Водень, що володіє високою хімічною активністю, в чистому вигляді в природі мало поширений. У промислових масштабах його набувають декількома способами, найбільшого поширення з яких набули:
– електроліз водних розчинів хлоридів або гідроксидів лужних металів;
– конверсія коксу та водяної пари;
– конверсія метану та водяної пари;
– термічне розкладання метану;
– фракційне зрідження коксового газу.
Водень для технічних цілей повинен містити трохи більше 0,05% домішок (марка А) чи трохи більше 0.01% (марка Б). Завдяки високій хімічній активності, винятковій легкості та великій кількості тепла, що виділяється під час горіння, водень знайшов широке застосування в промисловості. У різних галузях він використовується як основна сировина, і як допоміжний матеріал, і як паливо. За статистикою, споживання водню подвоюється кожні 15 років.
Основний споживач цього газу – підприємства нафтопереробки та нафтохімії, куди йде до 50% водню, отримуваного промисловим шляхом. Наприклад, для гідроочищення 1 м3 нафти від сірчистих сполук потрібно до 110 м3 газоподібного водню, але в гідрокрекінг тієї ж кількості нафти об’ємний витрата водню становить 450 м3. На проведення каталітичного риформінгу водень витрачається ще більших кількостях. Часто для підвищення якості деяких видів нафти та вугілля з низьким водневим показником використовують процес гідрогенізації (хімічне приєднання водню з ненасичених зв’язків).
Цілий ряд полімерів, вуглеводневих сполук та пластичних мас неможливо отримати без використання водню.
Промисловий водень йде на синтез аміаку, який згодом використовується для виробництва азотної кислоти та азотних добрив. Водень для цих цілей повинен мати максимальну хімічну чистоту, що забезпечується тільки при електролізному способі його виробництва. Найважливіший продукт хімічної промисловості – соляна кислота – може бути отримана без водню.
Промисловий водень йде на синтез аміаку, який згодом використовується для виробництва азотної кислоти та азотних добрив. Водень для цих цілей повинен мати максимальну хімічну чистоту, що забезпечується тільки при електролізному способі його виробництва. Найважливіший продукт хімічної промисловості – соляна кислота – може бути отримана без водню.
Завдяки високій теплопровідності та відсутності токсичної дії, водень активно використовується в електроенергетиці для охолодження турбогенераторів високої потужності. Так, для теплової електростанції потужністю 2500 МВт витрата водню становить 14, 2 м3\годину, причому спостерігається зворотна залежність: чим менша потужність турбогенератора, тим вища витрата водню на його охолодження.
При високих температурах водень виявляє відновлювальну активність, відтягуючи на себе атоми кисню з оксидів металів. Завдяки цьому водень у великих обсягах використовується у чорній та кольоровій металургії для отримання чистих металів (метод прямого відновлення руди). Зокрема, виробництво хімічно чистої міді, молібдену та вольфраму без застосування водню просто неможливе.
У харчовій промисловості також не обійтися без водню, при цьому його основне споживання припадає на підприємства з випуску спеціалізованих жирів і маргаринів. Процес гідрогенізації жирів дозволяє з рідких рослинних олій (соняшникової, кукурудзяної, бавовняної) отримувати тверді жири, які згодом використовуються для замінників масла какао, спеціалізованих маргаринів для випічки, емульгаторів (моно- і дигліцеридів). До речі, саме до складу олійно-жирових комбінатів часто входять миловарні заводи, які є активними споживачами газоподібного водню.
Деякі продукти упаковуються в тару із захисним водневим середовищем (водень використовується як пропелент).
У фармацевтичній промисловості та медицині водень використовується для перекису водню та виготовлення низки лікарських препаратів.
У метеорології воднем заповнюють атмосферні зонди. У минулому (20-30-ті роки минулого століття) воднем наповнювалися дирижаблі. Однак після кількох вибухів замість водню почали використовувати інертний гелій.
Загалом через якихось 20 років рідкий водень був застосований як відновник для ракетного палива. При його згорянні виділяється колосальна кількість енергії, що дозволяє ракеті розвинути першу та другу космічні швидкості та вийти на орбіту. Для запуску однієї ракети-носія потрібно близько 100 т рідкого водню.
Реакція горіння (окислення) покладено основою водневої зварювання: електрична дуга змінного струму горить у атмосфері водню між двома електродами з вольфраму. Оскільки при цьому відбувається велике виділення тепла, температура полум’я досягає 3000 °, а при використанні спеціальних пальників досягає і майже 4000 ° С, що дозволяє зварювати тугоплавкі метали.
Вчені сходяться на думці, що майбутнє енергетики – за водневим паливом. Оскільки нафта і вугілля належать до невідновлюваних ресурсів, роботи зі створення водневих двигунів та установок для вироблення енергії з водню активно ведуться у багатьох країнах. Перспективи райдужні: з погляду екології водневе паливо абсолютно нешкідливо, т.к. єдиний продукт його згоряння – вода. Вона ж і може використовуватися як сировина для отримання водню електролітичним розкладанням.
Нещодавно японські виробники представили новинку – автомобіль Honda FCX, який проїжджає 360 км на баку водню об’ємом 150 л. Звичайно, поки що вартість таких автомобілів і витрати на їх експлуатацію непомірно високі, але успіхи конструкторів дозволяють сподіватися на досягнення хороших економічних показників.
Вчені-футурологи припускають, що серійний випуск автомобілів на водневому паливі буде налагоджено вже через 30-35 років. Крім того, поширення отримають домашні паливні елементи, дія яких заснована на окисленні водню. Можливе будівництво ядерно-водневих енергетичних комплексів.
Декілька цікавих фактів про водень: якщо водень вдихнути, і на видиху розмовляти, то голос змінить свій тембр; водень – найпоширеніший хімічний елемент у Всесвіті; лише ізотопи водню мають власні назви (дейтерій та тритій); дія найпотужнішої водневої бомби заснована на розщепленні одного з найлегших атомів. З воднем потрібно поводитися з граничною обережністю: у певному співвідношенні з повітрям він може утворюватися так званий «гримучий газ», вибух якого має величезну руйнівну силу. Тому зберігання та транспортування водню має проводитися з особливою обережністю.
Компанія «DP Air Gas» приділяє величезну увагу якості та безпеки продукції, що поставляється. Газові балони відповідають усім технічним вимогам, на кожну партію є посвідчення якості. Повну інформацію про продукцію, що постачається компанією «DP Air Gas», можна отримати тут.
