तरल हाइड्रोजन का उत्पादन कैसे होता है?
1. कैसा है तरल हाइड्रोजन का उत्पादन किया गया?
जल गैस विधि द्वारा हाइड्रोजन उत्पादन
जल गैस (C+H2O→CO+H2-गर्मी) प्राप्त करने के लिए उच्च तापमान पर जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए कच्चे माल के रूप में एन्थ्रेसाइट या कोक का उपयोग करें। शुद्धिकरण के बाद, 80% से अधिक हाइड्रोजन सामग्री वाली गैस प्राप्त करने के लिए CO को CO2 (CO+H2O →CO2+H2) में परिवर्तित करने के लिए इसे जल वाष्प के साथ एक उत्प्रेरक के माध्यम से पारित किया जाता है, और फिर CO2 को घोलने के लिए इसे पानी में दबाया जाता है, और फिर शेष CO को क्यूप्रस फॉर्मेट (या अमोनिया युक्त क्यूप्रस एसीटेट) वाले घोल के माध्यम से हटा दिया जाता है। शुद्ध हाइड्रोजन की तुलना में, इस विधि में हाइड्रोजन के उत्पादन की कम लागत होती है और इसमें बड़ा आउटपुट और अधिक उपकरण हैं। इस विधि का प्रयोग अक्सर अमोनिया संश्लेषण संयंत्रों में किया जाता है। कुछ लोग CO और H2 से मेथनॉल का संश्लेषण भी करते हैं, और कुछ स्थान 80% हाइड्रोजन के साथ कम शुद्ध हाइड्रोजन का उपयोग करते हैं गैस का उपयोग कृत्रिम तरल ईंधन के लिए किया जाता है। इस विधि का उपयोग अक्सर बीजिंग रासायनिक प्रायोगिक संयंत्र और कई स्थानों पर छोटे नाइट्रोजन उर्वरक संयंत्रों में किया जाता है।
सिंथेटिक गैस से हाइड्रोजन का उत्पादन और पेट्रोलियम के थर्मल क्रैकिंग से प्राकृतिक गैस का उत्पादन
पेट्रोलियम के थर्मल क्रैकिंग के उप-उत्पाद से बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन का उत्पादन होता है, जिसका उपयोग अक्सर गैसोलीन के हाइड्रोजनीकरण, पेट्रोकेमिकल और उर्वरक संयंत्रों के लिए आवश्यक हाइड्रोजन में किया जाता है। हाइड्रोजन उत्पादन की यह विधि दुनिया के कई देशों में अपनाई जाती है। बोहाई ऑयलफील्ड में पौधे, पेट्रोकेमिकल बेस आदि सभी हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए इस विधि का उपयोग करते हैं।
कोक ओवन गैस प्रशीतित हाइड्रोजन उत्पादन
अन्य गैसों को द्रवीभूत करने और हाइड्रोजन छोड़ने के लिए प्रारंभिक रूप से निकाली गई कोक ओवन गैस को फ्रीज और दबाव में डालें। इस विधि का प्रयोग कुछ स्थानों पर किया जाता है।
खारे पानी के इलेक्ट्रोलिसिस का हाइड्रोजन उपोत्पाद
क्लोर-क्षार उद्योग में, बड़ी मात्रा में शुद्ध हाइड्रोजन का उत्पादन किया जाता है, जिसका उपयोग हाइड्रोक्लोरिक एसिड के संश्लेषण के लिए किया जाता है, और इसे साधारण हाइड्रोजन या शुद्ध हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए भी शुद्ध किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, दूसरे रासायनिक संयंत्र में प्रयुक्त हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलाइटिक ब्राइन का उप-उत्पाद है।
शराब बनाने वाले उद्योग के उप-उत्पाद
जब मकई का उपयोग एसीटोन और ब्यूटेनॉल को किण्वित करने के लिए किया जाता है, तो किण्वक की अपशिष्ट गैस में 1/3 से अधिक हाइड्रोजन बार-बार शुद्धिकरण के बाद साधारण हाइड्रोजन (97% से ऊपर) का उत्पादन कर सकता है, और साधारण हाइड्रोजन को तरल नाइट्रोजन द्वारा -100 डिग्री सेल्सियस से नीचे ठंडा किया जा सकता है। सिलिका जेल ट्यूब में, अशुद्धियों (जैसे एन 2 की थोड़ी मात्रा) को शुद्ध हाइड्रोजन (99.99% से अधिक) का उत्पादन करने के लिए आगे हटाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, बीजिंग ब्रूअरी इस उप-उत्पाद हाइड्रोजन का उत्पादन करती है, जिसका उपयोग क्वार्ट्ज उत्पादों को जलाने और बाहरी इकाइयों के लिए किया जाता है।
2. कैसा है तरल हाइड्रोजन परिवहन किया जाता है और परिवहन के साधन क्या हैं
वर्तमान में, तरल हाइड्रोजन के परिवहन तरीकों में मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रकार शामिल हैं:
पहला है टैंक ट्रक डिलीवरी। यह विधि निर्माता से उपयोगकर्ता के कारखाने या स्टेशन तक तरल हाइड्रोजन को स्थानांतरित करने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए टैंक ट्रकों का उपयोग करती है। परिवहन के दौरान तरल हाइड्रोजन के तापमान और दबाव को स्थिर रखने के लिए टैंक ट्रकों को आमतौर पर मल्टी-लेयर इंसुलेटेड शेल के साथ डिज़ाइन किया जाता है। हालाँकि, इस पद्धति के लिए टैंकर बनाने में बहुत अधिक लागत की आवश्यकता होती है और यह यातायात दुर्घटनाओं और दूरी प्रतिबंध जैसे कारकों के प्रति संवेदनशील है।
दूसरा है पाइपलाइन डिलीवरी. यह दृष्टिकोण एक विशाल तरल हाइड्रोजन वितरण पाइपलाइन प्रणाली पर आधारित है। तरल हाइड्रोजन को उत्पादन संयंत्र द्वारा पाइपलाइन प्रणाली में इंजेक्ट किया जाता है, और फिर भूमिगत पाइपलाइनों के माध्यम से उपयोगकर्ता के कारखाने या हाइड्रोजन ईंधन भरने वाले स्टेशन तक पहुंचाया जाता है। बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन के उच्च तीव्रता वाले परिवहन को पूरा करने के लिए पाइपलाइन परिवहन एक किफायती, कुशल और सुरक्षित तरीका है। लेकिन साथ ही, पाइपलाइन परिवहन के लिए बड़े पैमाने पर बुनियादी ढांचे के निर्माण की आवश्यकता होती है, और कुछ जोखिम भी होते हैं, इसलिए इसकी सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए सख्त प्रबंधन और रखरखाव कार्य की आवश्यकता होती है।
तीसरा है जहाज परिवहन। तरल हाइड्रोजन को समुद्र के रास्ते भी दुनिया भर के विभिन्न क्षेत्रों में ले जाया जा सकता है। तरल हाइड्रोजन के कम घनत्व के कारण, जहाज परिवहन के लिए जहाज की स्थिरता और तरल हाइड्रोजन की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए विशेष भंडारण और परिवहन सुविधाओं और प्रौद्योगिकियों की आवश्यकता होती है। जहाज परिवहन बड़ी मात्रा में तरल हाइड्रोजन की लंबी दूरी की परिवहन आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, लेकिन इसके लिए भारी आर्थिक और तकनीकी लागत और समुद्री सुरक्षा नियमों और अंतरराष्ट्रीय सम्मेलनों का सख्त अनुपालन आवश्यक है।
3. क्या तरल हाइड्रोजन का उत्पादन करना कठिन है?
इसका उत्पादन करना अधिक कठिन है, और कठिनाई निम्नलिखित बिंदुओं में है:
शीतलन तापमान कम है, शीतलन क्षमता बड़ी है, और इकाई ऊर्जा खपत अधिक है;
हाइड्रोजन का ऑर्थो-पैराकनवर्जन हाइड्रोजन को द्रवीकृत करने के लिए आवश्यक कार्य को मीथेन, नाइट्रोजन, हीलियम और अन्य गैसों की तुलना में कहीं अधिक बनाता है, और ऑर्थो-पैराकनवर्जन ताप इसके आदर्श द्रवीकरण कार्य का लगभग 16% होता है;
विशिष्ट ऊष्मा के तीव्र परिवर्तन के कारण तापमान बढ़ने के साथ हाइड्रोजन का ध्वनि वेग तेजी से बढ़ने लगता है। यह उच्च ध्वनि वेग हाइड्रोजन विस्तारक के रोटर को उच्च तनाव सहन करता है, जिससे विस्तारक का डिज़ाइन और निर्माण बहुत कठिन हो जाता है;
तरल हाइड्रोजन के तापमान पर, हीलियम को छोड़कर अन्य गैस की अशुद्धियाँ (विशेष रूप से ठोस ऑक्सीजन) जम गई हैं, जो पाइपलाइन को अवरुद्ध कर सकती हैं और विस्फोट का कारण बन सकती हैं।
4. तरल हाइड्रोजन के अनुप्रयोग उद्योग क्या हैं?
जहां हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है, जैसे एयरोस्पेस, विमानन, परिवहन, इलेक्ट्रॉनिक्स, धातु विज्ञान, रसायन उद्योग, भोजन, कांच और यहां तक कि नागरिक ईंधन विभाग, तरल हाइड्रोजन का उपयोग किया जा सकता है। हाइड्रोजन चिकित्सा के संदर्भ में, चिकित्सा तरल हाइड्रोजन बड़े स्थानों में हाइड्रोजन युक्त पानी की मशीनों, हाइड्रोजन युक्त पानी के कप और हाइड्रोजन अवशोषण उपकरणों के लिए हाइड्रोजन प्रदान कर सकता है। वर्तमान में, मेरे देश में तरल हाइड्रोजन का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला क्षेत्र एयरोस्पेस है।
हाइड्रोजन भंडारण के क्षेत्र में तरल हाइड्रोजन का महत्व मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में प्रकट होता है। सबसे पहले, तरल हाइड्रोजन को सामान्य गैसीय हाइड्रोजन की तुलना में कम मात्रा की आवश्यकता होती है, जो भंडारण स्थानों और परिवहन लागत को काफी कम कर सकता है। दूसरे, गैसीय हाइड्रोजन के विपरीत, तरल हाइड्रोजन गुणवत्ता में अधिक शुद्ध है, जो ऑक्सीजन और नाइट्रोजन जैसी अशुद्धियाँ पैदा करेगा, जो अंतिम उपयोग प्रभाव को प्रभावित करेगा। हाइड्रोजन भंडारण और परिवहन के क्षेत्र में तरल हाइड्रोजन का विकास हाइड्रोजन के औद्योगीकरण में सुधार और कई क्षेत्रों में हाइड्रोजन ऊर्जा के अनुप्रयोग सीमा का विस्तार करने के लिए भी अनुकूल है।
