هیدروژن یک عنصر شیمیایی با نماد H و عدد اتمی 1 است. وزن اتمی هیدروژن 1.008 بوده و سبکترین عنصر در جدول تناوبی است. گاز هیدروژن فراوان ترین ماده شیمیایی در جهان هستی است و تقریبا 75% جرم باریونی را تشکیل میدهد.

کاربردهای گاز هیدروژن در صنایع

گاز هیدروژن در تولید فولادهای کربنی ، فلزات خاص و نیمه هادی ها استفاده می شود. در صنعت الکترونیک به طور گسترده ای به عنوان ماده کاهنده (نقطه مقابل ماده اکساینده) و به عنوان گاز حامل به کار می رود. گاز هیدروژن با خلوص بالا همچنین به عنوان گاز حامل در کروماتوگرافی گازی کاربردهای وسیعی دارد.
امروزه در فرایندهای صنعتی متعددی از گاز هیدروژن استفاده میشود. از کاربردهای وسیع هیدروژن استفاده از ان به عنوان ماده اولیه صنایع شیمیایی است. همچنین در صنعت متالورژی از هیدروژن به عنوان یک عامل کاهنده (نقطه مقابل عامل اکساینده) استفاده های وسیعی میشود. هیدروژن یک عامل اساسی در تولید آمونیاک و به طبع آن تولید انواع کودهای شیمیایی و متانول ها است که در صنایع پلیمری از آن استفاده های زیادی میشود.
شاید جالب باشد بدانید بیش از 55% هیدروژن تولید شده در جهان برای سنتز آمونیاک، 25% در پالایشگاه ها و در فرایند تصفیه نفت خام، 10% برای تولید متانول و 10% دیگر برای سایر مصارف استفاده میشود.

نقش گاز هیدروژن در تولید آمونیاک و کودهای شیمیایی

مهمترین ترکیب هیدروژن و نیتروژن، آمونیاک (NH3) است. از نظر فنی، آمونیاک در مقیاس های صنعتی و بزرگ با فرایند هابر-بوش (Haber-Bosch) تولید میشود. این فرایند، هیدروژن و نیتروژن را مستقیما با هم ترکیب میکند. 90% آمونیاک تولید شده مستقیما به مصرف تولید کودهای شیمیایی میرسد. بخش بزرگی از آمونیاک به نمک کود جامد تبدیل شده و یا پس از اکسیداسیون کاتالیزوری ، به اسید نیتریک (HNO3) و نمکهای آن (نیترات) تبدیل می شود. آمونیاک به دلیل داشتن انرژی بالای تبخیر ، در کارخانه های برودتی به عنوان یک مبرد سازگار با محیط زیست و ارزان شناخته می شود. نام فنی این
مبرد R-717 است. (درباره دلیل نامگذاری گازهای مبرد این مقاله را بخوانید.)

کاربرد گاز هیدروژن در حوزه های صنعتی دیگر

هماگونه که گفته شد گاز هیدروژن نقش کلیدی در برخی فرایندهای صنعتی دارد. به عنوان مثال در صنعت فلزات در تولید آلیاژ های فلزی، در صنعت تولید شیشه های مسطح (به عنوان گاز بی اثر یا محافظ)، در صنعت الکترونیک به عنوان گاز محافظ و گاز حامل و جلوگیری کننده از فرایند اکسیداسیون، در فرایند تولید برق به عنوان خنک کننده ژنراتور های برق و عامل کاهنده خوردگی خطوط لوله نیروگاهی استفاده های بسیار زیادی دارد.
از هیدروژن همچنین در فرایند تبدیل نفت خام به سوخت های تصفیه شده مانند بنزین و گازوییل و همچنین برای از بین بردن آلاینده هایی مانند گوگرد از این سوخت ها استفاده می شود.
مصرف گاز هیدروژن در پالایشگاه ها در سال های اخیر به دلایل زیادی افزایش چشمگیر داشته است:
اول: مقررات سختگیرانه ای که پالایشگاه ها را مجبور به کاهش سطح گوگرد در گازوییل کرده است.
دوم: افزایش مصرف نفت خام سنگین که برای پالایش آن به هیدروژن زیادی نیاز است.
سوم: افزایش مصرف نفت، در اقتصادهای در حال توسعه ای مانند هند و چین.
تقریبا 75% هیدروژنی که در حال حاضر در سراسر جهان در پالایشگاه های نفت مصرف میشود، توسط میادین بزرگ گاز طبیعی تولید میشود که هیدروژن را از گاز طبیعی و یا سایر سوخت های هیدروکربنی استخراج میکنند.
هیدروژن همچنین یک ماده مهم و اساسی در فرایند تولید متانول (CH3OH) است. تولید متانول (یا همان سنتز متانول) با روش هیدروژن زدایی کاتالیزوری مونوکسید کربن صورت میگیرد. که از این ماده (متانول) مستقیما به عنوان سوخت در موتورهای احتراق داخلی استفاده میشود.

اطلاعات ایمنی هیدروژن

گاز هیدروژن به صورت بالقوه و در صورت عدم رعایت موارد ایمنی میتواند خطرات زیادی را برای انسان ایجاد کند. از انفجارهای احتمالی و آتش سوزی هنگام مخلوط شدن با هوا گرفته تا اختناق بر اثر تنفس گاز خالص هیدروژن؛ علاوه بر این، هیدروژن ایع در واقع نوعی کریوژن (سرما زا) است و خطراتی مانند سرمازدگی شدید ایجاد میکند. نشت گاز هیدروژن از کپسول هیدروژن به هوا ممکن است باعث آتش سورس های خودبخودی گردد. علاوه بر این، آتش هیدروژن گرچه بسیار داغ است، اما تقریبا نامریی است که این میتواند باعث سوختگی های اتفاقی و خطرناکی باشد.