як утворюється рідкий водень?
1. Як є отриманий рідкий водень?
Отримання водню водогазовим способом
Використовуйте антрацит або кокс як сировину для реакції з водяною парою при високій температурі з отриманням водяного газу (C+H2O→CO+H2 — тепло). Після очищення його пропускають через каталізатор з водяною парою для перетворення CO в CO2 (CO+H2O → CO2+H2), щоб отримати газ із вмістом водню понад 80%, а потім пресують його у воду для розчинення CO2, а потім видаляють CO, що залишився, через розчин, що містить форміат міді (або ацетат міді, що містить аміак). Порівняно з чистим воднем цей метод має нижчу вартість виробництва водню і має велика продуктивність і більше обладнання. Цей метод часто використовують на заводах синтезу аміаку. Деякі також синтезують метанол з CO та H2, а в деяких місцях використовують менш чистий водень із 80% водню. Газ використовується для штучного рідкого палива. Цей метод часто використовується на Пекінському хімічному експериментальному заводі та невеликих заводах з виробництва азотних добрив у багатьох місцях.
Виробництво водню з синтетичного газу та природного газу з термічного крекінгу нафти
Побічний продукт термічного крекінгу нафти виробляє велику кількість водню, який часто використовують для гідрування бензину, водень, необхідний для нафтохімічних заводів і заводів з виробництва добрив. Цей спосіб виробництва водню прийнятий у багатьох країнах світу. Заводи, нафтохімічні бази Бохайського нафтового родовища тощо використовують цей метод для виробництва водню.
Виробництво охолодженого водню з коксового газу
Заморозьте та стисніть коксовий газ, який був попередньо вилучений, щоб зрідити інші гази та залишити водень. Цей метод використовується в кількох місцях.
Водень, побічний продукт електролізу солоної води
У хлорно-лужній промисловості виробляється велика кількість чистого водню, який використовується для синтезу соляної кислоти, а також може бути очищений для отримання звичайного водню або чистого водню. Наприклад, водень, який використовується на другому хімічному заводі, є побічним продуктом електролітичного розсолу.
Побічні продукти пивоварної промисловості
Коли кукурудза використовується для бродіння ацетону та бутанолу, більше 1/3 водню у відпрацьованому газі ферментера може давати звичайний водень (понад 97%) після повторного очищення, і звичайний водень можна охолодити до температури нижче -100°C за допомогою рідкого азоту. У трубці з силікагелем домішки (такі як невелика кількість N2) можна додатково видалити для отримання чистого водню (більш ніж 99,99%). Наприклад, Beijing Brewery виробляє цей побічний продукт водень, який використовується для випалу кварцових виробів і для зовнішніх блоків.
2. Як є рідкий водень транспортуються і які існують види транспорту
В даний час способи транспортування рідкого водню в основному включають наступні види:
Перший – це доставка автоцистернами. Цей метод використовує спеціально розроблені автоцистерни для транспортування рідкого водню від виробника до фабрики або станції користувача. Вантажівки-цистерни зазвичай сконструйовані з багатошаровими ізольованими оболонками, щоб підтримувати стабільну температуру та тиск рідкого водню під час транспортування. Однак цей метод вимагає великих витрат на будівництво танкера та вразливий до таких факторів, як дорожні аварії та обмеження відстані.
Друге – трубопровідна доставка. Цей підхід базується на величезній системі трубопроводів доставки рідкого водню. Рідкий водень впорскується в трубопровідну систему заводом-виробником, а потім по підземним трубопроводам транспортується до заводу користувача або водневої заправної станції. Трубопровідний транспорт – це економічний, ефективний і безпечний спосіб задовольнити інтенсивне транспортування великої кількості водню. Але в той же час трубопровідний транспорт потребує будівництва масштабної інфраструктури, і є певні ризики, тому для забезпечення його безпеки необхідні суворі роботи з управління та обслуговування.
Третє – морські перевезення. Рідкий водень також можна транспортувати морем до різних регіонів світу. Через низьку щільність рідкого водню транспортування суден потребує спеціальних складських і транспортних засобів і технологій для забезпечення остійності судна та безпеки рідкого водню. Суднові перевезення можуть задовольнити потреби в транспортуванні великої кількості рідкого водню на великі відстані, але це вимагає величезних економічних і технічних витрат, а також суворого дотримання правил безпеки на морі та міжнародних конвенцій.
3. Чи важко виробляти рідкий водень?
Виготовити його складніше, і складність полягає в наступних моментах:
Температура охолодження низька, потужність охолодження велика, а енергоспоживання агрегату високе;
Орто-параконверсія водню робить роботу, необхідну для зрідження водню, набагато більшою, ніж у метану, азоту, гелію та інших газів, а теплота орто-параконверсії становить близько 16% його ідеальної роботи зрідження;
Швидка зміна питомої теплоємності призводить до того, що швидкість звуку водню швидко зростає з підвищенням температури. Ця висока швидкість звуку змушує ротор водневого розширювача витримувати високі навантаження, що дуже ускладнює проектування та виготовлення розширювача;
При температурі рідкого водню інші газові домішки, крім гелію, твердіють (особливо твердий кисень), що може закупорити трубопровід і викликати вибух.
4. У яких галузях промисловості використовується рідкий водень?
Там, де потрібен водень, наприклад, в аерокосмічній галузі, авіації, транспорті, електроніці, металургії, хімічній промисловості, харчовій промисловості, скляній промисловості та навіть цивільних паливних підприємствах, можна використовувати рідкий водень. З точки зору водневої медицини, медичний рідкий водень може забезпечити водень для збагачених воднем водяних машин, збагачених воднем чашок для води та пристроїв для поглинання водню у великих місцях. Зараз найпоширенішою сферою рідкого водню в моїй країні є авіакосмічна промисловість.
Значення рідкого водню в області зберігання водню в основному проявляється в наступних аспектах. По-перше, рідкий водень потребує меншого об’єму, ніж звичайний газоподібний, що може значно скоротити кількість місць для зберігання та витрати на транспортування. По-друге, рідкий водень є чистішим за якістю, на відміну від газоподібного водню, який утворює такі домішки, як кисень і азот, що вплине на кінцевий ефект використання. Розвиток рідкого водню в галузі зберігання та транспортування водню також сприяє покращенню індустріалізації водню та розширенню діапазону застосування водневої енергетики в багатьох галузях.
