az univerzum leggyakoribb eleme, a hidrogén szintén ígéretes forrása a “tiszta” üzemanyagnak a Földön.
a görög “víz” és a “formáló” gének szavakból elnevezett hidrogén az összes atom több mint 90% – át teszi ki, ami az univerzum tömegének háromnegyede, a Los Alamos Nemzeti Laboratórium szerint. A hidrogén elengedhetetlen az élethez, és az élőlények szinte minden molekulájában jelen van, a Royal Society of Chemistry szerint. Az elem a csillagokban is előfordul, és a proton-proton reakció és a szén-nitrogén ciklus révén táplálja az univerzumot. A csillagok hidrogénfúziós folyamatai hatalmas mennyiségű energiát szabadítanak fel, amikor a hidrogénatomokat héliummá egyesítik, Los Alamos szerint.
a tiszta hidrogéngáz kevés a Föld légkörében, és minden olyan hidrogén, amely ténylegesen belép a légkörbe, gyorsan elhagyja a Föld gravitációját, a Royal Society szerint. Bolygónkon a hidrogén elsősorban oxigénnel és vízzel kombinálva, valamint szerves anyagokban, például élő növényekben, kőolajban és szénben fordul elő, Los Alamos jelentések.
csak a tények
- atomszám (protonok száma a magban): 1
- atomi szimbólum (az elemek periódusos rendszerén): H
- Atomtömeg (az atom átlagos tömege): 1.00794
- sűrűség: 0.00008988 gramm köbcentiméterenként
- fázis szobahőmérsékleten: gáz
- Olvadáspont: mínusz 434,7 Fahrenheit fok (mínusz 259,34 Celsius fok)
- forráspont: mínusz 423.2 F (mínusz 252,87 C)
- izotópok száma (ugyanazon elem atomjai eltérő számú neutronnal): 3 közös izotóp, köztük 2 stabil izotóp
- Leggyakoribb izotóp: 1H, természetes bőség 99,9885 százalék
Hidrogénfelfedezés
Robert Boyle 1671-ben hidrogéngázt termelt, miközben vassal és savakkal kísérletezett, de Henry Cavendish csak 1766-ban ismerte fel, hogy ez egy külön elem, a Jefferson Lab szerint. Az elemet Antoine Lavoisier francia kémikus hidrogénnek nevezte el.
a hidrogénnek három közös izotópja van: protium, ami csak közönséges hidrogén; deutérium, egy stabil izotóp, amelyet 1932-ben fedezett fel Harold C. Urey; és trícium, egy instabil izotóp, amelyet 1934-ben fedeztek fel a Jefferson Lab szerint. A három izotóp közötti különbség az egyes neutronok számában rejlik. A hidrogénnek egyáltalán nincs neutronja; a deutériumnak van egy, míg a tríciumnak két neutronja van, a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium szerint. A deutériumot és a tríciumot nukleáris fúziós reaktorokban használják üzemanyagként, a Los Alamos szerint.
a hidrogén egyesül más elemekkel, számos vegyületet képezve, beleértve a közös vegyületeket, mint például a víz (H2O), ammónia (NH3), metán (CH4), asztali cukor (C12H22O11), hidrogén-peroxid (H2O2) és sósav (HCl), a Jefferson Lab szerint.
a hidrogént általában úgy állítják elő, hogy a földgázt gőzzel melegítik, hogy hidrogén és szén-monoxid keverékét képezzék, amelyet a Royal Society szerint hidrogén előállítására választanak el.
a hidrogént ammónia előállítására használják műtrágyához, A Haber-folyamatnak nevezett folyamatban,amelyben nitrogénnel reagáltatják. A Jefferson Lab szerint az elemet zsírokhoz és olajokhoz, például földimogyoró-olajhoz is hozzáadják egy hidrogénezésnek nevezett folyamat révén. A hidrogén használatának további példái közé tartozik a rakétaüzemanyag, a hegesztés, a sósav előállítása, a fémércek csökkentése és a ballonok feltöltése, Los Alamos szerint. A kutatók azon dolgoznak, hogy fejlesszék a hidrogén üzemanyagcellás technológiát, amely lehetővé teszi, hogy jelentős mennyiségű elektromos energiát nyerjenek hidrogéngázzal, mint szennyezésmentes energiaforrással, amelyet autók és más járművek üzemanyagaként lehet felhasználni.
a hidrogént az üvegiparban védő atmoszféraként is használják lapos üveglapok készítéséhez, míg az elektronikai iparban öblítő gázként használják a szilícium chipek gyártásának folyamatában, a Royal Society szerint.
Ez a Jupiter valódi színű szimulált nézete 4 képből áll, amelyeket a NASA Cassini űrhajója készített 7.December 2000-én. A felbontás körülbelül 89 mérföld (144 kilométer) pixelenként. Hitel: NASA / JPL / Arizonai Egyetem
ki tudta?
- a hidrogén a Jupiter és a többi gázóriás bolygó fő alkotóeleme, Los Alamos szerint.
- az első gázballon repülést Párizsban indították 1783-ban, és a ballonban használt gáz hidrogén volt, a Nemzeti ballon Múzeum szerint. A Királyi Társaság szerint a léghajók töltésére való felhasználása akkor ért véget, amikor a Hindenburg kigyulladt.
- a NASA hidrogént használ rakéta üzemanyagként a személyzet űrbe juttatásához.
- a cseppfolyósított hidrogén rendkívül hideg, és súlyos fagyást okozhat, amikor bőrrel érintkezik.
- a hidrogén körülbelül 14-szer könnyebb, mint a levegő, a “kémia alapelvei” szerint.”
- Lavoisier, a francia vegyész, aki a hidrogén nevét adta, a francia forradalom előtt pénzemberként és adminisztrátorként szolgált, és a forradalom alatt kivégezték, az Encyclopedia Britannica szerint.
- Los Alamos szerint évente körülbelül 3 milliárd köbméter hidrogént állítanak elő az Egyesült Államokban.
- a hidrogén az összes gáz közül a legkisebb sűrűségű, a Royal Society szerint.
- a hidrogén az egyetlen olyan elem, amelynek három közös izotópja – a protium, a deutérium és a trícium – különböző nevet kapott.
jelenlegi kutatás
a kutatók évek óta nagy érdeklődéssel tanulmányozzák a hidrogént, mivel szennyezésmentes üzemanyagként szolgálhat. “A hidrogén olyan energiahordozó, amelyben nincs szén, tehát amikor elégetjük, csak vizet termelünk” – mondta Richard Chahine, a kanadai Trois-Rivieban, a Qu-CAC-i Egyetem Hidrogénkutató Intézetének igazgatója. Van azonban egy nagy probléma a hidrogén üzemanyaggal: drágább, mint a gáz. Valójában tavaly a Toyota alelnöke, Bob Carter bejelentette, hogy az Energiaügyi Minisztérium becslései szerint egy teljes tartály sűrített hidrogén kezdetben körülbelül 50 dollárba kerül, Ecomento.com jelentették. Általánosságban elmondható, hogy a hidrogénüzemanyag-technológiával kapcsolatos költségek “nagyon kihívást jelentenek, mert mostantól az emberek inkább jobb technológiákat szeretnének a folyamatos áron” – mondta Chahine a Live Science-nek.
a hidrogén üzemanyaggal kapcsolatos másik kérdés az, hogy maga a hidrogéntermelés folyamata valójában nem olyan “tiszta” vagy szennyezésmentes. “A mai napig a termelt hidrogén nagy része földgázból származik” – ez a folyamat szén-dioxidot (CO2) termel-mondta Chahine.
a kutatók ezért olyan alternatív és környezetbarátabb módszereket kerestek a hidrogén előállítására, amelyek ideális esetben kiküszöbölnék a folyamat CO2-kibocsátását. Tavaly például amerikai tudósok. Az Energiaügyi Minisztérium Argonne Nemzeti laboratóriuma kifejlesztett egy kis méretű “nanoméretű hidrogéngenerátort”, amely tiszta hidrogént állít elő fény és grafén felhasználásával, fosszilis tüzelőanyagok elégetése nélkül. A generátor jelenlegi változata valóban kicsi, de ha kiderül, hogy kibővíthető, lehetővé teheti a tudósok számára, hogy elegendő hidrogént állítsanak elő ahhoz, hogy üzemanyagot biztosítsanak az autók és a generátorok számára.
a hidrogén előállításának egy másik módja, az úgynevezett “biológiai vízfelosztás” magában foglalná bizonyos fotoszintetikus mikrobák használatát, amelyek fényenergiát használnak a vízből hidrogén előállítására anyagcsere-folyamataik részeként, a Nemzeti megújuló energia laboratórium szerint, ahol a kutatók jelenleg vizsgálják ezt a folyamatot. A hidrogén előállításának másik lehetséges módszere a megújuló biomassza anyagok erjesztése, az NREL jelentése. Az NREL kutatói azon is dolgoztak, hogy a mezőgazdasági maradványokat (például a földimogyoró héját) és a fogyasztói hulladékokat (például a műanyagokat és a hulladékzsírt) bioolajnak nevezett folyékony termékké alakítsák, amelynek alkotóelemeit ezután üzemanyagokká, köztük hidrogénné lehet szétválasztani. A hidrogén előállításának legtisztább módja azonban a víz hidrogénre és oxigénre történő felosztása a napfény felhasználásával, írja az NREL.