द्रव हायड्रोजन कसे तयार होते?

2023-06-27

1. कसे आहे द्रव हायड्रोजन तयार?

जल वायू पद्धतीने हायड्रोजन उत्पादन


पाण्याचा वायू (C+H2O→CO+H2—उष्णता) मिळविण्यासाठी उच्च तापमानात पाण्याच्या वाफेवर प्रतिक्रिया देण्यासाठी कच्चा माल म्हणून अँथ्रासाइट किंवा कोक वापरा. शुध्दीकरणानंतर, 80% पेक्षा जास्त हायड्रोजन सामग्रीसह वायू प्राप्त करण्यासाठी CO चे CO2 (CO+H2O →CO2+H2) मध्ये रूपांतर करण्यासाठी ते पाण्याच्या वाफेसह उत्प्रेरकाद्वारे पार केले जाते, आणि नंतर CO2 विरघळण्यासाठी ते पाण्यात दाबून टाकले जाते, आणि नंतर उर्वरित CO द्रावणाद्वारे काढून टाकले जाते ज्यामध्ये क्युप्रस फॉर्मेट (किंवा कॉम्प्रस ऍम्प्रोजेन, कॉम्पोजेन ऍक्युरिएट) असते. पद्धतीमध्ये हायड्रोजन तयार करण्याची कमी किंमत असते आणि अ मोठे आउटपुट आणि अधिक उपकरणे. ही पद्धत बहुतेकदा अमोनिया संश्लेषण वनस्पतींमध्ये वापरली जाते. काही CO आणि H2 पासून मिथेनॉलचे संश्लेषण देखील करतात आणि काही ठिकाणी 80% हायड्रोजनसह कमी शुद्ध हायड्रोजन वापरतात. वायूचा वापर कृत्रिम द्रव इंधनासाठी केला जातो. बीजिंग केमिकल एक्सपेरिमेंटल प्लांट आणि लहान नायट्रोजन खत वनस्पतींमध्ये ही पद्धत बऱ्याच ठिकाणी वापरली जाते.

सिंथेटिक वायूपासून हायड्रोजन उत्पादन आणि पेट्रोलियमच्या थर्मल क्रॅकिंगपासून नैसर्गिक वायू


पेट्रोलियमच्या थर्मल क्रॅकिंगचे उप-उत्पादन मोठ्या प्रमाणात हायड्रोजन तयार करते, जे बहुतेकदा पेट्रोलच्या हायड्रोजनेशनमध्ये वापरले जाते, पेट्रोकेमिकल आणि खत वनस्पतींना आवश्यक असलेले हायड्रोजन. हायड्रोजन उत्पादनाची ही पद्धत जगातील अनेक देशांमध्ये अवलंबली जाते. बोहाई ऑइलफिल्डमधील वनस्पती, पेट्रोकेमिकल बेस इत्यादी सर्व हायड्रोजन तयार करण्यासाठी या पद्धतीचा वापर करतात.

कोक ओव्हन गॅस रेफ्रिजरेटेड हायड्रोजन उत्पादन
इतर वायूंचे द्रवीकरण करण्यासाठी आणि हायड्रोजन सोडण्यासाठी प्राथमिकपणे काढलेला कोक ओव्हन गॅस गोठवा आणि दाबा. ही पद्धत काही ठिकाणी वापरली जाते.

खार्या पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसचे हायड्रोजन उप-उत्पादन
क्लोर-अल्कली उद्योगात, मोठ्या प्रमाणात शुद्ध हायड्रोजन तयार केले जाते, जे हायड्रोक्लोरिक ऍसिडच्या संश्लेषणासाठी वापरले जाते आणि ते सामान्य हायड्रोजन किंवा शुद्ध हायड्रोजन तयार करण्यासाठी देखील शुद्ध केले जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, दुसऱ्या रासायनिक वनस्पतीमध्ये वापरलेले हायड्रोजन हे इलेक्ट्रोलाइटिक ब्राइनचे उप-उत्पादन आहे.

मद्यनिर्मिती उद्योगाची उप-उत्पादने
जेव्हा कॉर्नचा वापर एसीटोन आणि ब्युटानॉल आंबवण्यासाठी केला जातो, तेव्हा फरमेंटरच्या टाकाऊ वायूमधील 1/3 पेक्षा जास्त हायड्रोजन वारंवार शुद्धीकरणानंतर सामान्य हायड्रोजन (97% पेक्षा जास्त) तयार करू शकतो आणि सामान्य हायड्रोजन -100 डिग्री सेल्सिअस खाली थंड केले जाऊ शकते द्रव सिलिका नायट्रोजन (इम्प्युच्युल्यूज) मध्ये कमी प्रमाणात. N2) शुद्ध हायड्रोजन (99.99% पेक्षा जास्त) तयार करण्यासाठी पुढे काढले जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, बीजिंग ब्रुअरी हे उप-उत्पादन हायड्रोजन तयार करते, ज्याचा वापर क्वार्ट्ज उत्पादनांसाठी आणि बाह्य युनिट्ससाठी केला जातो.

2. कसे आहे द्रव हायड्रोजन वाहतूक आणि वाहतुकीच्या पद्धती काय आहेत

सध्या, द्रव हायड्रोजनच्या वाहतूक पद्धतींमध्ये प्रामुख्याने खालील प्रकारांचा समावेश आहे:
प्रथम टँक ट्रक वितरण आहे. ही पद्धत निर्मात्याकडून वापरकर्त्याच्या कारखान्यात किंवा स्टेशनवर द्रव हायड्रोजन हस्तांतरित करण्यासाठी विशेषतः डिझाइन केलेले टाकी ट्रक वापरते. वाहतुकीदरम्यान द्रव हायड्रोजनचे तापमान आणि दाब स्थिर ठेवण्यासाठी टँक ट्रक सहसा मल्टी-लेयर इन्सुलेटेड शेलसह डिझाइन केलेले असतात. तथापि, या पद्धतीसाठी टँकर तयार करण्यासाठी खूप खर्च करावा लागतो आणि वाहतूक अपघात आणि अंतरावरील निर्बंध यांसारख्या घटकांना ते असुरक्षित आहे.
दुसरी पाइपलाइन वितरण आहे. हा दृष्टीकोन प्रचंड द्रव हायड्रोजन वितरण पाइपलाइन प्रणालीवर आधारित आहे. प्रोडक्शन प्लांटद्वारे लिक्विड हायड्रोजन पाइपलाइन सिस्टीममध्ये इंजेक्ट केले जाते आणि नंतर भूमिगत पाइपलाइनद्वारे वापरकर्त्याच्या कारखान्यात किंवा हायड्रोजन रिफ्यूलिंग स्टेशनमध्ये नेले जाते. मोठ्या प्रमाणात हायड्रोजनची उच्च-तीव्रतेची वाहतूक पूर्ण करण्याचा पाइपलाइन वाहतूक हा किफायतशीर, कार्यक्षम आणि सुरक्षित मार्ग आहे. परंतु त्याच वेळी, पाइपलाइन वाहतुकीसाठी मोठ्या प्रमाणात पायाभूत सुविधांचे बांधकाम आवश्यक आहे आणि काही जोखीम आहेत, म्हणून तिची सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यासाठी कठोर व्यवस्थापन आणि देखभाल कार्य आवश्यक आहे.
तिसरा म्हणजे जहाज वाहतूक. द्रव हायड्रोजन देखील समुद्रमार्गे जगभरातील विविध प्रदेशांमध्ये वाहून नेले जाऊ शकते. द्रव हायड्रोजनच्या कमी घनतेमुळे, जहाजाच्या वाहतुकीसाठी जहाजाची स्थिरता आणि द्रव हायड्रोजनची सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यासाठी विशेष साठवण आणि वाहतूक सुविधा आणि तंत्रज्ञानाची आवश्यकता असते. जहाज वाहतूक मोठ्या प्रमाणात द्रव हायड्रोजनच्या लांब-अंतराच्या वाहतुकीच्या गरजा पूर्ण करू शकते, परंतु त्यासाठी प्रचंड आर्थिक आणि तांत्रिक खर्च आणि सागरी सुरक्षा नियम आणि आंतरराष्ट्रीय नियमांचे कठोर पालन आवश्यक आहे.

3. द्रव हायड्रोजन तयार करणे कठीण आहे का?

हे उत्पादन करणे अधिक कठीण आहे आणि अडचण खालील मुद्द्यांमध्ये आहे:
कूलिंग तापमान कमी आहे, कूलिंग क्षमता मोठी आहे आणि युनिट ऊर्जेचा वापर जास्त आहे;

हायड्रोजनचे ऑर्थो-पॅराकन्व्हर्जन हे हायड्रोजनचे द्रवीकरण करण्यासाठी आवश्यक काम मिथेन, नायट्रोजन, हेलियम आणि इतर वायूंपेक्षा कितीतरी जास्त करते आणि ऑर्थो-पॅराकन्व्हर्जन उष्णता त्याच्या आदर्श द्रवीकरण कार्यात सुमारे 16% योगदान देते;

विशिष्ट उष्णतेच्या जलद बदलामुळे तापमानाच्या वाढीसह हायड्रोजनच्या आवाजाचा वेग वेगाने वाढतो. हा उच्च ध्वनीचा वेग हायड्रोजन विस्तारकांच्या रोटरला उच्च ताण सहन करतो, ज्यामुळे विस्तारकाची रचना आणि निर्मिती खूप कठीण होते;

द्रव हायड्रोजनच्या तपमानावर, हेलियम वगळता इतर वायू अशुद्धता घन होतात (विशेषतः घन ऑक्सिजन), ज्यामुळे पाइपलाइन अवरोधित होऊ शकते आणि स्फोट होऊ शकतो.

4. द्रव हायड्रोजनचे उपयोजन उद्योग कोणते आहेत?

जेथे हायड्रोजनची गरज आहे, जसे की एरोस्पेस, विमानचालन, वाहतूक, इलेक्ट्रॉनिक्स, धातूशास्त्र, रासायनिक उद्योग, अन्न, काच आणि अगदी नागरी इंधन विभाग, द्रव हायड्रोजनचा वापर केला जाऊ शकतो. हायड्रोजन औषधाच्या संदर्भात, वैद्यकीय द्रव हायड्रोजन हायड्रोजन-समृद्ध वॉटर मशीन, हायड्रोजन-समृद्ध वॉटर कप आणि हायड्रोजन शोषण उपकरणे मोठ्या ठिकाणी हायड्रोजन प्रदान करू शकतो. सध्या, माझ्या देशात द्रव हायड्रोजनचे सर्वाधिक वापरले जाणारे क्षेत्र म्हणजे एरोस्पेस.

हायड्रोजन स्टोरेजच्या क्षेत्रात द्रव हायड्रोजनचे मूल्य प्रामुख्याने खालील पैलूंमध्ये प्रकट होते. सर्व प्रथम, द्रव हायड्रोजनला सामान्य वायू हायड्रोजनपेक्षा लहान व्हॉल्यूमची आवश्यकता असते, ज्यामुळे स्टोरेज ठिकाणे आणि वाहतूक खर्च मोठ्या प्रमाणात कमी होऊ शकतो. दुसरे म्हणजे, द्रव हायड्रोजन गुणवत्तेत शुद्ध आहे, वायू हायड्रोजनच्या विपरीत, ज्यामुळे ऑक्सिजन आणि नायट्रोजन सारख्या अशुद्धता निर्माण होतील, ज्यामुळे अंतिम वापराच्या परिणामावर परिणाम होईल. हायड्रोजन साठवण आणि वाहतुकीच्या क्षेत्रात द्रव हायड्रोजनचा विकास देखील हायड्रोजनचे औद्योगिकीकरण सुधारण्यासाठी आणि हायड्रोजन उर्जेच्या अनेक क्षेत्रांमध्ये वापरण्याच्या श्रेणीचा विस्तार करण्यासाठी अनुकूल आहे.