گاز هیدروژن و کاربردهای آن در صنایع مختلف

به گزارش گروه بازار خبرگزاری آنا، برای سالیان متمادی از گاز هیدروژن برای صنایع مختلف و حفظ محیط زیست استفاده شده است. دلیل استفاده از این گاز در محیط زیست، حذف آلاینده‌هایی مثل گوگرد بوده است که به طور طبیعی در نفت وجود دارد. با سوخت فسیلی مقداری از آن وارد فضا می‌شود که با استفاده از هیدروژن می‌توان سوخت‌های پاک‌تری را تولید کرد. این گاز یک عنصر کاربردی است که در صنایع شیمیایی، تولید الیاف نساجی، شیشه، الکترونیک و متالوژی استفاده می‌شود. در ادامه با ما همراه باشید تا بیشتر شما را با کاربردهای گاز هیدروژن آشنا کنیم.

هیدروژن چه کاربردهایی دارد؟

در پرتاپ موشک از این گاز به عنوان سوخت استفاده می‌شود. این گاز به همراه یک پیل سوختی، به انرژی پاک تبدیل می‌شود. برای تولید برق مستقیما در وسایل نقلیه الکتریکی و یا در مناطقی که به برق دسترسی ندارند، از هیدروژن استفاده می‌شود.

به طور کلی کاربردهای گاز هیدروژن عبارت است از:

استفاده در صنعت فضایی

از آغاز پیدایش صنعت فضایی، محققان همواره به دنبال سوخت‌هایی بودند که بیشترین انرژی را برای پرتاب موشک داشته باشد. در این رابطه، هیدروژن به عنوان یکی از سوخت‌های مهم با بیشترین انرژی معرفی شده است که تنها یک کیلوگرم از آن 3 برابر یک کیلوگرم بنزین، انرژی تولید می‌کند. با توجه به این حجم از تولید انرژی، می‌تواند موشک را تا برد بیشتری پرتاب کند و این ویژگی یک معیار اساسی برای استفاده از هیدروژن در صنعت هوا و فضاست.

امروزه هیدروژن را با اکسیژن مایع ترکیب می‌کنند تا قدرت آن افزایش یابد. به طوری که در پرتاب موشک قدرت و توان بیشتری داشته باشد. به محض احتراق این سوخت ترکیبی، بخار بیشتری تولید می‌شود و با سرعت بسیار بالا می‌تواند موشک را از طریق لوله دم موتور پرتاب کند. از آنجا که قدرت تولید انرژی هیدروژن بالاست، می‌تواند با واکنش سریع‌تری موشک را به حرکت درآورد.

هیدروژن در تماس با اکسیژن می‌سوزد، اما از آنجا که در فضا اکسیژنی برای سوختن آن وجود ندارد، در مخزن موشک‌ها مقداری اکسیژن مایع با دمای منفی 183 درجه سانتیگراد با مقداری هیدروژن مایع در دمای منفی 252 درجه سانتیگراد نگهداری می‌شود.

با ترکیب این دو ماده، پیل سوختی، الکتریسته تولید می‌کند و موشک را قادر به حرکت کردن می‌کند. به طوری که بدون آلودگی هوا و بدون سر و صدا پرتاپ می‌شود. تنها چیزی که از سوخت اکسیژن و هیدروژن ایجاد می‌شود، آب است.

استفاده برای انرژی

یکی دیگر از کاربردهای گاز هیدروژن، برای تولید انرژی پاک و بی‌سر و صداست. به طوری که سرعت سوخت بالاست و می‌تواند نیاز فوری صنایع مختلف را فراهم کند. در مناطقی که به برق دسترسی ندارند و یا برای ناوگان‌های محبوب مثل لیفتراک‌ها، اتوبوس‌ها و ژنراتورهای قابل حمل از هیدروژن استفاده می‌شود. این گاز قادر است با کمک پیل سوختی، جریان برق مورد نیاز دستگاه‌ها و صنایع مختلف را تأمین کند.

استفاده برای سیستم حمل و نقل

یکی دیگر از استفاده‌های این گاز برای سیستم حمل و نقل است. هیدروژنی که در پیل سوختی استفاده می‌شود، می‌تواند در خودرو یا موتور الکتریکی مستقیما برق را تولید کند. وسایل نقلیه‌ای که با استفاده از هیدروژن کار می‌کنند، نه تنها هیچ آلودگی ایجاد نمی‌کنند، بلکه با آزاد کردن آب، به پاک شدن هوا نیز کمک زیادی می‌کنند.

از آنجا که تولید هیدروژن نیاز به انرژی دارد، از آن به عنوان یک بردار انرژی مانند الکتریسیته (و نه به عنوان انرژی اولیه) یاد می‌شود. انرژی‌های اولیه مثل نفت، زغال سنگ، گاز طبیعی و کربن همگی جز انرژی‌های اولیه محسوب می‌شوند و استفاده از آن‌ها ارزان‌تر است. اما تولید هیدروژن به تکنولوژی بالایی نیاز دارد و همین موضوع باعث افزایش قیمت آن می‌شود.

استفاده برای حمل و نقل دریایی

در حال حاصر در بخش‌هایی مثل سیستم حمل و نقل دریایی از هیدروژن به شکل گسترده‌ای استفاده می‌شود. Air Liquide در دو پروژه بزرگ مشارکت دارد که هدف آن‌ها، پیدا کردن انرژی‌های پاک پایدار مثل هیدروژن برای صنعت حمل و نقل است. به همین دلیل این شرکت هیدروژن را به عنوان یکی از سوخت‌های مناسب و بدون آلودگی معرفی کرده است. به طوری که استفاده از آن هیچ آسیبی به محیط زیست و موجودات آبزی وارد نمی‌کند.

Energy Observer به عنوان اولین کشتی هیدروژنی بود که به طور کامل در آن تنها از هیدروژن استفاده شده است. جالب است بدانید این کشتی می‌تواند هیدروژن مورد نیاز خود را از آب دریا تهیه کند. وجود 120 متر مربع پانل‌های فتوولتائیک، 2 توربین بادی محور عمودی و 1 بادبادک کششی هوشمند، دو موتور الکتریکی کشتی را پشتیبانی می‌کنند که همگی هیدروژن مورد نیاز کشتی را تأمین می‌کنند.

استفاده در صنایع مختلف

هیدروژن به عنوان یک عنصر با واکنش‌پذیری بالا شناخته شده است و به همین دلیل به شکل گسترده‌ای در صنایع مختلف و برای تولید مواد اولیه از آن استفاده می‌شود. از جمله کاربردهای هیدروژن در صنایع مختلف می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کاربرد در صنعت الکترونیک: هیدروژن گاز حامل است که می‌تواند گازهای فعال را انتقال دهد و از آن برای ساخت قطعات الکترونیکی استفاده می‌شود. مهم‌ترین دلیل استفاده از این گاز، محافظت محصولات الکترونیکی در برابر ناخالصی و اکسیداسیون است.
• استفاده در صنعت شیمیایی: یکی دیگر از کاربردهای رایج این گاز است که آن را با نیتروژن ترکیب می‌کنند تا پایه‌ای برای تهیه کود شیمیایی باشد. در صنایع نساجی، تولید نایلون، فوم پلی‌اورتان و برخی دیگر از محصولات پلاستیکی از گاز هیدروژن به شکل گسترده‌ای استفاده می‌شود.
• استفاده در صنعت شیشه‌سازی: برای تولید بیشتر شیشه‌های تخت از تکنولوژی شناور استفاده می‌شود. در این روش هیدروژن با خلوص بالا یک اتمسفر محافظ را تشکیل می‌دهد.
• استفاده برای صنعت متالوژی: در این صنعت برای اتمسفرهای عملیات حرارتی از هیدروژن استفاده می‌کنند. در این صورت می‌توان برای تولید قطعات مکانیکی (پختن قطعات قالب‌گیری شده) از این گاز استفاده کرد.

کلام آخر

گازهای زیادی به ظاهر ساده هستند، اما در واقعیت کاربردهای زیادی دارند. هیدروژن از جمله این گازها است که در صنایع مختلف از جمله سیستم حمل و نقل استفاده زیادی دارد. پیش‌بینی می‌شود در آینده به جای سوخت‌های فسیلی با درصد آلایندگی بالا، از گازهای پاک مثل هیدروژن برای خودروها استفاده شود.