دید کلی

اتمهای هیدروژن حدود 15 درصد تمامی اتمهای موجود در پوسته زمین ، آبها و جو زمین را تشکیل می‌دهند، اما بر اساس جرم ، این درصد به کمتر از 1 درصد تنزل می‌کند، زیرا جرم اتمی هیدروژن بسیار پائین است. مهمترین ترکیب هیدروژن که در طبیعت یافت می‌شود، آب است که منبع اصلی این عنصر است. هیدروژن را همچنین می‌توان به صورت ترکیب در هیدروکربنها (ترکیبات کربن و هیدروژن موجود در زغال سنگ ، گاز طبیعی و نفت) چند کانی (مانند خاک رس و بعضی ترکیبات آبدار) و ترکیبات آلی که بخش اصلی تمامی نباتات و حیوانات را تشکیل می‌دهند، یافت. هیدروژن آزاد در طبیعت فقط به مقدار خیلی کم (مثلا در گازهای آتشفشانها) یافت می‌شود.

تولید هیدروژن در صنعت

مقادیر زیادی هیدروژن در صنعت بکار می‌رود. منابع عمده صنعتی هیدروژن عبارتند از:

فرآیند تبدیل بخار آب

این فرآیند بطور گسترده‌ای برای تولید هیدروژن به مقدار زیاد بکار می‌رود. هیدروکربنی مانند متان (CH₄) و بخار آب را از روی کاتالیزور نیکل در 900 درجه سانتی‌گراد عبور می‌دهند. واکنشهای انجام شده به قرار زیر است:

CH₄(g) + 2H₂O(g) -----> CO₂(g) + 4H₂

CH₄(g) + 2H₂O(g) -----> CO(g) + 3H₂

گازی که از کوره تبدیل خارج می‌شود، متشکل از H₂ و CO و CO₂ و اضافی بخار آب است. این مخلوط گازی را از درون یک تبدیل کننده جابجایی در 450 درجه سانتی‌گراد عبور می‌دهند و در این جا CO به CO₂ تبدیل می‌شود:

CO(g) + H₂(g) -----> CO₂(g) + H₂

برای حذف CO₂ ، مخلوط فوق شامل CO₂ و H₂ را تحت فشار از درون آب سرد یا از درون محلول یک آمین (یک ترکیب بازی که با CO₂ واکنش می‌دهد) عبور می‌دهند. در هر مورد CO₂ حل شده، اما H₂ حل نمی‌شود.

گاز آب

کک ، کربن ناخالص است که از زغال سنگ بوسیله گرم کردن آن در غیاب هوا برای بیرون راندن اجزای فرار بدست آمده است. کک و بخار آب در دمای بالا 1000 درجه سانتی‌گراد واکنش داده ، یک مخلوط گازی که به‌عنوان گاز آب شناخته شده است، تولید می‌کنند:

C(s) + H₂(g) -----> CO(g) + H₂

چون CO و H₂ هر دو قابل سوختن هستند، این مخلوط را به‌عنوان یک سوخت و همچنین به‌عنوان منبع H₂ بکار می‌برند. هیدروژن را از گاز آب به وسیله میعان CO (فشار بالا ، دمای پایین) و جداسازی H₂ گازی از CO مایع بدست می‌آورند. به روشی دیگر ، می‌توان گاز آب را از درون تبدیل کننده جابجایی عبور داد و CO را همان گونه که در فرآیند تبدیل بخار آب شرح داده شد، حذف کرد.

آهن و بخار آب

آهن و بخار آب در دمای 650 درجه سانتی‌گراد یا بالاتر واکنش می‌دهند و تولید اکسید مغناطیسی آهن و هیدروژن می‌کنند.

کراکینگ

هیدروژن را بوسیله تجزیه کاتالیزوری هیدروکربنها در دمای بالا بدست می‌آورند. در پالایش نفت ، هیدروکربنهای با وزن مولکولی بالا را به ترکیبات دارای وزن مولکولی پایین‌تر که با ارزشند، می‌شکنند. هیدروژن یک محصول فرعی است.

برقکافت آب نمک

هیدروژن ، همانند کلر محصول فرعی در تهیه صنعتی هیدروکسید سدیم بوسیله برقکافت محلولهای غلیظ کلرید سدیم است.

2NaCl(aq) + 2H₂O -----> 2NaOH(aq) + H₂(g) + Cl₂

برقکافت آب

هیدروژن بسیار خالص اما گران بوسیله برقکافت آب که مقدار کمی اسید سولفوریک یا هیدروکسید سدیم دارد، بدست می‌آید.

مباحث مرتبط با عنوان

• الکترولیز
• سود و پتاس
• صنعت کلر قلیا
• کراکینگ
• گاز آب
• هیدراتاسیون
• هیدروژن
• هیدروکربنها
• هیدرولیز
• هیدروژن