دانلود مقالات ISI درباره تولید هیدروژن + ترجمه فارسی

با وجود اینکه هیدروژن دومین عنصر فراوان در طبیعت می باشد ولی هیدروژن بصورت عنصر همانند سوختهای فسیلی متداول در دسترس نیست. هیدروژن را می توان از سوختها یی همچون زغال سنگ،نفت یا گاز طبیعی بدست آورد. در آزمایشگاه‌های زیست‌شناسی و شیمی می‌توان گاز هیدروژن را تولید کرد. این گاز معمولاً محصول کناری دیگر واکنش‌ها است. در آزمایشگاه: در آزمایشگاه با کمک دستگاه کیپ می‌توان از واکنش اسیدها با فلزهایی مانند روی، هیدروژن بدست آورد: الکترولیز آب هم یک روش آسان برای تولید هیدروژن است. با گذر یک جریان کم ولتاژ از آب می‌توان گاز اکسیژن را در آنُد و گاز هیدروژن را در کاتُد جمع کرد. برای جمع‌آوری هیدروژن معمولاً کاتد از پلاتین یا یک فلز واسطهٔ دیگر برگزیده می‌شود. البته چون امکان آتش گرفتن وجود دارد و اکسیژن هم به این سوختن کمک می‌کند برای همین فلز کاتد و آند هر دو واسطه در نظر گرفته می‌شود (آهن اکسید می‌شود و مقدار اکسیژن بدست آمده را کاهش می‌دهد). بیشترین بازده نظری این واکنش یعنی نسبت جریان الکتریسیته به هیدروژن تولیدی میان ۸۰ تا ۹۴ درصد است. شیمیدانان در سال ۲۰۰۷ دریافتند که اگر آلیاژی از گالیم و آلومینیم را به صورت گلوله‌ای در آورند و در آب بیندازند می‌تواند هیدروژن تولید کند. همچنین این فرایند آلومینا هم پدید می‌آورد. در این میان گالیم نمی‌گذارد که لایه‌ای از اکسیژن بر روی گلوله ساخته شود و البته گالیم پس از واکنش دوباره قابل استفاده‌است و این به دلیل گرانی این فلز نکتهٔ مهمی است. این روش از نظر کاهش هزینه هم درخور توجه‌است چرا که هیدروژن در همانجا تولید می‌شود و دیگر نیازی به جابجایی ندارد. در صنعت: راه‌های گوناگونی برای تولید صنعتی هیدروژن پیدا شده‌است. اما بهترین آن‌ها از نظر اقتصادی، برداشتن هیدروژن از هیدروکربن‌ها است. در این روش بخار آب در دمای بالا با سوخت‌های سنگواره‌ای مانند متان موجود در گاز طبیعی[۶۱] واکنش می‌دهد و مخلوط مونوکسید کربن و H۲ پدید می‌آورد که به آن گاز آب یا گاز سنتز می گویند. منظور از دمای بالا در این واکنش ۱۰۰۰ تا ۱۴۰۰ کلوین، ۷۰۰ تا ۱۱۰۰ سانتیگراد، ۱۳۰۰ تا ۲۰۰۰ فارنهایت است. تولید آمونیاک هم از گاز طبیعی بدست می‌آید. [۶۳] برقکافت آب‌نمک هم علاوه بر تولید سدیم هیدروکسید و آزادسازی کلر، هیدروژن نیز آزاد می‌کند. به علت خورندگی و اشتعال پذیری گاز هیدروژن، جابجایی آن با دشواری روبروست. از این رو در بسیاری از این فرایندهای صنعتی، هیدروژن تولید شده در همان جا مصرف می‌شود بدون آنکه پالایش یا جداسازی انجام گیرد. امروزه هیدروژن را می توان از فرایندهایی همچون الکترولیز آب، رفورمینگ گاز طبیعی و اکسیداسیون جزئی سوختهای فسیلی بدست آورد. درحال حاضر ٩٨ % از کل هیدروژن تولید شده در جهان از سوختهای فسیلی بدست می آید؛ در آینده نزدیک از سوخت هیدروژن برای بحرکت در آوردن وسایل نقلیه، گرم کردن و غذاپختن در خانه ها، استفاده می شود. در حال حاضر هیدروژن تولیدی در صنعت بعنوان یک فرآورده شیمیایی و نه بعنوان یک سوخت تلقی می شود. فروش تجاری هیدروژن کمتر از ١٠ % میزان تولید آن در دنیا می باشدکه این رقم بالغ بر بیست میلیون تن در سال تخمین زده می شود؛ بدین معنی که ٩٠ % هیدروژن تولیدی درمحل تولید به مصرف می رسد؛ بعنوان مثال امروزه صنایع هیدروژنی در ایالات متحده آمریکا سالیانه نه میلیون تن هیدروژن تولید می کند که این میزان سوخت مورد نیاز ٢٠ تا ٣٠ میلیون وسیله نقلیه هیدروژن سوزو تعداد ٥ تا ٨ میلیون خانوار را تأمین می کند. امروزه تنها سهم کوچکی از هیدروژن تولیدی بعنوان یک حامل انرژی مورد استفاده قر ار می گیرد. روشهای مختلف تولید هیدروژن از منابع گوناگون انرژی، نیازهای منحصر به فرد دارند و محصولات جانبی منحصربه فرد تولید یا توزیع می کند. برای بهینه سازی و ایجاد تنوع در روشهای تجاری تولید هیدروژن نیاز به تحقیق و توسعه بیشتر و ساخت نمونه است. روشهای پیشرفته جهت جداسازی مواد آلاینده لازم است تا قیمتهای هیدروژن تولیدی را کاهش داده و راندمان ر ا افزایش دهند. روشهای مناسبتری هم برای تولید هیدروژن بصورت ایستگاهی وهم بصورت پراکنده برای تولید هیدروژن نیازا ست و باید تلاشهایی بر روی فرایندهای تجاری موجود همچون رفورمینگ متان، الکترولایزرها و. . . در توسعه تکنیکهای پیشرفته همچون پیرولیز مواد زیست توده و جداسازی آب به روش ترموشیمیایی، الکترولیز فتو الکتروشیمیایی و روشهای بیولوژیکی متمرکز باشد. هیدروژن در پالایشگاههای بزرگ، در مناطق صنعتی، پارکهای انرژی، جایگاههای سوخت گیری در جوامع مختلف تولید خواهد شد و بسهولت در مناطق روستایی و منازل مشتریان توزیع وپخش خواهد شد روشهای تولید و توزیع هیدروژن عبارتند از: ۱. تولید انبوه هیدروژن بصورت متمرکز • توزیع بصورت هیدروژن مایع • توزیع بصورت گاز فشرده شده