तरल हाइड्रोजन कसरी उत्पादन हुन्छ?

27-06-2023

1. कस्तो छ तरल हाइड्रोजन उत्पादन?

पानी ग्यास विधि द्वारा हाइड्रोजन उत्पादन


पानीको ग्याँस (C+H2O→CO+H2—तातो) प्राप्त गर्न उच्च तापक्रममा जल वाष्पसँग प्रतिक्रिया गर्न कच्चा पदार्थको रूपमा एन्थ्रासाइट वा कोक प्रयोग गर्नुहोस्। शुद्धीकरण पछि, यसलाई 80% भन्दा बढी हाइड्रोजन सामग्री भएको ग्यास प्राप्त गर्न CO2 (CO+H2O →CO2+H2) मा परिणत गर्न पानीको बाफको साथ एक उत्प्रेरकको माध्यमबाट पारित गरिन्छ, र त्यसपछि CO2 विघटन गर्न यसलाई पानीमा थिच्नुहोस्, र त्यसपछि बाँकी CO लाई कपरस फॉर्मेट (वा कम्प्रोस एम्प्रोजेन, कम्प्रोन एम्प्रोजेन) भएको घोलबाट निकाल्नुहोस्। विधि को कम लागत छ हाइड्रोजन उत्पादन गर्दै र ठूलो आउटपुट र थप उपकरणहरू छन्। यो विधि अक्सर अमोनिया संश्लेषण बिरुवाहरु मा प्रयोग गरिन्छ। कतिपयले CO र H2 बाट मिथानोल पनि संश्लेषित गर्छन्, र केही ठाउँहरूमा 80% हाइड्रोजनको साथ कम शुद्ध हाइड्रोजन प्रयोग गरिन्छ। ग्यास कृत्रिम तरल ईन्धनको लागि प्रयोग गरिन्छ। यो विधि प्रायः बेइजिङ केमिकल प्रायोगिक प्लान्ट र धेरै ठाउँमा साना नाइट्रोजन मल प्लान्टहरूमा प्रयोग गरिन्छ।

सिंथेटिक ग्यासबाट हाइड्रोजन उत्पादन र पेट्रोलियमको थर्मल क्र्याकिंगबाट प्राकृतिक ग्यास


पेट्रोलियमको थर्मल क्र्याकिंगको उप-उत्पादनले ठूलो मात्रामा हाइड्रोजन उत्पादन गर्दछ, जुन प्रायः पेट्रोलको हाइड्रोजनेशनमा प्रयोग गरिन्छ, पेट्रोकेमिकल र उर्वरक बिरुवाहरूलाई आवश्यक पर्ने हाइड्रोजन। हाइड्रोजन उत्पादनको यो विधि विश्वका धेरै देशहरूमा अपनाइन्छ। बिरुवाहरू, बोहाइ तेल क्षेत्रका पेट्रोकेमिकल आधारहरू, आदि सबैले हाइड्रोजन उत्पादन गर्न यो विधि प्रयोग गर्छन्।

कोक ओभन ग्यास रेफ्रिजेरेटेड हाइड्रोजन उत्पादन
कोक ओभन ग्यासलाई फ्रिज गर्नुहोस् र दबाब दिनुहोस् जुन प्रारम्भिक रूपमा अन्य ग्यासहरूलाई तरल बनाउन र हाइड्रोजन छोड्न निकालिएको थियो। यो विधि केही ठाउँमा प्रयोग गरिन्छ।

नुन पानी को इलेक्ट्रोलिसिस को हाइड्रोजन उप-उत्पादन
क्लोर-अल्काली उद्योगमा, शुद्ध हाइड्रोजनको ठूलो मात्रा उत्पादन गरिन्छ, जुन हाइड्रोक्लोरिक एसिडको संश्लेषणको लागि प्रयोग गरिन्छ, र यसलाई साधारण हाइड्रोजन वा शुद्ध हाइड्रोजन उत्पादन गर्न पनि शुद्ध गर्न सकिन्छ। उदाहरणका लागि, दोस्रो रासायनिक प्लान्टमा प्रयोग हुने हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलाइटिक ब्राइनको उप-उत्पादन हो।

मदिरा उद्योग को उप-उत्पादनहरू
जब मकैलाई एसीटोन र ब्युटानोल किण्वन गर्न प्रयोग गरिन्छ, किर्मेन्टरको फोहोर ग्यासमा हाइड्रोजनको 1/3 भन्दा बढीले दोहोर्याइएको शुद्धीकरण पछि साधारण हाइड्रोजन (97% भन्दा माथि) उत्पादन गर्न सक्छ, र साधारण हाइड्रोजनलाई तरल सिलिका नाइट्रोजनको सानो मात्रामा -100 डिग्री सेल्सियस सम्म चिसो गर्न सकिन्छ। N2) शुद्ध उत्पादन गर्न थप हटाउन सकिन्छ हाइड्रोजन (९९.९९% भन्दा बढी)। उदाहरणका लागि, बेइजिङ ब्रुअरीले यो उप-उत्पादन हाइड्रोजन उत्पादन गर्छ, जुन क्वार्ट्ज उत्पादनहरू र बाहिरी एकाइहरूका लागि प्रयोग गरिन्छ।

2. कस्तो छ तरल हाइड्रोजन ढुवानी र यातायात को मोड के हो

वर्तमानमा, तरल हाइड्रोजनको ढुवानी विधिहरूमा मुख्यतया निम्न प्रकारहरू समावेश छन्:
पहिलो ट्यांक ट्रक डेलिभरी हो। यस विधिले निर्माताबाट प्रयोगकर्ताको कारखाना वा स्टेशनमा तरल हाइड्रोजन स्थानान्तरण गर्न विशेष रूपमा डिजाइन गरिएको ट्याङ्की ट्रकहरू प्रयोग गर्दछ। ट्याङ्क ट्रकहरू सामान्यतया बहु-तह इन्सुलेटेड शेलहरूसँग डिजाइन गरिन्छ ताकि यातायातको समयमा तरल हाइड्रोजनको तापक्रम र दबाब स्थिर रहन। यद्यपि, यो विधिले ट्यांकर निर्माण गर्न धेरै लागत चाहिन्छ र ट्राफिक दुर्घटना र दूरी प्रतिबन्धहरू जस्ता कारकहरूको लागि कमजोर छ।
दोस्रो पाइपलाइन वितरण हो। यो दृष्टिकोण एक विशाल तरल हाइड्रोजन वितरण पाइपलाइन प्रणाली मा आधारित छ। तरल हाइड्रोजन उत्पादन प्लान्टद्वारा पाइपलाइन प्रणालीमा इन्जेक्सन गरिन्छ, र त्यसपछि भूमिगत पाइपलाइनहरू मार्फत प्रयोगकर्ताको कारखाना वा हाइड्रोजन इन्धन भर्ने स्टेशनमा ढुवानी गरिन्छ। पाइपलाइन यातायात ठूलो मात्रामा हाइड्रोजनको उच्च-तीव्रता ढुवानी पूरा गर्न किफायती, कुशल र सुरक्षित तरिका हो। तर एकै समयमा, पाइपलाइन यातायात ठूलो मात्रामा पूर्वाधार निर्माण आवश्यक छ, र त्यहाँ केहि जोखिमहरू छन्, त्यसैले यसको सुरक्षा सुनिश्चित गर्न कडा व्यवस्थापन र मर्मत कार्य आवश्यक छ।
तेस्रो जहाज यातायात हो। तरल हाइड्रोजन पनि समुद्रबाट विश्वका विभिन्न क्षेत्रहरूमा ढुवानी गर्न सकिन्छ। तरल हाइड्रोजनको कम घनत्वको कारण, जहाजको ढुवानीलाई जहाजको स्थिरता र तरल हाइड्रोजनको सुरक्षा सुनिश्चित गर्न विशेष भण्डारण र यातायात सुविधाहरू र प्रविधिहरू आवश्यक पर्दछ। जहाज यातायातले ठूलो मात्रामा तरल हाइड्रोजनको लामो दूरीको यातायात आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ, तर यसको लागि ठूलो आर्थिक र प्राविधिक लागतहरू, र समुद्री सुरक्षा नियमहरू र अन्तर्राष्ट्रिय सम्मेलनहरूसँग कडा अनुपालन आवश्यक छ।

3. तरल हाइड्रोजन उत्पादन गर्न गाह्रो छ?

यो उत्पादन गर्न धेरै गाह्रो छ, र कठिनाई निम्न बिन्दुहरूमा निहित छ:
शीतलन तापमान कम छ, शीतलन क्षमता ठूलो छ, र एकाइ ऊर्जा खपत उच्च छ;

हाइड्रोजनको अर्थो-प्याराकन्भर्सनले हाइड्रोजनलाई मिथेन, नाइट्रोजन, हेलियम र अन्य ग्याँसहरू भन्दा धेरै बढी तरलीकरण गर्न आवश्यक कार्य बनाउँछ, र ओर्थो-प्याराकन्भर्सन तापले यसको आदर्श द्रवीकरण कार्यको लगभग 16% योगदान गर्दछ;

विशिष्ट तापको तीव्र परिवर्तनले तापक्रमको वृद्धिसँगै हाइड्रोजनको आवाजको गति तीव्र रूपमा बढ्छ। यो उच्च ध्वनि वेगले हाइड्रोजन विस्तारकको रोटरलाई उच्च तनाव सहन सक्छ, जसले विस्तारकको डिजाइन र निर्माण धेरै गाह्रो बनाउँछ;

तरल हाइड्रोजनको तापक्रममा, हिलियम बाहेक अन्य ग्यास अशुद्धताहरू ठोस हुन्छन् (विशेष गरी ठोस अक्सिजन), जसले पाइपलाइन अवरुद्ध गर्न सक्छ र विस्फोट हुन सक्छ।

4. तरल हाइड्रोजन को उपयोग उद्योग के हो?

जहाँ हाइड्रोजन आवश्यक छ, जस्तै एयरोस्पेस, उड्डयन, यातायात, इलेक्ट्रोनिक्स, धातु विज्ञान, रासायनिक उद्योग, खाना, गिलास, र यहाँ सम्म कि नागरिक ईन्धन विभाग, तरल हाइड्रोजन प्रयोग गर्न सकिन्छ। हाइड्रोजन औषधिको सन्दर्भमा, मेडिकल तरल हाइड्रोजनले हाइड्रोजन-धनी पानी मेसिनहरू, हाइड्रोजन-अमीर पानी कपहरू, र ठूला ठाउँहरूमा हाइड्रोजन अवशोषण यन्त्रहरूको लागि हाइड्रोजन प्रदान गर्न सक्छ। हाल, मेरो देशमा तरल हाइड्रोजनको सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने क्षेत्र एयरोस्पेस हो।

हाइड्रोजन भण्डारणको क्षेत्रमा तरल हाइड्रोजनको मूल्य मुख्य रूपमा निम्न पक्षहरूमा प्रकट हुन्छ। सबैभन्दा पहिले, तरल हाइड्रोजनलाई साधारण ग्यासयुक्त हाइड्रोजनको तुलनामा सानो मात्रा चाहिन्छ, जसले भण्डारण ठाउँहरू र ढुवानी लागतहरू घटाउन सक्छ। दोस्रो, तरल हाइड्रोजन गुणस्तरमा शुद्ध हुन्छ, ग्यासयुक्त हाइड्रोजनको विपरीत, जसले अक्सिजन र नाइट्रोजन जस्ता अशुद्धताहरू उत्पादन गर्नेछ, जसले अन्तिम प्रयोग प्रभावलाई असर गर्नेछ। हाइड्रोजन भण्डारण र यातायातको क्षेत्रमा तरल हाइड्रोजनको विकास पनि हाइड्रोजनको औद्योगिकीकरण सुधार गर्न र धेरै क्षेत्रमा हाइड्रोजन ऊर्जाको आवेदन दायरा विस्तार गर्न अनुकूल छ।