Hidrogén

Hidrogén

A hidrogén tulajdonságai

A hidrogént nyugodtan nevezhetjük az elemek királyának. A csillagok, így Napunk is hidrogént éget, így biztosítja az éltető fényt és meleget. A víz, amit megiszunk és amiben fürdünk, két hidrogén- és egy oxigénatomból áll. A teljes univerzumban is a leggyakoribb elemnek számít, egyes kutatások szerint a világegyetem anyagának 75%-át a hidrogén teszi ki. A Földön főleg a kétatomos H₂ fordul elő, ami normál nyomáson és szobahőmérsékleten színtelen, szagtalan, íztelen, nem mérgező gáz.

Tekintve, hogy ennyire elterjedt és nélkülözhetetlen anyagról van szó, nem csoda, hogy már 17. században felfedezték a tudósok. Egész pontosan az angol Robert Boyle-ról van szó, aki 1671-ben kísérletezett a vasreszelék és híg savak közti reakciókkal, aminek hatására hidrogén gáz keletkezett. A hidrogén nevet azonban nem ő, hanem a francia Antoine Lavoisier adta az elemnek a görög víz és nemzeni szavak összevonásából (a hidrogén égése során víz keletkezik).

A hidrogén gáz gyorsan elterjedt az iparban: a 19. században felhasználták belső égésű motorokhoz, hűtőközegként, és persze a híres Zeppelin léghajók is a hidrogén segítségével emelkedtek a magasba. A Hindenburg Zeppelin katasztrófája azonban arra is rámutatott, hogy a hidrogén rendkívül robbanásveszélyes anyag: 1937. május 6-án a léghajó élő tévé- és rádióadásban robbant fel.

A hidrogén előállítása

A hidrogén előállítására számtalan módszer létezik. A legegyszerűbb laboratóriumi körülmények között a víz elektrolízise. Ilyenkor a vízbe elektromos áramot vezetnek, aminek hatására oxigén és hidrogén képződik. Hasonlóan elterjedt módszer a sósav és a cink reagáltatása, de alkálifémek és víz vegyítésével is hidrogént kapunk. A laboratóriumi módszerekkel kis mennyiségű, ugyanakkor nagy tisztaságú hidrogén állítható elő, míg az ipari megoldásokkal nagy mennyiség érhető el.

Utóbbiak közé tartozik a vízgázreakció, ami egy igencsak költséghatékony technika: az izzó szénre nagyjából 1000 °C-os vízgőzt fújnak, ami vízgázt eredményez (CO + H₂). Vas-oxid katalizátor használatával az így keletkezett CO további hidrogén előállítására is alkalmas. A szén és hidrogénatomokból álló szénhidrogének, például a metán, szintén remek alapanyagnak számítanak. Ehhez nagyon magas, mintegy 1100°C-os hőmérsékletre és vízgőzre van szükség.

A hidrogén termokémiailag is létrehozható. Ennek lényege, hogy elektromosság nélkül, pusztán vízből és hőből állítsanak elő a tudósok hidrogént. Néhány országban azzal kísérleteznek, hogy kizárólag napenergia és víz felhasználásával jussanak hidrogén gázhoz. A felsoroltakon túl a hidrogén anaerob korrózió révén és geológiai folyamatok útján is előállítható, ezek elterjedtsége azonban alacsony.

A hidrogén felhasználása

Vegyipar

A világon évente kb. 70-80 millió tonna hidrogént állítanak elő, ennek jelentős részét pedig a vegyipar használja fel. A fosszilis tüzelőanyagok feldolgozása és az ammóniatermelés hidrogénéhsége hatalmas, emellett a gáz fontos szerepet kap például a gyógyszergyártásban és a növényvédőszerek készítésében is. Ennek megfelelően hazánkban is több hidrogén- előállító üzem létezik, például Budapesten, Százhalombattán és Kazincbarcikán.

Élelmiszeripar

Az élelmiszeripar a vegyiparhoz hasonlóan a hidrogéngáz nagyfelvásárlójának számít. Elsősorban hajtó- és csomagológázként használják, emellett pedig számtalan élelmiszerben is megtalálható (A hidrogént, mint élelmiszer-adalékanyagot az Európai Unióban az E949-es E-szám jelöli).

Energia

Alighanem mindenki hallott már a fúziós erőművekről. Az atomerőművek új generációja a Nap működési elvére épül: a hidrogén héliummá alakításával nyernének ki döbbenetes mennyiségű energiát. Bár a fúziós erőművek jelenleg kísérleti stádiumban vannak, a jövő alighanem a tiszta és zöld energiát biztosító hidrogéné. Akár autóinkat, vonatjainkat is ez az anyag hajthatja a nem túl távoli évtizedekben.

Fémipar

Az argon bázisú védőgázok közül a hidrogéntartalmú gázkeverékek kiválóan használhatók a rozsdamentes acélok bizonyos csoportjainak, valamint a nikkel és a nikkel bázisú ötvözetek TIG (AWI) és plazmahegesztésénél. A fémek egy részénél a plazmavágási technológiák vágógázához is alkalmaznak hidrogén tartalmú gázkeveréket. Nitrogénnel keverve erősen ötvözött anyagok hegesztésénél a megfelelő gyökvédelem biztosításához is használható.

A hidrogénes hegesztés remek választás színesfém, öntöttvas, acél, üveg és kerámia megmunkálásához is.

Egyéb

• Hűtőközegekben a hidrogén helyettesítheti a hagyományos léghűtést. Főleg erőművek elektromos generátoraiban alkalmazzák ezt a megoldást


• A félvezetőiparban a hidrogént használják az amorf szilícium és amorf szén szabad kötéseinek telítésére, hogy stabilabb anyagot kapjanak


• A hidrogén az atomenergiatermelés nyersanyaga


• Fémek/fémötvözetek egyes hőkezelési eljárásai során a hidrogén biztosítja a redukáló atmoszférát

A hidrogén előnyei

Az összes ismert gáz közül a hidrogén rendelkezik a legmagasabb hővezető képességgel, ami különösen alkalmassá teszi ipari és laboratóriumi felhasználásra. Mellette szól még, hogy hatalmas mennyiségben áll rendelkezésünkre, előállítása pedig kisebb és nagyobb mennyiségben is könnyedén megoldható. Öngyulladási hőmérséklete 500°C, amit az űriparban is kihasználnak: az űrsiklók hidrogént égetnek el tiszta oxigénnel, ami hatalmas tolóerőt biztosít a rakétának.

A hidrogén – bár nem igazán reakcióképes – rengeteg elemmel tud vegyületeket alkotni. A műanyagipar fontos alapanyaga, az ammónia nitrogén és hidrogén vegyülete. A klórmentes fertőtlenítőkből ismert hidrogén-peroxid hidrogénből és oxigénből áll össze. Az acél pácolásánál és számos egyéb területen használt sósav hidrogén és klór elegye. A felsorolás szinte a végtelenségig folytatható: a hidrogén tényleg mindig, mindenhol körülvesz minket.

Bármilyen felhasználási célra keres is hidrogéngázt, nálunk többféle kiszerelésből válogathat. Ismerje meg kínálatunkat és rendeljen hidrogént jó áron!