H2 lỏng

Hydro được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu để khử cặn hydro (HDS) và hydrocracking.

HDS là một quá trình hóa học xúc tác được sử dụng rộng rãi. Để loại bỏ lưu huỳnh khỏi khí tự nhiên và từ các sản phẩm dầu mỏ tinh chế. Chẳng hạn như xăng, nhiên liệu máy bay, dầu hỏa, nhiên liệu diesel và dầu nhiên liệu.

Hydrocracking là một quá trình lấy các sản phẩm lọc dầu nặng hơn và bẻ gãy các phân tử lớn thành các phân tử nhỏ hơn (sản phẩm chưng cất như dầu diesel hoặc xăng) với sự có mặt của hydro và chất xúc tác.

Khí hydro được sử dụng trong sản xuất amoniac:

Quy trình Haber-Bosch là quy trình chính để sản xuất amoniac ngày nay. Quá trình này có liên quan đến sự kết hợp trực tiếp của hydro và nitơ dưới áp suất và nhiệt độ với sự có mặt của chất xúc tác kim loại. Amoniac (NH3) được sử dụng để sản xuất amoni nitrat, một loại phân bón và là một phần của nhiều sản phẩm tẩy rửa gia dụng. Bên cạnh các nhà máy lọc dầu, sản xuất amoniac hiện là ứng dụng lớn nhất của hydro.

Nói một cách dễ hiểu, quá trình này yêu cầu nitơ và hydro, được trộn theo tỷ lệ 1: 3. Được đặt dưới áp suất và nhiệt độ trong một bình chứa chất xúc tác. Các chất xúc tác phổ biến nhất có gốc từ sắt và được xúc tiến với K2O, CaO, SiO2 và Al2O3. Các phản ứng thường diễn ra ở điều kiện áp suất là 15–25 MPa (150–250 bar) và từ 400–500°C.

Các khí hỗn hợp thường được đi qua bốn tầng chất xúc tác. Với sự làm mát giữa mỗi tầng để duy trì một hằng số cân bằng hợp lý cho các phản ứng. Trên mỗi lần đi qua, chỉ có khoảng 15% khí được chuyển thành amoniac. Amoniac lỏng được loại bỏ và các khí chưa phản ứng được tái chế thông qua máy nén. Trong các nhà máy sử dụng công nghệ hiện đại, tỷ lệ chuyển đổi tổng thể có thể đạt được tỷ lệ cao vượt quá 97%.

Giúp giảm quặng kim loại:

Khí Hydro được sử dụng để chiết xuất vonfram từ quặng của nó (wolframite, scheelite và ferberite).Chúng cũng được sử dụng để sản xuất kim loại đồng từ tenorit và paramelaconite (oxit đồng, CuO).

Khử gỉ sắt trực tiếp (DRI) bằng cách sử dụng hydro làm chất xúc tác. Nhờ đó thúc đẩy các quá trình oxy hóa của sắt từ F2 lên F3. Làm cho sắt kết tủa xung quanh bề mặt vật liệu để dễ dàng làm sạch. Về lý thuyết, hydro có thể được sử dụng như một chất khử để sản xuất hầu hết các kim loại như bạc, vàng và bạch kim.

Dùng làm nguyên liệu cho động cơ:

Như chúng ta đã biết, khí hydro cháy và sinh ra lượng nhiệt rất lớn. So với các nguyên liệu khác như: xăng, dầu, khí hydro sinh ra lượng nhiệt lớn hơn gấp nhiều lần.

Chính vì thế, khí Hydro được sử dụng làm nhiên liệu chính cho nhiều động cơ. Chẳng hạn như: Động cơ xe ô tô, tên lửa, máy bay…

Đây là nguồn nguyên liệu quý giá mà con người đang tìm kiếm để thay thế cho nguyên liệu hóa thạch như xăng, dầu.

Tác nhân hydro hóa:

Hydro được sử dụng để biến chất béo không bão hòa thành dầu và chất béo bão hòa. Ví dụ, các ngành công nghiệp thực phẩm sử dụng hydro để sản xuất dầu thực vật hydro hóa như bơ thực vật và bơ.

Hydro hóa dầu và chất béo bão hòa là một quá trình hàng loạt diễn ra trong một bể được gia nhiệt. Nguồn cấp dầu (ví dụ như hạt hướng dương hoặc quả ô liu) được bơm vào một bình áp suất được làm nóng. Và áp dụng chân không để ức chế quá trình oxy hóa khi quá trình gia nhiệt được áp dụng. Nhiệt độ được nâng lên 140-250°C và hỗn hợp được khuấy để đảm bảo nhiệt độ đồng đều. Chất rắn xúc tác niken, trộn với một lượng nhỏ dầu. Sau đó được bơm vào, tiếp theo là khí hydro, làm tăng áp suất.

Phản ứng hydro hóa tỏa nhiệt, vì vậy hệ thống sưởi bên ngoài được loại bỏ và áp dụng làm mát, khuấy mạnh để đảm bảo nhiệt độ duy trì trong khoảng 70-80°C. Sau 40-60 phút, hỗn hợp dầu hydro hóa được bơm ra ngoài dưới dạng dung dịch. Và chất rắn xúc tác được loại bỏ trong các bộ lọc. Làm lạnh đến nhiệt độ phòng cho phép dầu hydro hóa đông lại.

Sử dụng khí hydro làm chất làm mát:

Hiện nay có nhiều máy phát điện có công suất lớn, hiện đại. Hầu hết chúng sử dụng khí hidro làm chất làm mát rôto ở áp suất khoảng 4 bar. Những ưu điểm khi sử dụng hydro làm chất làm mát là:

• Mật độ thấp (dẫn đến thất thoát gió thấp hơn (khoảng 10%) so với không khí);
• Độ dẫn nhiệt cao (giảm kích thước bộ làm mát);
• Nhiệt dung riêng cao;
• Nó sạch hơn không khí. vì vậy có khả năng làm giảm điện trở của ống lót thấp hơn.

Ngoài ra, khí hydro còn có nhiều các ứng dụng trong các lĩnh vực khác như y tế, thực phẩm…

Lưu ý khi sử dụng khí Hydro

Hydro là một chất khí dễ bắt cháy, nó cháy khi mật độ chỉ có 4%. Hydro phản ứng cực mạnh với Clo và Flo, tạo thành axit hydrolalic có thể gây tổn thương cho phổi và các bộ phận khác của cơ thể.

Khí Hydro trộn với Oxy sẽ gây ra nổ và bắt lửa

Khi có dòng điện đi qua thì Hydro có thể nổ.