گاز هیدروژن

هیدروژن در زبان فرانسه به معنی سازنده آب ( آبزا ) می باشد و از واژه یونانی hudôr یعنی "آب" و gennen یعنی "تولید کننده" گرفته شده است.
هنری کاوندیش "فیزیکدان انگلیسی" در سال 1776 برای اولین بار این عنصر را به عنوان یک ماده مستقل شناخت و نام هیدروژن توسط آنتونی لاوازیه "دانشمند فرانسوی" برای این عنصر انتخاب شد.
گاز هیدروژن سبکترین عنصر شیمیایی در جدول تناوبی است که با حرف H و عدد اتمی 1 نشان داده شده است.
وزن اتمی این عنصر 1.00794 gr/mol است.
در شرایط فشار و دمای استاندارد ، گاز هیدروژن یک گاز دو اتمی ،بدون رنگ و بو ،غیر فلز و دارای خاصیت شعله وری فوق العاده بالاست.
در صورتی که گاز هیدروژن تحت فشارهای فوق العاده بالایی قرار گیرد ، مولکولها ماهیت خود را از دست داده و هیدروژن بصورت فلزی مایع در می آید.

تولید گازهیدروژن

گاز هیدروژن فراوانترین عنصر در جهان است، بطوریکه 75 % جرم مواد طبیعی از این عنصر ساخته شده و بیش از   90 % اتمهای تشکیل دهنده آنها اتمهای هیدروژن است.
گاز هیدروژن و ایزوتوپ های آن  به مقدار زیاد و به وفور در ستارگان ، سیارات و غولهای گازی یافت می شود اما در اتمسفر زمین بسیار کم است.
گاز هیدروژن در زمین بصورت ترکیبی با عناصر دیگر موجود می باشد بعنوان نمونه نتیجه ترکیب هیدروژن با اکسیژن آب است که یکی از متعارفترین منابع گاز هیدروژن در سطح زمین می باشد ، همچنین گاز هیدروژن با کربن ترکیبات شیمیایی متفاوتی مانند گاز متان ، زغال و نفت را ایجاد می کند.
شایان ذکر است هیدروژن در بیشترین اشکال مواد آلی که در اندام موجودات زنده شناخته شده است ،نیز وجود دارد.
روش های تولید گاز هیدروژن
1.     تولید گاز هیدروژن در اثر واکنش اسیدهای قوی با فلزاتی مثل روی
2.    تولید گاز هیدروژن در نتیجه ی عبور بخار آب از روی کربن داغ
3.    تولید گاز هیدروژن بر اثر تجزیه هیدروکربن ها بوسیله ی حرارت
4.    تولید گاز هیدروژن در نتیجه ی واکنش سدیم هیدرواکسید یا پتاسیم هیدرواکسید بر آلومینیوم
5.    تولید گاز هیدروژن در اثر الکترولیز آب

یکی از بهترین روش ها جهت تولید گاز هیدروژن در صنعت جداسازی هیدروژن از هیدروکربن ها است.
برای این کار بخار آب در دمای  700 تا 1100 درجه سانتی گراد با سوخت های سنگواره ای مثل گاز متان که در گاز طبیعی وجود دارد واکنش داده و مخلوط گاز کربن مونوکسید و گاز هیدروژن بوجود داردکه به هیدروژنی که به این روش تهیه می شود گاز آب یا گاز سنتز می گویند.
بدلیل اینکه جداسازی و خالص سازی گاز هیدروژن در فشار بالاتر بهتر صورت می گیرد ،سنتز گاز هیدروژن در فشار 20 اتمسفر انجام می شود.

کاربرد ها ی گاز هیدروژن

1.    استفاده از گاز هیدروژن در تولید گاز آمونیاک طی فرآیند هابر
2.    استفاده از گاز هیدروژن در هیدروژنه کردن چربی ها و روغن ها
3.    استفاده از گاز هیدروژن در تولید الکل از جمله متانول
4.    استفاده از گاز هیدروژن در آلکیل زدایی آبی ( هیدرودیلکیلاسیون hydrodealkylation ))
5.    استفاده از گاز هیدروژن در گوگردزدایی آبی ( هیدرودیسولفوریزاسیون )
6.    استفاده از گاز هیدروژن در هیدروکرکینک ( hydrocracking  در فرآیند پالایش نفت خام از این روش برای تبدیل نفت خام به مواد با ارزش تر مانند: بنزین، سوخت جت، نفت سفید و سوخت دیزل استفاده می شود )
7.    استفاده از گاز هیدروژن در تولید اسید هیدروکلریدریک
8.    استفاده از گاز هیدروژن در جوشکاری
9.    استفاده از گاز هیدروژن در سوخت موشک
10.    استفاده از گاز هیدروژن در احیاء سنگ معدن فلزی
11.    استفاده از هیدروژن مایع در تحقیقات سرماشناسی مانند مطالعات ابررسانایی
12.    استفاده از گاز هیدروژن بعنوان خنک کننده ژنراتورها در نیروگاه های برق ( بدلیل ظرفیت گرمائی بسیار بالا )
13.    استفاده از گاز هیدروژن خالص یا مخلوط هیدروژن و گاز نیتروژن برای شناسایی نشتیهای ریز و سوراخهای بسیار کوچک در نیروگاهها، صنایع شیمیایی، هوافضا، خودروسازی و مخابرات
14.    استفاده از گاز هیدروژن در بسته بندی مواد غذائی ( بکمک این گاز می توان بسته بندی مواد غذائی را از نظر نشتی و سوراخ آزمود و همچنین از اکسید شدن مواد خوراکی هم پیشگیری کرد )
15.    استفاده از گاز هیدروژن در دستگا های آنالیز بویژه در دتکتور FID دستگاه کروماتوگرافی گازی GC

شایان ذکر است ، هیدروژن چهارده و نیم بار از هوا سبکتر است و در زمان های گذشته بعنوان عامل بالا برنده در بالونها وکشتیهای هوایی مورد استفاده قرار میگرفت، اما اتفاقات ناگوار پیش آماده در این خصوص بویژه فاجعه هیندنبرگ استفاده از این گاز را برای این مهم منسوخ کرده است.

ترکیبات گاز هیدروژن

گاز هیدروژن دارای الکترونگاتیوی 2.2 است و با اکثر عناصری که دارای عدد الکترونگاتیو بالاتر هستند مثل هالوژن ها واکنش می دهد و  ترکیبات گاز هیدروژن با پیوند هیدروزنی بوجود می آورد.
یکی دیگر از ترکیبات گاز هیدروژن هیدریدها می باشند که حاصل واکنش هیدروژن و فلزات و هیدروژن و شبه فلزات هستند.
یکی دیگر  از معروفترین  ترکیبات گاز هیدروژن هیدروکربن ها می باشند.
هیدروژن دارای سه ایزوتوپ است و بر خلاف دیگر عناصر هر کدام از ایزوتوپ هایش دارای اسمی اختصاصی است.
پروتیوم ساده ترین ایزوتوپ هیدروژن فاقد نوترون می باشد در حالی که دو ایزوتوپ دیگر آن دوتریم و تریتیوم به ترتیب دارای یک و دو نوترون می باشند.
در صنعت از گاز هیدروژن هم بصورت خالص و هم به صورت ترکیب با گازهای دیگر استفاده می شود .
یکی از معروفترین و پرکاربردترین ترکیبات گاز هیدروژن  مخلوط گاز هیدروژن و گاز هلیوم است که بعنوان گاز سوختی و با نام تجاری فیول fuel gas شناخته شده و به فروش می رسد .
گاز فیول از  ترکیب  40% گاز هیدروژن و 60% گاز هلیوم تشکیل شده است.
یکی دیگر از ترکیبات گاز هیدروژن ، مخلوط گاز هیدروژن و گاز نیتروژن است که در دستگاه های آنالیز و شناسائی استفاده می شود.
یکی از ترکیبات گاز هیدروژن که بسیار پرکاربرد می باشد مخلوط گاز هیدوژن با گاز هوای خشک است که در نشت یابی ها مورد استفاده قرار می گیرد.
این مخلوط گازی از 50%LEL گاز هیدروژن در گاز Z-Air تشکیل شده است.

اطلاعات ایمنی گاز هیدروژن

گاز هیدروژن  بسیار آتشگیر است و می‌تواند در هوا و در بازه ی گسترده‌ای از غلظت بسوزد.
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) + Q
حاصل واکنش گاز هیدروژن و گاز اکسیژن ،آب به همراه گرما و انرژی بالا است.
دمای خود آتشگیری گاز هیدروژن ( دمایی که هیدروژن در آن خود به خود در هوا آتش می‌گیرد ) ۵۰۰ درجه ی سانتیگراد یا ۹۳۲ درجه فارنهایت است.
از شعله ی سوختن گاز هیدروژن - گاز اکسیژن خالص پرتوهای فرابنفش تابیده می‌شود که با چشم قابل دیدن نمی باشند.
لذا برای ردیابی نشتی در هیدروژن در حال سوختن نیاز به ابزارهای ردیابی شعله داریم ، چنین نشتی‌هایی می‌توانند بسیار خطرناک باشند.
کار کردن با گاز هیدروژن با توجه به خطراتی که گاز هیدروژن دارد می بایست با رعایت تمامی نکات ایمنی و با نهایت دقت و احتیاط صورت پذیرد.
در انبارش سیلندرهای محتوی گاز هیدروژن می بایست  دقت شود که این سیلندرها حداکثر فاصله ی ممکن را از گازهای اکسنده از جمله گاز اکسیژن و گاز نیتروس اکساید داشته باشند .
بارگیری و حمل و نقل سیلندرهای گاز هیدروژن با سیلندرهای گازهای اکسنده ای  مثل گاز اکسیژن و گاز نیتروس اکساید ممنوع می باشد.
هیدروژن می‌تواند با هر عنصر اکسید شده‌ای وارد واکنش شود ، همچنین می‌تواند در دمای اتاق به صورت خود به خودی و البته خطرآفرین با هالوژن ها از جمله گاز کلر و فلوئور واکنش دهد و هالیدهای هیدروژن ( هیدروژن کلرید و هیدروژن فلوئورید ) که اسیدهای خطرناکی هستند را پدید آورد.
در محیطی هم که گاز اکسیژن نباشد حضور گاز هیدروژن باعث خفگی فرد می شود و چون گازی بدون رنگ و بواست حتما باید بوسیله ردیاب هائی ، غلظت آن در محیط کنترل شود.

فروش گاز هیدروژن

گاز هیدروژن معمولا در کپسول های 40 و 50  لیتری و فشار 150 بار به فروش می رسد.
گاز هیدروژن وارداتی در سیلندرهای 50 لیتری به فروش می رسد .
 لازم به ذکر است برای مراکزی که حجم بالائی از گاز هیدروژن را مصرف دارند هیدروژن در مخازن مخصوصی که تیوپ تریلر نامیده می شود حمل می گردد.

گاز هیدروژن  با خلوص 99.9999% گرید 6 ، 99.9995% گرید 5.5 و 99.999% گرید 5 به فروش می رسد

استاندارد رنگ سیلندر گازهیدروژن

 سیلندرهای گاز هیدروژن بدلیل آتش زا و خطرناک بودن یکپارچه قرمز رنگ می باشند.

استاندارد شیر سیلندر گاز هیدروژن

سیلندر گاز هیدروژن بدلیل آتش زا بودن دارای شیر چپ گرد می باشد .
شیر سیلندرهای هیدروژن معمولا DIN1 و یا BS4 است.