عنصر هیدروژن |

هیدروژن (H) یک گاز بی‌رنگ، بی‌بو، بی‌مزه و قابل اشتعال است که به عنوان ساده‌ترین، سبک‌ترین و در عین حال فراوان‌ترین عنصر در جدول تناوبی شناخته می‌شود. اتم هیدروژن، یک هسته شامل یک پروتون با یک واحد بار الکتریکی مثبت را در مرکز خود جای داده است. در اطراف هسته نیز یک الکترون با یک واحد بار منفی می‌چرخد. این اتم در حالت طبیعی نوترون ندارد. در شرایط عادی (فشار 1 atm و دمای اتاق) گاز هیدروژن از تعداد زیادی جفت اتم (H₂) تشکیل شده است که پیوند سستی با یکدیگر دارند.

کاربرد هیدروژن برای تولید آمونیاک
تولید سوخت
هیدروژن در حمل و نقل
هیدروژن چگونه به تولید برق کمک می‌کند؟

کاربرد هیدروژن برای تولید آمونیاک

یکی از مهمترین ترکیبات هیدروژن و نیتروژن، آمونیاک است. طی فرآیندی هیدروژن و نیتروژن به صورت مستقیم از طریق سنتز با هم ترکیب می شوند. تقریباً 90% از آمونیاک تولید شده را، در فرایند تولید کود، به‌کار می‌برند؛ با این حال، کاربرد آمونیاک به این موضوع محدود نمی‌شود. از جمله کاربردهای مهم آمونیاک، می‌توان به تولید پلاستیک، الیاف، مواد محترقه و داروسازی اشاره کرد.
نقش اصلی در تولید این گاز، بر عهده هیدروژن است. گاز هیدروژن نیز، برای تولید، نیاز به مقدار مشخصی گاز متان طبیعی دارد. بر همین اساس، با تولید هرمقدار مشخص هیدروژن، مقداری گاز دی اکسید کربن نیز منتشر می‌شود. در سال‌های اخیر، این روش، به‌دلیل کمک به گرمایش زمین، محبوبیت کمتری دارد. به جای آن، از روشی مشابه الکترولیز آب کمک گرفته می‌شود. در این روش، الکترولیت‌های نیترید لیتیوم و یون‌های هیدروژن، نقش اصلی را ایفا می‌کنند.

تولید سوخت

از هیدروژن در پالایشگاه های نفت خام نیز استفاده می کنند و در سال های اخیر مصرف هیدروژن در این زمینه بیشتر نیز شده است. هیدروژن در پالایشگاه ها در بخش تولید سوخت گازوئیل و دیزل و همچنین برای پالایش آلودگی هایی مانند گوگرد از این سوخت ها به کار می رود. هیدروژن را می‌توان به‌عنوان یک حامل مهم انرژی درنظر گرفت، نه منبع انرژی! این گاز بسیار کاربردی، قابلیت این را دارد که مقدار زیادی انرژی را تحویل دهد یا ذخیره کند. همچنین با کمک گاز هیدروژن، می‌توان از طریق انواع سلول‌های سوختی، جریان برق یا انرژی حرارتی تولید کرد.

هیدروژن در حمل و نقل

سوخت هیدروژنی به عنوان یک سوخت تجدید پذیر مورد توجه واقع شده است. با سوخت هیدروژنی تولید گاز کربن دی اکسید از اگزوز وسایل نقلیه متوقف می شود و به جای آن آب تولید می شود. همچنین بازده بالای سوخت هیدروژنی، آن را به گزینه ی مناسبی تبدیل کرده است.
هیدروژن به عنوان سوخت می تواند به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم به کار رود. برای به حرکت در آوردن وسایل نقلیه می توان از فناوری استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده کرد و یا ابتدا هیدروژن را به انرژی الکتریکی تبدیل کرد و سپس از آن برای به حرکت در آوردن وسایل نقلیه استفاده کرد. فراوانی هیدروژن و سهولت به کارگیری آن، به گسترش کاربردهای گاز هیدروژن کمک کرده است.

هیدروژن چگونه به تولید برق کمک می‌کند؟

برای اینکه به نقش هیدروژن در صنعت حمل‌و‌نقل پی ببریم، ابتدا باید با پیل سوختی آشنا شویم. این وسیله کاربردی، بین هیدروژن و اکسیژن هوا، یک واکنش الکتروشیمیایی برقرار می‌کند. با این واکنش، جریان برق تولید می‌شود که آن را می‌توان به‌عنوان نیرو محرکه در موتور انواع خودروها، در نظر گرفت. پیل‌های سوختی، راندمان بسیار بالایی دارند و تا دو برابر موتورهای احتراقی، می‌توانند نیروی مفید تولید کنند. شاید به همین دلیل است که بسیاری از شرکت‌های تولیدی خودرو، در کامیون‌های صنعتی همچون Walmart، Whole Foods . Coca Cola، سوخت اصلی را گاز هیدروژن درنظر گرفته‌اند.