เพลิดเพลินไปกับข้อเท็จจริงเกี่ยวกับไฮโดรเจนที่น่าสนใจเหล่านี้ และเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้ประโยชน์ คุณสมบัติ และประวัติที่น่าสนใจเบื้องหลังองค์ประกอบที่พบได้บ่อยที่สุดในจักรวาล
สำรวจข้อมูลที่หลากหลายซึ่งครอบคลุมทุกอย่างตั้งแต่คุณสมบัติทางเคมีของไฮโดรเจนไปจนถึงการใช้งานในเทคโนโลยีเครื่องยนต์ยานยนต์เซลล์เชื้อเพลิงล่าสุด
สัญลักษณ์ทางเคมีของไฮโดรเจนคือ H เป็นองค์ประกอบที่มีเลขอะตอม 1 ซึ่งหมายความว่าไฮโดรเจนมีโปรตอน 1 ตัวในนิวเคลียส
ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่เบาที่สุด เรียบง่ายที่สุด และมีมากที่สุดในจักรวาล คิดเป็นประมาณ 75% ของมวลธาตุ
ไฮโดรเจนพบได้ในปริมาณมากในดาวเคราะห์ก๊าซและดาวฤกษ์ก๊าซขนาดยักษ์ และมีบทบาทสำคัญในการให้พลังงานแก่ดาวฤกษ์ผ่านปฏิกิริยาฟิวชัน
ไฮโดรเจนเป็นหนึ่งในสององค์ประกอบสำคัญที่พบในน้ำ (H2O) โมเลกุลของน้ำแต่ละโมเลกุลประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมที่ถูกพันธะกับอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอม
ในปี ค.ศ. 1766 ระหว่างปฏิกิริยากรดของโลหะ เฮนรี คาเวนดิช ยอมรับไฮโดรเจนอย่างเป็นทางการเป็นครั้งแรก ในปี ค.ศ. 1781 เขายังค้นพบว่าไฮโดรเจนจะปล่อยน้ำออกมาเมื่อถูกเผา แม้ว่าคาเวนดิชมักจะได้รับเครดิตในการค้นพบไฮโดรเจนในฐานะองค์ประกอบหนึ่ง แต่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบก่อนหน้านี้ว่าไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีลักษณะเฉพาะ
เพียงไม่กี่ปีต่อมา (พ.ศ. 2326) ไฮโดรเจนก็ได้รับชื่อนี้ คำว่าไฮโดรเจนมาจากคำภาษากรีกว่า hydro (หมายถึงน้ำ) และยีน (หมายถึงผู้สร้าง)
ก๊าซไฮโดรเจนมีสูตรโมเลกุล H2 ที่อุณหภูมิห้องและภายใต้สภาวะความดันปกติ ไฮโดรเจนจะเป็นก๊าซไม่มีรส ไม่มีกลิ่น และไม่มีสี
ไฮโดรเจนสามารถดำรงอยู่เป็นของเหลวได้ภายใต้แรงดันสูงและมีอุณหภูมิต่ำมากที่ 20.28 เคลวิน (-252.87 °C, −423.17 °F) ไฮโดรเจนมักถูกเก็บไว้ในลักษณะนี้เนื่องจากไฮโดรเจนเหลวใช้พื้นที่น้อยกว่าไฮโดรเจนในรูปก๊าซปกติ ไฮโดรเจนเหลวยังใช้เป็นเชื้อเพลิงจรวดอีกด้วย
ภายใต้การบีบอัดที่รุนแรง ไฮโดรเจนยังสามารถเปลี่ยนผ่านไปสู่สถานะที่เรียกว่าไฮโดรเจนของโลหะได้ การวิจัยในห้องปฏิบัติการในพื้นที่นี้ยังคงดำเนินต่อไปในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ยังคงพยายามผลิตไฮโดรเจนที่เป็นโลหะภายใต้อุณหภูมิต่ำและการบีบอัดแบบสถิต
ไฮโดรเจนถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนยานพาหนะเชื้อเพลิงทางเลือกใหม่จำนวนหนึ่ง พลังงานเคมีของไฮโดรเจนถูกแปลงโดยวิธีการเผาไหม้คล้ายกับเครื่องยนต์ปัจจุบัน หรือในเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งผลิตน้ำและไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับออกซิเจน
วิศวกรและผู้ผลิตรถยนต์กำลังสำรวจความเป็นไปได้ในการใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงในยานยนต์ที่มีประสิทธิภาพและใช้งานได้จริง ความเป็นไปได้ประการหนึ่งคือการกักเก็บไฮโดรเจนไว้ในสถานะของแข็งในถังเชื้อเพลิงรถยนต์ แม้ว่ากระบวนการนี้จะมีความท้าทายมากมาย แต่ก็จะช่วยให้สามารถกักเก็บไฮโดรเจนในยานพาหนะได้มากขึ้น ทำให้สามารถเติมเชื้อเพลิงได้นานขึ้นก่อนที่จะเติมเชื้อเพลิง
ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นสารประกอบทางเคมีที่มีสูตรโมเลกุล H2O2 มักใช้เป็นสารฟอกขาวหรือน้ำยาทำความสะอาดเส้นผม ที่ความเข้มข้นระดับหนึ่งก็สามารถใช้ล้างบาดแผลได้เช่นกัน
ไฮโดรเจนถูกใช้สำหรับการเดินทางทางอากาศมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2395 เมื่อเรือเหาะไฮโดรเจนลำแรกถูกสร้างขึ้นโดยอองรี กิฟฟาร์ด เรือบินในเวลาต่อมาที่ใช้ไฮโดรเจนถูกเรียกว่าเรือบิน และถึงแม้จะเชื่อถือได้และปลอดภัย แต่การใช้งานก็หยุดลงในกรณีส่วนใหญ่ไม่นานหลังจากภัยพิบัติ Hindenburg ในปี 1937 เรือเหาะ Hindenburg ถูกทำลายในเหตุเพลิงไหม้กลางอากาศเหนือรัฐนิวเจอร์ซีย์ ซึ่งถ่ายทำและถ่ายทอดสดทางวิทยุ
ไฮโดรเจนมักใช้ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและเคมี และยังใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขาของฟิสิกส์และวิศวกรรม เช่น การเชื่อมหรือเป็นสารหล่อเย็น
ไฮโดรเจนอาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์ได้เนื่องจากไฟที่อาจเกิดขึ้นเมื่อผสมกับอากาศ การที่เราไม่สามารถหายใจได้ในรูปแบบที่ปราศจากออกซิเจนบริสุทธิ์ และสถานะของเหลวที่เย็นจัด
- อะไรคือข้อเสียของการใช้ไฮโดรเจนเป็น...
- ธาตุเคมีใดมีปริมาณน้อยที่สุด...
ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา มีการสตาร์ทและหยุดรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน (FCV) หลายครั้งก่อนที่จะเริ่มขับขี่บนถนนจริงๆ ทันทีที่ Toyota ประกาศเปิดตัวรถยนต์ไฮโดรเจน Mirai ก็มี Hyundai, Tucson และ Audi ตามมาอย่างรวดเร็ว
คุณเห็นด้วยหรือไม่ว่าเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นทางออกที่ดีที่สุดในการยุติการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล หรือบางทีคุณอาจสงสัยในเรื่องนี้ ไฮโดรเจนสะอาดกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่นจริงหรือ?
ต่อไปนี้เป็นข้อเท็จจริงสนุกๆ ที่คุณควรรู้เกี่ยวกับเชื้อเพลิงไฮโดรเจนและเครื่องยนต์ FCV:
1. ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในจักรวาล (แม้ว่าน่าเสียดายที่มันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะพบในรูปแบบบริสุทธิ์บนโลก)
2. ไฮโดรเจนเป็นก๊าซหลักที่ใช้ในการให้แสงสว่างมานานหลายศตวรรษ (รวมถึงก๊าซอื่นๆ) ก่อนไฟฟ้าจะมีไฟฟ้าใช้
3. โตโยต้าเริ่มใช้เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงเมื่อ 20 ปีที่แล้ว ในช่วงเวลาเดียวกัน โครงการ Prius ที่ใช้ก๊าซ/ไฟฟ้าก็เริ่มต้นขึ้น
4. โตโยต้าให้เวลาวิศวกร 36 เดือนเพื่อเตรียมพรีอุสไฮบริดให้พร้อม
5. ในช่วงกลางทศวรรษที่ 90 ผู้เชี่ยวชาญบางคนมองว่าเทคโนโลยีไฮบริดไม่ใช่สิ่งอื่นใดนอกจากการทดลองทางวิทยาศาสตร์และกิจธุระของคนโง่ ในปัจจุบันมีการพูดถึงสิ่งที่คล้ายกันเกี่ยวกับเซลล์เชื้อเพลิง FCV
6. ไม่มีใครคาดหวังว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงไปสู่การขนส่งไฮโดรเจนไปพร้อมๆ กัน รถไฮบริดอย่าง Prius ใช้เวลาเกือบ 10 ปีจึงจะได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง รถยนต์ไฮบริดมียอดขายเพียง 1 ล้านคันในโลกในช่วง 10 ปีนี้ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า มีแผนจะขายได้ประมาณ 7 ล้านเครื่อง
7. ผู้ผลิตรถยนต์ไฮโดรเจนไม่คาดหวังว่าจะสามารถทดแทนรถยนต์ไฮบริดที่ใช้แก๊ส/ไฟฟ้า รถยนต์ไฟฟ้า หรือแม้แต่เครื่องยนต์เบนซินมาตรฐานในปัจจุบัน พวกเขามองว่าเป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับผู้ที่ต้องการใช้ชีวิตแบบรักษ์โลก
8. เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสามารถผลิตได้จากหลายแหล่ง ทั้งพลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และแม้กระทั่งพลังงานขยะ ไม่ใช่แค่ก๊าซธรรมชาติเท่านั้น
9. สถานีไฮโดรเจน Fountain Valley ในนิวพอร์ตบีช แคลิฟอร์เนีย ซึ่งเป็นที่ที่ใช้เติมเชื้อเพลิงให้กับรถทดสอบไฮโดรเจนของ Mirai ได้รับเชื้อเพลิงจากท่อน้ำทิ้ง ระบบจะเปลี่ยนน้ำเสียดิบให้เป็นไฟฟ้า ความร้อน และไฮโดรเจน ก่อนที่จะส่งน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วลงสู่มหาสมุทรแปซิฟิก
10. พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมส่วนเกินที่มักจะสูญเปล่าสามารถเก็บไว้เป็นเชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้ เดนมาร์กมีพลังงานลมส่วนเกินและกำลังดำเนินการสถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนอย่างแข็งขัน
11. ขณะนี้เทคโนโลยีกำลังได้รับการพัฒนาซึ่งจะดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนก่อนที่จะปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ
12. เมื่อถูกบีบอัด ไฮโดรเจนจะมีความหนาแน่นสูงและขนส่งได้ง่าย
13. ไฮโดรเจนให้พลังงานที่มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำมันเบนซินมาก ไฮโดรเจนเพียง 5 กิโลกรัมก็เพียงพอสำหรับรถเก๋งขนาดเต็มที่จะเดินทางได้ประมาณ 500 กม.
14. ไฮโดรเจน 1 กิโลกรัม เท่ากับน้ำมันเบนซิน 3.8 ลิตรโดยประมาณ
15. ปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนกับออกซิเจนที่ผลิตไฟฟ้าก็ผลิตน้ำเช่นกัน น้ำนี้จะถูกปล่อยออกมาเป็นไอน้ำจากท่อไอเสีย และจะถูกไล่ออกจากถังเป็นระยะโดยอัตโนมัติ คุณยังสามารถปล่อยน้ำด้วยสวิตช์ก่อนจอดรถที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็งในท่อ
16. มีหลายประเทศในโลกที่พยายามเปลี่ยนมาใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน:
เยอรมนีวางแผนที่จะเพิ่มสถานีเติมไฮโดรเจน 15 แห่งในปัจจุบันเป็น 50 สถานีในปี 2558 และ 100 แห่งในปี 2563
ญี่ปุ่นตั้งเป้าที่จะเพิ่มจาก 17 สถานีเป็น 100 แห่งในปี 2559 โดยได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาลจำนวนมาก
เกาหลีตั้งเป้ามีสถานีมากกว่า 160 แห่งภายในปี 2563
สหราชอาณาจักรจะมี 15 สถานีภายในปี 2558 โดยมีเป้าหมายจะเพิ่มเป็น 65 แห่งในปี 2563
เดนมาร์กตั้งเป้าที่จะส่งมอบโรงงานใหม่ 15 แห่งภายในปี 2563 โดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการกริดพลังงานหมุนเวียนระดับชาติที่ใช้พลังงานลมส่วนเกิน
17. ในอีกสามปีข้างหน้า ผู้ผลิตรถยนต์วางแผนที่จะจัดหาเชื้อเพลิงไฮโดรเจนให้กับลูกค้าของตนฟรี ต้นทุนเชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่คาดหวังจะอยู่ที่ประมาณ 10 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลกรัมในตลาดสหรัฐฯ แม้ว่าสำหรับประเทศส่วนใหญ่ แต่ก็ยังถูกกว่าราคาน้ำมันเบนซินที่เทียบเท่ากัน
18. Mirai หนักกว่า Camry Hybrid ในปัจจุบันเพียง 100-150 กิโลกรัม และเบากว่ารถยนต์ไฟฟ้ามากในระยะทาง 300 กม. ผู้ผลิตรถยนต์กำลังทำงานเพื่อลดน้ำหนักของเซลล์เชื้อเพลิง
19. เครื่องยนต์ไฮโดรเจนสามารถปรับขนาดได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้กับยานพาหนะขนาดใหญ่ เช่น รถประจำทาง รถบรรทุก และรถยกได้ ระบบแบตเตอรี่สำหรับยานพาหนะไฟฟ้าไม่สามารถใช้ได้กับยานพาหนะขนาดใหญ่
20. ถังไฮโดรเจนในเครื่องทำจากเส้นใยทอทนทานบนเครื่องทอผ้าที่คล้ายกับเครื่องทอผ้าของ Toyota Corp ในปี 1926
21. ถังเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นแบบกันกระสุน กระสุนที่สามารถเจาะรถถังได้คือกระสุนขนาด 50 กระสุน และหลังจากถูกยิงสองครั้งในที่เดียวกันเท่านั้น โตโยต้าจ้างอดีตพลซุ่มยิงของทหารมายิงกระสุนเหล่านี้
22. ไฮโดรเจนถูกเก็บไว้ในถังที่ความดันสูงถึง 10,000 psi
23. การทดสอบการชนแต่ละครั้งเป็นการยืนยันว่าโครงสร้างเซลล์เชื้อเพลิงและถังมีความแข็งแรงมากกว่าโครงสร้างเหล็กที่อยู่รอบๆ เหล็กถูกทำลายก่อนถัง
24. โตโยต้าทำการทดสอบมากกว่า 1 ล้านครั้งในอุณหภูมิตั้งแต่ลบถึง +40 องศา เพื่อทดสอบประสิทธิภาพในสภาวะที่รุนแรง
25. เครื่องยนต์ไฮโดรเจนจำเป็นต้องทำงานเป็นเวลา 5,000 ชั่วโมงหรือ 240,000 กม. ก่อนที่จะต้องเปลี่ยนใหม่
ธาตุ "ไฮโดรเจน" เป็นกลุ่มแรกที่ "มาเยือน" ตารางธาตุ องค์ประกอบที่มีชื่อเสียงและแพร่หลายที่สุดในจักรวาล แปลจากภาษาละตินแปลว่า "การสร้างน้ำ"
เรานำเสนอข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับไฮโดรเจน
1). ชื่อที่สามารถตั้งให้กับไฮโดรเจนในการใช้งานของมนุษย์ได้คือ “ง่ายๆ เหมือนปลอกลูกแพร์”
2). ในปี ค.ศ. 1766 ธาตุดังกล่าวได้รับการยอมรับทางวิทยาศาสตร์โดยเฮนรี่ คาเวนดิช เขาทำการทดสอบโดยรวมก๊าซเข้ากับสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดของโลหะอื่นๆ
3). คุณรู้ไหมว่าองค์ประกอบนี้ใน "ความสม่ำเสมอ" ของของเหลวใช้พื้นที่น้อยกว่าองค์ประกอบที่มีความผันผวนตามปกติ ยังไงก็ตามนี่คือวิธีการจัดเก็บในอุตสาหกรรม
4) ลองนึกภาพว่าถ้าคุณเชื่อมต่อโซ่ "กำเนิดน้ำ" จำนวน 100 ล้านอะตอมเข้าเป็นโซ่เดียว ความยาวของโซ่หลังจะเท่ากับ 1 ซม. เท่านั้น!
5). ไฮโดรเจนทั้งสองสถานะมีความหนาแน่นแตกต่างกัน ดังนั้นองค์ประกอบในรูปของก๊าซจึงมีความหนาแน่นน้อยที่สุด แต่ในทางกลับกัน ไฮโดรเจนเหลวมีความหนาแน่นมากที่สุด
6). ต่อไปนี้เป็นข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับไฮโดรเจน รู้หรือไม่ว่าก๊าซไฮโดรเจน 1 ลิตรมีค่าเท่ากับ 0.08988 กรัมเท่านั้น
7). นอกจากนี้ยังมี "ข่าวลือ" ที่น่าสนใจในหมู่ผู้คนเกี่ยวกับไฮโดรเจนอีกด้วย พวกเขาบอกว่า Mendeleev พยายามพิสูจน์ให้ภรรยาของเขาเห็นอยู่ตลอดเวลาว่าองค์ประกอบนี้ควรครองตำแหน่งอันทรงเกียรติในตารางไม่ใช่เธอและลูก
ใช่แล้ว คนที่มีวิทยาศาสตร์คือคนที่ประชาชนไม่สามารถเข้าใจได้
8). คุณรู้ไหมว่าดวงอาทิตย์ประกอบด้วยไฮโดรเจนมากกว่าครึ่งหนึ่ง?
9) เมื่อไฮโดรเจนและออกซิเจนรวมกัน จะได้ "ส่วนผสมที่ติดไฟได้" และในกรณีนี้คือ "ก๊าซระเบิด" เมื่อเข้ากันได้จะเกิดการระเบิดของน้ำ
11 มีแม้แต่รถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนด้วยซ้ำ นักศึกษาจากมหาวิทยาลัย Aston สร้างสรรค์สิ่งหนึ่งขึ้นมาและตรงเป้าหมาย รถคันนี้ชนะการแข่งขันที่สร้างโดยเชลล์สำหรับรถยนต์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะ แม้ว่าคู่แข่งจะไม่ตามหลังก็ตาม
12) ตัวแทนของกองทัพเรือสหรัฐฯ อ้างว่าพวกเขาได้เรียนรู้ที่จะรับเชื้อเพลิงจากน้ำทะเล และในไม่ช้าจะสามารถเพิ่มความเป็นอิสระและประสิทธิภาพการต่อสู้ของเรือได้อย่างมีนัยสำคัญ พื้นฐานในการได้รับเชื้อเพลิงคือการสกัดไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์จากน้ำทะเลจากนั้นจึงเปลี่ยนส่วนประกอบเหล่านี้ให้เป็นเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลว
และการทดสอบเชื้อเพลิงดังกล่าวครั้งแรกได้ดำเนินการกับเครื่องบินจำลองการบินแล้ว
ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษ มีการสร้างเครื่องบินที่เบากว่าอากาศจำนวนมาก - เรือเหาะ - ในประเทศต่างๆ
เรือเหาะเป็นบอลลูนควบคุมที่มีเปลือกรูปซิการ์บรรจุไฮโดรเจน ปริมาณไฮโดรเจนในเปลือกจำนวนมากทำให้เรือเหาะเหล่านี้มีขีดความสามารถสูง ในภาพคุณเห็นเรือบินขนาดเล็กลำแรกๆ แต่เรือเหาะโดยสารที่ใหญ่ที่สุดในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ 20 สามารถขนส่งผู้คนได้มากถึง 100 คนในระยะทางไกลมาก เครื่องบินเหล่านี้มีห้องโดยสารที่สะดวกสบาย ร้านอาหาร ห้องอาบน้ำ ดาดฟ้าเดินเล่น ฯลฯ เรือบินดังกล่าวทำการบินเป็นประจำจากยุโรปไปยังอเมริกา
อย่างไรก็ตามพลังงานจำนวนมากที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับออกซิเจนนั้นเต็มไปด้วยอันตรายอย่างยิ่ง เมื่อวันที่ 6 พฤษภาคม พ.ศ. 2480 เรือเหาะโดยสารที่ใหญ่ที่สุดในโลก Hindenburg ซึ่งบินจากเยอรมนีไปยังนิวเจอร์ซีย์ (สหรัฐอเมริกา) ระเบิดและชนกับพื้นจากประกายไฟที่หลุดระหว่างเสาจอดเรือและตัวเรือเหาะ ภาพด้านล่างจับภาพช่วงเวลาอันน่าสลดใจนี้ เนื่องจากภัยพิบัตินี้ส่วนใหญ่ การก่อสร้างเรือเหาะโดยสารจึงหยุดลงในไม่ช้า
ปัจจุบัน ไฮโดรเจนไม่ได้ถูกใช้เพื่อเติมบอลลูนและเครื่องบินอื่นๆ ที่เบากว่าอากาศ เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ จะใช้ก๊าซฮีเลียมที่มีราคาแพงกว่าแต่ปลอดภัย
ครองอันดับหนึ่งในตารางธาตุเคมีของ Mendeleev และถูกกำหนดด้วยสัญลักษณ์ H
อ่านบทความ และไปที่ไซต์ www.h2miraclewater-russia.ru สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์ไฮโดรเจนและน้ำไฮโดรเจน