bagaimana hidrogen cair diproduksi？
1. Bagaimana keadaannya hidrogen cair yang dihasilkan?
Produksi hidrogen dengan metode gas air
Gunakan antrasit atau kokas sebagai bahan baku untuk bereaksi dengan uap air pada suhu tinggi untuk menghasilkan gas air (C+H2O→CO+H2—panas). Setelah dimurnikan, dilewatkan melalui katalis dengan uap air untuk mengubah CO menjadi CO2 (CO+H2O →CO2+H2) untuk memperoleh gas dengan kandungan hidrogen lebih dari 80%, lalu ditekan ke dalam air untuk melarutkan CO2, lalu buang sisa CO melalui larutan yang mengandung cuprous format (atau cuprous asetat yang mengandung amonia) Dibandingkan dengan hidrogen murni, metode ini memiliki biaya produksi hidrogen yang lebih rendah dan memiliki output besar dan lebih banyak peralatan. Metode ini sering digunakan di pabrik sintesis amonia. Beberapa juga mensintesis metanol dari CO dan H2, dan beberapa tempat menggunakan lebih sedikit hidrogen murni dengan 80% hidrogen. Gas tersebut digunakan untuk bahan bakar cair buatan. Metode ini sering digunakan di Pabrik Percobaan Kimia Beijing dan pabrik pupuk nitrogen kecil di banyak tempat.
Produksi hidrogen dari gas sintetis dan gas alam dari perengkahan termal minyak bumi
Produk sampingan dari perengkahan termal minyak bumi menghasilkan hidrogen dalam jumlah besar, yang sering digunakan dalam hidrogenasi bensin, hidrogen yang dibutuhkan oleh pabrik petrokimia dan pupuk. Metode produksi hidrogen ini diadopsi di banyak negara di dunia. Pabrik, pangkalan petrokimia di Ladang Minyak Bohai, dll. semuanya menggunakan metode ini untuk menghasilkan hidrogen.
Produksi Hidrogen Pendingin Gas Coke Oven
Bekukan dan beri tekanan pada gas oven kokas yang telah diekstraksi sebelumnya untuk mencairkan gas lain dan meninggalkan hidrogen. Metode ini digunakan di beberapa tempat.
Hidrogen produk sampingan dari elektrolisis air garam
Industri klor-alkali menghasilkan sejumlah besar hidrogen murni, yang digunakan untuk sintesis asam klorida, dan juga dapat dimurnikan untuk menghasilkan hidrogen biasa atau hidrogen murni. Misalnya, hidrogen yang digunakan di pabrik kimia kedua adalah produk sampingan dari air garam elektrolitik.
Produk sampingan dari industri pembuatan bir
Ketika jagung digunakan untuk memfermentasi aseton dan butanol, lebih dari 1/3 hidrogen dalam gas limbah fermentor dapat menghasilkan hidrogen biasa (di atas 97%) setelah pemurnian berulang kali, dan hidrogen biasa dapat didinginkan hingga di bawah -100°C dengan nitrogen cair. Dalam tabung silika gel, pengotor (seperti sejumlah kecil N2) dapat dihilangkan lebih lanjut untuk menghasilkan hidrogen murni (lebih dari 99,99%). Misalnya, Pabrik Bir Beijing memproduksi produk sampingan hidrogen, yang digunakan untuk membakar produk kuarsa dan untuk unit eksternal.
2. Bagaimana keadaannya hidrogen cair diangkut dan apa saja moda transportasinya
Saat ini, metode pengangkutan hidrogen cair terutama mencakup jenis-jenis berikut:
Yang pertama adalah pengiriman truk tangki. Metode ini menggunakan truk tangki yang dirancang khusus untuk mentransfer hidrogen cair dari pabrik ke pabrik atau stasiun pengguna. Truk tangki biasanya dirancang dengan cangkang berinsulasi multi-lapis untuk menjaga suhu dan tekanan hidrogen cair tetap stabil selama pengangkutan. Namun cara ini membutuhkan banyak biaya untuk membangun kapal tanker dan rentan terhadap faktor-faktor seperti kecelakaan lalu lintas dan pembatasan jarak.
Yang kedua adalah pengiriman pipa. Pendekatan ini didasarkan pada sistem pipa pengiriman hidrogen cair yang sangat besar. Hidrogen cair disuntikkan ke dalam sistem pipa oleh pabrik produksi, dan kemudian diangkut ke pabrik pengguna atau stasiun pengisian bahan bakar hidrogen melalui pipa bawah tanah. Transportasi pipa adalah cara yang ekonomis, efisien dan aman untuk memenuhi transportasi hidrogen dalam jumlah besar dengan intensitas tinggi. Namun pada saat yang sama, transportasi pipa memerlukan pembangunan infrastruktur skala besar, dan terdapat risiko tertentu, sehingga diperlukan pengelolaan dan pemeliharaan yang ketat untuk menjamin keamanannya.
Yang ketiga adalah transportasi kapal. Hidrogen cair juga dapat diangkut melalui laut ke berbagai wilayah di dunia. Karena kepadatan hidrogen cair yang rendah, transportasi kapal memerlukan fasilitas dan teknologi penyimpanan dan transportasi khusus untuk menjamin stabilitas kapal dan keamanan hidrogen cair. Transportasi kapal dapat memenuhi kebutuhan transportasi jarak jauh berupa hidrogen cair dalam jumlah besar, namun memerlukan biaya ekonomi dan teknis yang besar, serta kepatuhan yang ketat terhadap peraturan keselamatan maritim dan konvensi internasional.
3. Apakah hidrogen cair sulit diproduksi?
Pembuatannya lebih sulit, dan kesulitannya terletak pada hal-hal berikut:
Suhu pendinginan rendah, kapasitas pendinginan besar, dan konsumsi energi unit tinggi;
Orto-parakonversi hidrogen membuat kerja yang dibutuhkan untuk mencairkan hidrogen jauh lebih besar dibandingkan metana, nitrogen, helium, dan gas lainnya, dan panas orto-parakonversi menyumbang sekitar 16% dari kerja pencairan idealnya;
Perubahan panas spesifik yang cepat menyebabkan kecepatan suara hidrogen meningkat pesat seiring dengan peningkatan suhu. Kecepatan suara yang tinggi ini membuat rotor ekspander hidrogen menanggung tekanan yang tinggi, membuat desain dan pembuatan ekspander menjadi sangat sulit;
Pada suhu hidrogen cair, pengotor gas lain kecuali helium telah memadat (terutama oksigen padat), yang dapat menyumbat saluran pipa dan menyebabkan ledakan.
4. Apa saja industri penerapan hidrogen cair?
Jika hidrogen dibutuhkan, seperti dirgantara, penerbangan, transportasi, elektronik, metalurgi, industri kimia, makanan, kaca, dan bahkan departemen bahan bakar sipil, hidrogen cair dapat digunakan. Dalam hal pengobatan hidrogen, hidrogen cair medis dapat menyediakan hidrogen untuk mesin air kaya hidrogen, gelas air kaya hidrogen, dan perangkat penyerapan hidrogen di tempat yang luas. Saat ini, bidang hidrogen cair yang paling banyak digunakan di negara saya adalah ruang angkasa.
Nilai hidrogen cair di bidang penyimpanan hidrogen terutama diwujudkan dalam aspek-aspek berikut. Pertama-tama, hidrogen cair memerlukan volume yang lebih kecil dibandingkan hidrogen gas biasa, sehingga dapat sangat mengurangi tempat penyimpanan dan biaya transportasi. Kedua, hidrogen cair memiliki kualitas yang lebih murni, tidak seperti hidrogen gas, yang akan menghasilkan pengotor seperti oksigen dan nitrogen, yang akan mempengaruhi efek penggunaan akhir. Perkembangan hidrogen cair di bidang penyimpanan dan transportasi hidrogen juga kondusif untuk meningkatkan industrialisasi hidrogen dan memperluas jangkauan penerapan energi hidrogen di berbagai bidang.
