kako se proizvaja tekoči vodik？
1. Kako je tekočega vodika?
Proizvodnja vodika z metodo vodnega plina
Uporabite antracit ali koks kot surovino za reakcijo z vodno paro pri visoki temperaturi, da dobite vodni plin (C+H2O→CO+H2—toplota). Po čiščenju gre skozi katalizator z vodno paro za pretvorbo CO v CO2 (CO+H2O → CO2+H2), da dobimo plin z vsebnostjo vodika več kot 80 %, nato pa ga stisnemo v vodo, da raztopimo CO2 in nato odstranimo preostali CO skozi raztopino, ki vsebuje bakrov format (ali bakrov acetat, ki vsebuje amoniak). V primerjavi s čistim vodikom ima ta metoda nižje stroške proizvaja vodik in ima veliko proizvodnjo ter več opreme. Ta metoda se pogosto uporablja v obratih za sintezo amoniaka. Nekateri sintetizirajo tudi metanol iz CO in H2, nekaj mest pa uporabljajo manj čist vodik z 80 % vodika. Plin se uporablja za umetno tekoče gorivo. Ta metoda se pogosto uporablja v Pekinški kemijski eksperimentalni tovarni in majhnih tovarnah dušikovih gnojil marsikje.
Proizvodnja vodika iz sintetičnega plina in zemeljskega plina iz termičnega krekinga nafte
Stranski produkt termičnega krekinga nafte proizvaja veliko količino vodika, ki se pogosto uporablja pri hidrogeniranju bencina, vodik, ki ga potrebujejo petrokemične tovarne in tovarne gnojil. Ta način pridobivanja vodika je sprejet v mnogih državah sveta. Rastline, petrokemične baze na naftnem polju Bohai itd. uporabljajo to metodo za proizvodnjo vodika.
Proizvodnja hlajenega vodika iz koksarne
Zamrznite in stisnite plin iz koksarne, ki je bil predhodno ekstrahiran, da utekočini druge pline in pusti vodik. Ta metoda se uporablja na nekaj mestih.
Vodikov stranski produkt elektrolize slane vode
V kloralkalni industriji se proizvede velika količina čistega vodika, ki se uporablja za sintezo klorovodikove kisline, lahko pa se ga tudi prečisti za proizvodnjo navadnega vodika ali čistega vodika. Na primer, vodik, uporabljen v drugi kemični tovarni, je stranski produkt elektrolitske slanice.
Stranski proizvodi pivovarske industrije
Ko se koruza uporablja za fermentacijo acetona in butanola, lahko več kot 1/3 vodika v odpadnem plinu fermentorja proizvede navaden vodik (nad 97 %) po večkratnem čiščenju, navadni vodik pa se lahko ohladi pod -100 °C s tekočim dušikom. V cevi silikagela se lahko nečistoče (kot je majhna količina N2) dodatno odstranijo, da se proizvede čisti vodik (več kot 99,99%). Pekinška pivovarna na primer proizvaja ta stranski produkt vodik, ki se uporablja za žganje kremenčevih izdelkov in za zunanje enote.
2. Kako je tekoči vodik prevažajo in kakšni so načini prevoza
Trenutno načini transporta tekočega vodika vključujejo predvsem naslednje vrste:
Prva je dostava s cisternami. Ta metoda uporablja posebej zasnovane tovornjake cisterne za prenos tekočega vodika od proizvajalca do uporabnikove tovarne ali postaje. Tovornjaki cisterne so običajno zasnovani z večslojno izolirano lupino, da ohranjata temperaturo in tlak tekočega vodika med prevozom stabilna. Vendar ta metoda zahteva veliko stroškov za izdelavo tankerja in je občutljiva na dejavnike, kot so prometne nesreče in omejitve razdalje.
Drugi je dostava po cevovodih. Ta pristop temelji na ogromnem cevovodnem sistemu za dostavo tekočega vodika. Proizvodni obrat vbrizga tekoči vodik v cevovodni sistem, nato pa ga po podzemnih cevovodih transportira do uporabnikove tovarne ali črpalke za vodik. Cevovodni transport je ekonomičen, učinkovit in varen način za soočanje z visoko intenzivnim transportom velikih količin vodika. Toda hkrati cevovodni transport zahteva izgradnjo obsežne infrastrukture in obstajajo določena tveganja, zato je za zagotovitev njegove varnosti potrebno strogo upravljanje in vzdrževalna dela.
Tretji je ladijski prevoz. Tekoči vodik je mogoče prevažati tudi po morju v različne regije po svetu. Zaradi nizke gostote tekočega vodika ladijski prevoz zahteva posebne skladiščne in transportne zmogljivosti ter tehnologije, ki zagotavljajo stabilnost ladje in varnost tekočega vodika. Prevoz z ladjo lahko zadovolji potrebe po prevozu velike količine tekočega vodika na dolge razdalje, vendar zahteva velike ekonomske in tehnične stroške ter strogo upoštevanje predpisov o pomorski varnosti in mednarodnih konvencij.
3. Ali je tekoči vodik težko proizvesti?
Težje ga je izdelati, težava pa je v naslednjih točkah:
Hladilna temperatura je nizka, hladilna zmogljivost je velika in poraba energije enote je visoka;
Zaradi orto-parakonverzije vodika je delo, potrebno za utekočinjenje vodika, veliko večje od dela metana, dušika, helija in drugih plinov, orto-parakonverzijska toplota pa predstavlja približno 16 % njegovega idealnega dela utekočinjenja;
Hitra sprememba specifične toplote povzroči, da se hitrost zvoka vodika hitro poveča z naraščanjem temperature. Zaradi te visoke hitrosti zvoka je rotor vodikovega ekspanderja pod velikimi obremenitvami, kar otežuje načrtovanje in izdelavo ekspanderja;
Pri temperaturi tekočega vodika se strdijo druge plinske nečistoče razen helija (predvsem trdni kisik), ki lahko zamašijo cevovod in povzročijo eksplozijo.
4. Katere so industrijske panoge uporabe tekočega vodika?
Kjer je vodik potreben, na primer v vesolju, letalstvu, transportu, elektroniki, metalurgiji, kemični industriji, hrani, steklu in celo civilnih oddelkih za gorivo, se lahko uporablja tekoči vodik. Kar zadeva vodikovo medicino, lahko medicinski tekoči vodik zagotovi vodik za vodne stroje, bogate z vodikom, skodelice za vodo, bogate z vodikom, in naprave za absorpcijo vodika na velikih mestih. Trenutno je najbolj razširjeno področje tekočega vodika v moji državi letalstvo.
Vrednost tekočega vodika na področju shranjevanja vodika se kaže predvsem v naslednjih vidikih. Prvič, tekoči vodik potrebuje manjšo prostornino kot navaden plinasti vodik, kar lahko močno zmanjša skladiščna mesta in transportne stroške. Drugič, tekoči vodik je čistejše kakovosti, za razliko od plinastega vodika, ki bo proizvedel nečistoče, kot sta kisik in dušik, kar bo vplivalo na končni učinek uporabe. Razvoj tekočega vodika na področju shranjevanja in transporta vodika prav tako prispeva k izboljšanju industrializacije vodika in razširitvi obsega uporabe vodikove energije na številnih področjih.
