તકનીકી ખર્ચ અને દરિયાઇ સુરક્ષા નિયમો અને આંતરરાષ્ટ્રીય સંમેલનોનું કડક પાલન જરૂરી છે.
3. શું પ્રવાહી હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવું મુશ્કેલ છે?
તે ઉત્પન્ન કરવું વધુ મુશ્કેલ છે, અને મુશ્કેલી નીચેના મુદ્દાઓમાં રહેલી છે:
ઠંડકનું તાપમાન ઓછું છે, ઠંડકની ક્ષમતા મોટી છે, અને એકમ ઊર્જા વપરાશ વધારે છે;
હાઇડ્રોજનનું ઓર્થો-પેરાકન્વર્ઝન હાઇડ્રોજનને મિથેન, નાઇટ્રોજન, હિલીયમ અને અન્ય વાયુઓ કરતા વધારે લિક્વિફાઇ કરવા માટે જરૂરી કામ કરે છે અને ઓર્થો-પેરાકન્વર્ઝન હીટ તેના આદર્શ લિક્વિફિકેશન કાર્યમાં લગભગ 16% હિસ્સો ધરાવે છે;
ચોક્કસ ગરમીના ઝડપી પરિવર્તનને કારણે તાપમાનમાં વધારો થતાં હાઇડ્રોજનનો અવાજ વેગ ઝડપથી વધે છે. આ ઉચ્ચ ધ્વનિ વેગ હાઇડ્રોજન વિસ્તરણ કરનારના રોટરને ઉચ્ચ તાણ સહન કરે છે, જેનાથી વિસ્તરણકર્તાની રચના અને ઉત્પાદન ખૂબ જ મુશ્કેલ બને છે;
પ્રવાહી હાઇડ્રોજનના તાપમાને, હિલીયમ સિવાય અન્ય ગેસની અશુદ્ધિઓ ઘન બને છે (ખાસ કરીને ઘન ઓક્સિજન), જે પાઇપલાઇનને અવરોધિત કરી શકે છે અને વિસ્ફોટનું કારણ બની શકે છે.
4. પ્રવાહી હાઇડ્રોજનના એપ્લિકેશન ઉદ્યોગો શું છે?
જ્યાં હાઇડ્રોજનની જરૂર હોય, જેમ કે એરોસ્પેસ, ઉડ્ડયન, પરિવહન, ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, ધાતુશાસ્ત્ર, રાસાયણિક ઉદ્યોગ, ખોરાક, કાચ, અને નાગરિક ઇંધણ વિભાગમાં પણ, પ્રવાહી હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. હાઇડ્રોજન દવાના સંદર્ભમાં, તબીબી પ્રવાહી હાઇડ્રોજન હાઇડ્રોજન-સમૃદ્ધ વોટર મશીનો, હાઇડ્રોજન-સમૃદ્ધ વોટર કપ અને હાઇડ્રોજન શોષણ ઉપકરણો માટે હાઇડ્રોજન પ્રદાન કરી શકે છે. હાલમાં, મારા દેશમાં પ્રવાહી હાઇડ્રોજનનું સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું ક્ષેત્ર એરોસ્પેસ છે.
હાઇડ્રોજન સંગ્રહના ક્ષેત્રમાં પ્રવાહી હાઇડ્રોજનનું મૂલ્ય મુખ્યત્વે નીચેના પાસાઓમાં પ્રગટ થાય છે. સૌ પ્રથમ, પ્રવાહી હાઇડ્રોજનને સામાન્ય વાયુયુક્ત હાઇડ્રોજન કરતા નાના જથ્થાની જરૂર પડે છે, જે સંગ્રહ સ્થાનો અને પરિવહન ખર્ચને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડી શકે છે. બીજું, પ્રવાહી હાઇડ્રોજન ગુણવત્તામાં શુદ્ધ છે, વાયુયુક્ત હાઇડ્રોજનથી વિપરીત, જે ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજન જેવી અશુદ્ધિઓ ઉત્પન્ન કરશે, જે અંતિમ ઉપયોગની અસરને અસર કરશે. હાઇડ્રોજન સંગ્રહ અને પરિવહનના ક્ષેત્રમાં પ્રવાહી હાઇડ્રોજનનો વિકાસ પણ હાઇડ્રોજનના ઔદ્યોગિકીકરણમાં સુધારો કરવા અને ઘણા ક્ષેત્રોમાં હાઇડ્રોજન ઊર્જાના ઉપયોગની શ્રેણીને વિસ્તારવા માટે અનુકૂળ છે.
