การผลิตไฮโดรเจน( Hydrogen generator )
ไฮโดรเจน ( Hydrogen ) เป็นธาตุเคมีที่มีเลขอะตอม 1 สัญลักษณ์ธาตุคือ H มีน้ำหนักอะตอมเฉลี่ย 1.00794 u ( 1.007825 u สำหรับไฮโดรเจน-1 ) ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เบาที่สุดและพบมากที่สุดในเอกภพ ซึ่งคิดเป็นมวลธาตุเคมีประมาณร้อยละ 75 ของเอกภพ ดาวฤกษ์ในลำดับหลักส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนในสถานะพลาสมา ธาตุไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหาได้ค่อนข้างยากบนโลก
ไอโซโทปที่พบมากที่สุดของไฮโดรเจน คือ โปรเทียม ( ชื่อพบใช้น้อย สัญลักษณ์ 1H ) ซึ่งมีโปรตอนหนึ่งตัวแต่ไม่มีนิวตรอน ในสารประกอบไอออนิก โปรเทียมสามารถรับประจุลบ (แอนไอออนซึ่งมีชื่อว่า ไฮไดรด์ และเขียนสัญลักษณ์ได้เป็น H-) หรือกลายเป็นสปีซีประจุบวก H+ ก็ได้ แคตไอออนหลังนี้เสมือนว่ามีเพียงโปรตอนหนึ่งตัวเท่านั้น แต่ในความเป็นจริง แคตไอออนไฮโดรเจนในสารประกอบไอออนิกเกิดขึ้นเป็นสปีซีที่ซับซ้อนกว่าเสมอ
ไฮโดรเจนเกิดเป็นสารประกอบกับธาตุส่วนใหญ่และพบในน้ำและสารประกอบอินทรีย์ส่วนมาก ไฮโดรเจนเป็นส่วนสำคัญในการศึกษาเคมีกรด-เบส โดยมีหลายปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนโปรตอนระหว่างโมเลกุลละลายได้ เพราะเป็นอะตอมที่เรียบง่ายที่สุดเท่าที่ทราบ อะตอมไฮโดรเจนจึงได้ใช้ในทางทฤษฎี ตัวอย่างเช่น เนื่องจากเป็นอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเพียงชนิดเดียวที่มีผลเฉลยเชิงวิเคราะห์ของสมการชเรอดิงเงอร์ การศึกษาการพลังงานและพันธะของอะตอมไฮโดรเจนได้มีบทบาทสำคัญในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม
มีการสังเคราะห์แก๊สไฮโดรเจนขึ้นเป็นครั้งแรกในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 16 โดยการผสมโลหะกับกรดแก่ ระหว่าง ค.ศ. 1766-81 เฮนรี คาเวนดิชเป็นคนแรกที่สังเกตพบว่า แก๊สไฮโดรเจนเป็นสสารชนิดหนึ่งต่างหาก[8] และจะให้น้ำเมื่อนำไปเผาไหม้
ซึ่งคุณสมบัตินี้เองที่ได้กลายมาเป็นชื่อของไฮโดรเจน ซึ่งเป็นภาษากรีก หมายถึง “ตัวก่อให้เกิดน้ำ” ที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน ไฮโดรเจนไร้สี ไร้กลิ่น เป็นอโลหะ ไร้รส ไม่มีพิษ และเป็นแก๊สไดอะตอมที่ไวไฟสูง มีสูตรโมเลกุลว่า H2
การผลิตไฮโดรเจน ในเชิงอุตสาหกรรม
การผลิตไฮโดรเจน ( Hydrogen generator ) ในเชิงอุตสาหกรรมมาจากการนำแก๊สธรรมชาติมาผ่านกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ (steam reforming) เป็นหลัก และจากวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่ต้องใช้พลังงานสูงกว่า เช่น การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ใช้สอยกันใกล้จุดผลิต กระบวนการเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ (นั่นคือไฮโดรแครกกิง) และการผลิตแอมโมเนีย ซึ่งส่วนใหญ่สำหรับตลาดปุ๋ย เป็นภาคที่มีการใช้ไฮโดรเจนมากที่สุด
คุณสมบัติ
การเผาไหม้
แก๊สไฮโดรเจน (ไดไฮโดรเจนหรือโมเลกุลไฮโดรเจน) ไวไฟสูงและจะเผาไหม้ในอากาศที่มีช่วงความเข้มข้นกว้างมากระหว่างร้อยละ 4 ถึง 75 โดยปริมาต เอนทัลปีของการเผาไหม้สำหรับไฮโดรเจนคือ -286 กิโลจูลต่อโมล (kJ/mol)
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) + 572 kJ (286 kJ/mol) [note 1]
แก๊สไฮโดรเจนก่อตัวเป็นสารผสมระเบิดกับอากาศหากมีความเข้มข้นร้อยละ 4-74 และกับคอลรีนหากมีความเข้มข้นร้อยละ 5-95 สารผสมนี้จะระเบิดขึ้นเองตามธรรมชาติเมื่อต้องประกายไฟ ความร้อนหรือแสงอาทิตย์ อุณหภูมิจุดระเบิดเองของไฮโดรเจน อุณหภูมิการติดไฟเองในอากาศ คือ 500 °C เปลวไฟไฮโดรเจน-ออกซิเจนบริสุทธิ์ปลดปล่อยแสงอัลตราไวโอเล็ตและแทบมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น
เปรียบเทียบได้จากเปลวไฟสีจางของเครื่องยนต์หลักกระสวยอวกาศ กับเปลวไฟที่มองเห็นได้ชัดเจนของจรวดเชื้อเพลิงแข็งกระสวยอวกาศ การตรวจจับการรั่วไหลของไฮโดรเจนที่กำลังเผาไหม้อาจต้องใช้อุปกรณ์ตรวจจับเปลวไฟ การรั่วไหลเช่นนี้อาจเป็นอันตรายได้มาก เรือเหาะฮินเดนบวร์กเป็นตัวอย่างของการเผาไหม้ไฮโดรเจน สาเหตุนั้นยังเป็นที่โต้เถียงกันอยู่ แต่เปลวไฟที่มองเห็นได้นั้นเป็นผลของวัตถุไวไฟในผิว
เพราะไฮโดรเจนลอยตัวในอากาศ เปลวไฟไฮโดรเจนจึงลอยขึ้นสูงอย่างรวดเร็วและก่อให้เกิดความเสียหายน้อยกว่าเปลวไฟไฮโดรคาร์บอนมาก ผู้โดยสารเรือเหาะฮินเดนบวร์กสองในสามรอดชีวิตจากเหตุไฟไหม้ และการเสียชีวิตจำนวนมากนั้นกลับเกิดจากการตกหรือเชื้อเพลิงดีเซลที่เผาไหม้มากกว่า
H2 ทำปฏิกิริยากับธาตุออกซิไดซ์ทุกชนิด ไฮโดรเจนสามารถเกิดปฏิกิริยาตามธรรมชาติอย่างรุนแรงที่อุณหภูมิห้องกับคลอรีนและฟลูออรีน เกิดเป็นเฮไลด์ของไฮโดรเจน คือ ไฮโดรเจนคลอไรด์กับไฮโดรเจนฟลูออไรด์ตามลำดับ ซึ่งมีศักยะเป็นกรดอันตราย[18]
การนำไปใช้ประโยชน์
การใช้งาน เครื่องผลิตแก๊สไฮโดรเจน (Hydrogen Gas Generator)
การผลิตและซ่อมแซมเครื่องประดับและอัญมนี เช่น สร้อยคอ แหวน กําไล แว่นสายตา และเครื่องประดับอื่นๆ ที่ทําจากโลหะมีค่าและอัญมณี
สําหรับการหลอม ให้เนื้อโลหะอ่อนตัวลง เพื่อเชิ่มชิ้นงานได้ง่ายยิ่งขึ้น
สําหรับสร้างและขัดกระจกอะคริลิก
ในอุตสาหกรรมแก้ว สําหรับการขัดเงาด้วยเปลวไฟ
งานทางทันตกรรม
งานซ่อมรถยนต์
งานทำเครื่องประดับ
การใช้งานในอุตสาหกรรมและส่วนบุคคลของ Hydrogen ในการผลิตเครื่องประดับมีหลายอย่าง (เช่น การปรับขนาดแหวน การซ่อมแซมโซ่ การดัดแปลงอัญมณี การแก้ไขง่ามที่เสียหาย และงานบัดกรีทั่วไปอื่นๆ
การหลอม
Hydrogen เหมาะสำหรับการหลอมโลหะ เมื่อหลอมโลหะจะได้รับความร้อนอย่างช้าๆจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดและเย็นลงอย่างช้าๆ กระบวนการนี้จะทำให้โลหะนิ่มลง ซึ่งสามารถขึ้นรูปและตัดได้ง่ายขึ้น
การแปรรูปแก้ว
Hydrogen มีประโยชน์สำหรับการปรับรูปร่างแก้วและการผสมสีในขณะที่สร้างแก้วที่แข็งแรงขึ้น
อุปกรณ์ทางการแพทย์และทันตกรรม
Hydrogen สามารถพบได้ในสำนักงานทันตกรรมและคลินิกเพราะใช้เชื้อเพลิงสะอาดและจะไม่ปนเปื้อนอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ละเอียดอ่อน เปลวไฟแบบละเอียดเหมาะสำหรับสิ่งของที่มีขนาดเล็กมาก เช่น อุปกรณ์ทันตกรรม ขดลวด และลวดตัวนำ
งานพลาสติก
Hydrogen สามารถใช้ขัดขอบแผ่นพลาสติกได้
แอปพลิเคชันอื่นๆ :
1.การซ่อมแซมและการผลิตเทอร์โมคัปเปิล
2.การหล่อขี้ผึ้ง
3.อุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้า
เครื่องผลิตแก๊ซไฮโดรเจน ( Hydrogen gas generator )
กระบวนการผลิตแก๊สไฮโดรเจน ( Hydrogen gas generator process )
Electrolysis of water คือ อิเล็กโทรไลซิส ซึ่งเป็นกระบวนการแยกอะตอมของน้ำ อะตอมของน้ำจะประกอบด้วยไฮโดรเจนสองส่วนและออกซิเจนหนึ่งส่วน การแยกกระทำได้โดยการผ่านกระแสไฟฟ้ากระแสตรงไปในน้ำผ่านขั้วบวกและขั้วลบ น้ำจะต้องประกอบด้วยสารอิเล็กโทรไลต์ (electrolyte) ที่มีไอออนเช่นเกลือหรือกรด ผลที่ได้ก็จะเป็นแก๊สออกซิเจนและไฮโดรเจน
ความปลอดภัยสูง ไม่ต้องเก็บแก๊สไว้ในถัง
ประหยัดค่าใช้จ่าย/ลดต้นทุนในการผลิต
การผลิตไฮโดรเจน ( Hydrogen generator)
ไฮโดรเจน ( Hydrogen ) เป็นธาตุเคมีที่มีเลขอะตอม 1 สัญลักษณ์ธาตุคือ H มีน้ำหนักอะตอมเฉลี่ย 1.00794 u ( 1.007825 u สำหรับไฮโดรเจน-1 ) ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เบาที่สุดและพบมากที่สุดในเอกภพ ซึ่งคิดเป็นมวลธาตุเคมีประมาณร้อยละ 75 ของเอกภพ ดาวฤกษ์ในลำดับหลักส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนในสถานะพลาสมา ธาตุไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหาได้ค่อนข้างยากบนโลก
ไอโซโทปที่พบมากที่สุดของไฮโดรเจน คือ โปรเทียม ( ชื่อพบใช้น้อย สัญลักษณ์ 1H ) ซึ่งมีโปรตอนหนึ่งตัวแต่ไม่มีนิวตรอน ในสารประกอบไอออนิก โปรเทียมสามารถรับประจุลบ (แอนไอออนซึ่งมีชื่อว่า ไฮไดรด์ และเขียนสัญลักษณ์ได้เป็น H-) หรือกลายเป็นสปีซีประจุบวก H+ ก็ได้ แคตไอออนหลังนี้เสมือนว่ามีเพียงโปรตอนหนึ่งตัวเท่านั้น แต่ในความเป็นจริง แคตไอออนไฮโดรเจนในสารประกอบไอออนิกเกิดขึ้นเป็นสปีซีที่ซับซ้อนกว่าเสมอ
ไฮโดรเจนเกิดเป็นสารประกอบกับธาตุส่วนใหญ่และพบในน้ำและสารประกอบอินทรีย์ส่วนมาก ไฮโดรเจนเป็นส่วนสำคัญในการศึกษาเคมีกรด-เบส โดยมีหลายปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนโปรตอนระหว่างโมเลกุลละลายได้ เพราะเป็นอะตอมที่เรียบง่ายที่สุดเท่าที่ทราบ อะตอมไฮโดรเจนจึงได้ใช้ในทางทฤษฎี ตัวอย่างเช่น เนื่องจากเป็นอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเพียงชนิดเดียวที่มีผลเฉลยเชิงวิเคราะห์ของสมการชเรอดิงเงอร์ การศึกษาการพลังงานและพันธะของอะตอมไฮโดรเจนได้มีบทบาทสำคัญในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม
มีการสังเคราะห์แก๊สไฮโดรเจนขึ้นเป็นครั้งแรกในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 16 โดยการผสมโลหะกับกรดแก่ ระหว่าง ค.ศ. 1766-81 เฮนรี คาเวนดิชเป็นคนแรกที่สังเกตพบว่า แก๊สไฮโดรเจนเป็นสสารชนิดหนึ่งต่างหาก[8] และจะให้น้ำเมื่อนำไปเผาไหม้ ซึ่งคุณสมบัตินี้เองที่ได้กลายมาเป็นชื่อของไฮโดรเจน ซึ่งเป็นภาษากรีก หมายถึง “ตัวก่อให้เกิดน้ำ” ที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน ไฮโดรเจนไร้สี ไร้กลิ่น เป็นอโลหะ ไร้รส ไม่มีพิษ และเป็นแก๊สไดอะตอมที่ไวไฟสูง มีสูตรโมเลกุลว่า H2
การผลิตไฮโดรเจน ในเชิงอุตสาหกรรม
การผลิตไฮโดรเจน ( Hydrogen generator ) ในเชิงอุตสาหกรรมมาจากการนำแก๊สธรรมชาติมาผ่านกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ (steam reforming) เป็นหลัก และจากวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่ต้องใช้พลังงานสูงกว่า เช่น การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ใช้สอยกันใกล้จุดผลิต กระบวนการเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ (นั่นคือไฮโดรแครกกิง) และการผลิตแอมโมเนีย ซึ่งส่วนใหญ่สำหรับตลาดปุ๋ย เป็นภาคที่มีการใช้ไฮโดรเจนมากที่สุด
คุณสมบัติ
การเผาไหม้
แก๊สไฮโดรเจน (ไดไฮโดรเจนหรือโมเลกุลไฮโดรเจน) ไวไฟสูงและจะเผาไหม้ในอากาศที่มีช่วงความเข้มข้นกว้างมากระหว่างร้อยละ 4 ถึง 75 โดยปริมาต เอนทัลปีของการเผาไหม้สำหรับไฮโดรเจนคือ -286 กิโลจูลต่อโมล (kJ/mol)
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) + 572 kJ (286 kJ/mol) [note 1]
แก๊สไฮโดรเจนก่อตัวเป็นสารผสมระเบิดกับอากาศหากมีความเข้มข้นร้อยละ 4-74 และกับคอลรีนหากมีความเข้มข้นร้อยละ 5-95 สารผสมนี้จะระเบิดขึ้นเองตามธรรมชาติเมื่อต้องประกายไฟ ความร้อนหรือแสงอาทิตย์ อุณหภูมิจุดระเบิดเองของไฮโดรเจน อุณหภูมิการติดไฟเองในอากาศ คือ 500 °C เปลวไฟไฮโดรเจน-ออกซิเจนบริสุทธิ์ปลดปล่อยแสงอัลตราไวโอเล็ตและแทบมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น
เปรียบเทียบได้จากเปลวไฟสีจางของเครื่องยนต์หลักกระสวยอวกาศ กับเปลวไฟที่มองเห็นได้ชัดเจนของจรวดเชื้อเพลิงแข็งกระสวยอวกาศ การตรวจจับการรั่วไหลของไฮโดรเจนที่กำลังเผาไหม้อาจต้องใช้อุปกรณ์ตรวจจับเปลวไฟ การรั่วไหลเช่นนี้อาจเป็นอันตรายได้มาก เรือเหาะฮินเดนบวร์กเป็นตัวอย่างของการเผาไหม้ไฮโดรเจน สาเหตุนั้นยังเป็นที่โต้เถียงกันอยู่ แต่เปลวไฟที่มองเห็นได้นั้นเป็นผลของวัตถุไวไฟในผิวของเรือ[16] เพราะไฮโดรเจนลอยตัวในอากาศ เปลวไฟไฮโดรเจนจึงลอยขึ้นสูงอย่างรวดเร็วและก่อให้เกิดความเสียหายน้อยกว่าเปลวไฟไฮโดรคาร์บอนมาก ผู้โดยสารเรือเหาะฮินเดนบวร์กสองในสามรอดชีวิตจากเหตุไฟไหม้ และการเสียชีวิตจำนวนมากนั้นกลับเกิดจากการตกหรือเชื้อเพลิงดีเซลที่เผาไหม้มากกว่า
H2 ทำปฏิกิริยากับธาตุออกซิไดซ์ทุกชนิด ไฮโดรเจนสามารถเกิดปฏิกิริยาตามธรรมชาติอย่างรุนแรงที่อุณหภูมิห้องกับคลอรีนและฟลูออรีน เกิดเป็นเฮไลด์ของไฮโดรเจน คือ ไฮโดรเจนคลอไรด์กับไฮโดรเจนฟลูออไรด์ตามลำดับ ซึ่งมีศักยะเป็นกรดอันตราย[18]
การนำไปใช้ประโยชน์
การใช้งาน เครื่องผลิตแก๊สไฮโดรเจน (Hydrogen Gas Generator)
การผลิตและซ่อมแซมเครื่องประดับและอัญมนี เช่น สร้อยคอ แหวน กําไล แว่นสายตา และเครื่องประดับอื่นๆ ที่ทําจากโลหะมีค่าและอัญมณี
สําหรับการหลอม ให้เนื้อโลหะอ่อนตัวลง เพื่อเชิ่มชิ้นงานได้ง่ายยิ่งขึ้น
สําหรับสร้างและขัดกระจกอะคริลิก
ในอุตสาหกรรมแก้ว สําหรับการขัดเงาด้วยเปลวไฟ
งานทางทันตกรรม
งานซ่อมรถยนต์
งานทำเครื่องประดับ
การใช้งานในอุตสาหกรรมและส่วนบุคคลของ Hydrogen ในการผลิตเครื่องประดับมีหลายอย่าง (เช่น การปรับขนาดแหวน การซ่อมแซมโซ่ การดัดแปลงอัญมณี การแก้ไขง่ามที่เสียหาย และงานบัดกรีทั่วไปอื่นๆ
การหลอม
Hydrogen เหมาะสำหรับการหลอมโลหะ เมื่อหลอมโลหะจะได้รับความร้อนอย่างช้าๆจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดและเย็นลงอย่างช้าๆ กระบวนการนี้จะทำให้โลหะนิ่มลง ซึ่งสามารถขึ้นรูปและตัดได้ง่ายขึ้น
การแปรรูปแก้ว
Hydrogen มีประโยชน์สำหรับการปรับรูปร่างแก้วและการผสมสีในขณะที่สร้างแก้วที่แข็งแรงขึ้น
อุปกรณ์ทางการแพทย์และทันตกรรม
Hydrogen สามารถพบได้ในสำนักงานทันตกรรมและคลินิกเพราะใช้เชื้อเพลิงสะอาดและจะไม่ปนเปื้อนอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ละเอียดอ่อน เปลวไฟแบบละเอียดเหมาะสำหรับสิ่งของที่มีขนาดเล็กมาก เช่น อุปกรณ์ทันตกรรม ขดลวด และลวดตัวนำ
งานพลาสติก
Hydrogen สามารถใช้ขัดขอบแผ่นพลาสติกได้
แอปพลิเคชันอื่นๆ :
1.การซ่อมแซมและการผลิตเทอร์โมคัปเปิล
2.การหล่อขี้ผึ้ง
3.อุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้า
เครื่องผลิตแก๊ซไฮโดรเจน ( Hydrogen gas generator )
กระบวนการผลิตแก๊สไฮโดรเจน ( Hydrogen gas generator process )
Electrolysis of water คือ อิเล็กโทรไลซิส ซึ่งเป็นกระบวนการแยกอะตอมของน้ำ อะตอมของน้ำจะประกอบด้วยไฮโดรเจนสองส่วนและออกซิเจนหนึ่งส่วน การแยกกระทำได้โดยการผ่านกระแสไฟฟ้ากระแสตรงไปในน้ำผ่านขั้วบวกและขั้วลบ น้ำจะต้องประกอบด้วยสารอิเล็กโทรไลต์ (electrolyte) ที่มีไอออนเช่นเกลือหรือกรด ผลที่ได้ก็จะเป็นแก๊สออกซิเจนและไฮโดรเจน
ความปลอดภัยสูง ไม่ต้องเก็บแก๊สไว้ในถัง
ประหยัดค่าใช้จ่าย/ลดต้นทุนในการผลิต
การผลิตไฮโดรเจน ( Hydrogen generator)
ไฮโดรเจน ( Hydrogen ) เป็นธาตุเคมีที่มีเลขอะตอม 1 สัญลักษณ์ธาตุคือ H มีน้ำหนักอะตอมเฉลี่ย 1.00794 u ( 1.007825 u สำหรับไฮโดรเจน-1 ) ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เบาที่สุดและพบมากที่สุดในเอกภพ ซึ่งคิดเป็นมวลธาตุเคมีประมาณร้อยละ 75 ของเอกภพ ดาวฤกษ์ในลำดับหลักส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนในสถานะพลาสมา ธาตุไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหาได้ค่อนข้างยากบนโลก
ไอโซโทปที่พบมากที่สุดของไฮโดรเจน คือ โปร เทียม ( ชื่อพบใช้น้อย สัญลักษณ์ 1H ) ซึ่งมีโปรตอนหนึ่งตัวแต่ไม่มีนิวตรอน ในสารประกอบไอออนิก โปรเทียมสามารถรับประจุลบ (แอนไอออนซึ่งมีชื่อว่า ไฮไดรด์ และเขียนสัญลักษณ์ได้เป็น H-) หรือกลายเป็นสปีซีประจุบวก H+ ก็ได้ แคตไอออนหลังนี้เสมือนว่ามีเพียงโปรตอนหนึ่งตัวเท่านั้น แต่ในความเป็นจริง แคตไอออนไฮโดรเจนในสารประกอบไอออนิกเกิดขึ้นเป็นสปีซีที่ซับซ้อนกว่าเสมอ ไฮโดรเจนเกิดเป็นสารประกอบกับธาตุส่วนใหญ่และพบในน้ำและสารประกอบอินทรีย์ส่วนมาก
ไฮโดรเจนเป็นส่วนสำคัญในการศึกษาเคมีกรด-เบส โดยมีหลายปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนโปรตอนระหว่างโมเลกุลละลายได้ เพราะเป็นอะตอมที่เรียบง่ายที่สุดเท่าที่ทราบ อะตอมไฮโดรเจนจึงได้ใช้ในทางทฤษฎี ตัวอย่างเช่น เนื่องจากเป็นอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเพียงชนิดเดียวที่มีผลเฉลยเชิงวิเคราะห์ของสมการชเรอดิงเงอร์ การศึกษาการพลังงานและพันธะของอะตอมไฮโดรเจนได้มีบทบาทสำคัญในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม
มีการสังเคราะห์แก๊สไฮโดรเจนขึ้นเป็นครั้งแรกในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 16 โดยการผสมโลหะกับกรดแก่ ระหว่าง ค.ศ. 1766-81 เฮนรี คาเวนดิชเป็นคนแรกที่สังเกตพบว่า แก๊สไฮโดรเจนเป็นสสารชนิดหนึ่งต่างหาก[8] และจะให้น้ำเมื่อนำไปเผาไหม้ ซึ่งคุณสมบัตินี้เองที่ได้กลายมาเป็นชื่อของไฮโดรเจน ซึ่งเป็นภาษากรีก หมายถึง “ตัวก่อให้เกิดน้ำ” ที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน ไฮโดรเจนไร้สี ไร้กลิ่น เป็นอโลหะ ไร้รส ไม่มีพิษ และเป็นแก๊สไดอะตอมที่ไวไฟสูง มีสูตรโมเลกุลว่า H2
การผลิตไฮโดรเจน ในเชิงอุตสาหกรรม
การผลิตไฮโดรเจน ( Hydrogen generator ) ในเชิงอุตสาหกรรมมาจากการนำแก๊สธรรมชาติมาผ่านกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ (steam reforming) เป็นหลัก และจากวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่ต้องใช้พลังงานสูงกว่า เช่น การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ใช้สอยกันใกล้จุดผลิต กระบวนการเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ (นั่นคือไฮโดรแครกกิง) และการผลิตแอมโมเนีย ซึ่งส่วนใหญ่สำหรับตลาดปุ๋ย เป็นภาคที่มีการใช้ไฮโดรเจนมากที่สุด
คุณสมบัติ
การเผาไหม้
แก๊สไฮโดรเจน (ไดไฮโดรเจนหรือโมเลกุลไฮโดรเจน) ไวไฟสูงและจะเผาไหม้ในอากาศที่มีช่วงความเข้มข้นกว้างมากระหว่างร้อยละ 4 ถึง 75 โดยปริมาต เอนทัลปีของการเผาไหม้สำหรับไฮโดรเจนคือ -286 กิโลจูลต่อโมล (kJ/mol)
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) + 572 kJ (286 kJ/mol) [note 1]
แก๊สไฮโดรเจนก่อตัวเป็นสารผสมระเบิดกับอากาศหากมีความเข้มข้นร้อยละ 4-74 และกับคอลรีนหากมีความเข้มข้นร้อยละ 5-95 สารผสมนี้จะระเบิดขึ้นเองตามธรรมชาติเมื่อต้องประกายไฟ ความร้อนหรือแสงอาทิตย์ อุณหภูมิจุดระเบิดเองของไฮโดรเจน
อุณหภูมิการติดไฟเองในอากาศ คือ 500 °C เปลวไฟไฮโดรเจน-ออกซิเจนบริสุทธิ์ปลดปล่อยแสงอัลตราไวโอเล็ตและแทบมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น เปรียบเทียบได้จากเปลวไฟสีจางของเครื่องยนต์หลักกระสวยอวกาศ กับเปลวไฟที่มองเห็นได้ชัดเจนของจรวดเชื้อเพลิงแข็งกระสวยอวกาศ
การตรวจจับการรั่วไหลของไฮโดรเจนที่กำลังเผาไหม้อาจต้องใช้อุปกรณ์ตรวจจับเปลวไฟ การรั่วไหลเช่นนี้อาจเป็นอันตรายได้มาก เรือเหาะฮินเดนบวร์กเป็นตัวอย่างของการเผาไหม้ไฮโดรเจน สาเหตุนั้นยังเป็นที่โต้เถียงกันอยู่ แต่เปลวไฟที่มองเห็นได้นั้นเป็นผลของวัตถุไวไฟในผิวของเรือ[16] เพราะไฮโดรเจนลอยตัวในอากาศ เปลวไฟไฮโดรเจนจึงลอยขึ้นสูงอย่างรวดเร็วและก่อให้เกิดความเสียหายน้อยกว่าเปลวไฟไฮโดรคาร์บอนมาก ผู้โดยสารเรือเหาะฮินเดนบวร์กสองในสามรอดชีวิตจากเหตุไฟไหม้ และการเสียชีวิตจำนวนมากนั้นกลับเกิดจากการตกหรือเชื้อเพลิงดีเซลที่เผาไหม้มากกว่า
H2 ทำปฏิกิริยากับธาตุออกซิไดซ์ทุกชนิด ไฮโดรเจนสามารถเกิดปฏิกิริยาตามธรรมชาติอย่างรุนแรงที่อุณหภูมิห้องกับคลอรีนและฟลูออรีน เกิดเป็นเฮไลด์ของไฮโดรเจน คือ ไฮโดรเจนคลอไรด์กับไฮโดรเจนฟลูออไรด์ตามลำดับ ซึ่งมีศักยะเป็นกรดอันตราย[18]
การนำไปใช้ประโยชน์
การใช้งาน เครื่องผลิตแก๊สไฮโดรเจน
(Hydrogen Gas Generator)
การผลิตและซ่อมแซมเครื่องประดับและอัญมนี เช่น สร้อยคอ แหวน กําไล แว่นสายตา และเครื่องประดับอื่นๆ ที่ทําจากโลหะมีค่าและอัญมณี
สําหรับการหลอม ให้เนื้อโลหะอ่อนตัวลง เพื่อเชิ่มชิ้นงานได้ง่ายยิ่งขึ้น
สําหรับสร้างและขัดกระจกอะคริลิก
ในอุตสาหกรรมแก้ว สําหรับการขัดเงาด้วยเปลวไฟ
งานทางทันตกรรม
งานซ่อมรถยนต์
งานทำเครื่องประดับ
การใช้งานในอุตสาหกรรมและส่วนบุคคลของ Hydrogen ในการผลิตเครื่องประดับมีหลายอย่าง (เช่น การปรับขนาดแหวน การซ่อมแซมโซ่ การดัดแปลงอัญมณี การแก้ไขง่ามที่เสียหาย และงานบัดกรีทั่วไปอื่นๆ
การหลอม
Hydrogen เหมาะสำหรับการหลอมโลหะ เมื่อหลอมโลหะจะได้รับความร้อนอย่างช้าๆจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดและเย็นลงอย่างช้าๆ กระบวนการนี้จะทำให้โลหะนิ่มลง ซึ่งสามารถขึ้นรูปและตัดได้ง่ายขึ้น
การแปรรูปแก้ว
Hydrogen มีประโยชน์สำหรับการปรับรูปร่างแก้วและการผสมสีในขณะที่สร้างแก้วที่แข็งแรงขึ้น
อุปกรณ์ทางการแพทย์และทันตกรรม
Hydrogen สามารถพบได้ในสำนักงานทันตกรรมและคลินิกเพราะใช้เชื้อเพลิงสะอาดและจะไม่ปนเปื้อนอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ละเอียดอ่อน เปลวไฟแบบละเอียดเหมาะสำหรับสิ่งของที่มีขนาดเล็กมาก เช่น อุปกรณ์ทันตกรรม ขดลวด และลวดตัวนำ
งานพลาสติก
Hydrogen สามารถใช้ขัดขอบแผ่นพลาสติกได้
แอปพลิเคชันอื่นๆ :
1.การซ่อมแซมและการผลิตเทอร์โมคัปเปิล
2.การหล่อขี้ผึ้ง
3.อุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้า
เครื่องผลิตแก๊ซไฮโดรเจน ( Hydrogen gas generator )
กระบวนการผลิตแก๊สไฮโดรเจน ( Hydrogen gas generator process )
Electrolysis of water คือ อิเล็กโทรไลซิส ซึ่งเป็นกระบวนการแยกอะตอมของน้ำ อะตอมของน้ำจะประกอบด้วยไฮโดรเจนสองส่วนและออกซิเจนหนึ่งส่วน การแยกกระทำได้โดยการผ่านกระแสไฟฟ้ากระแสตรงไปในน้ำผ่านขั้วบวกและขั้วลบ น้ำจะต้องประกอบด้วยสารอิเล็กโทรไลต์ (electrolyte)
ที่มีไอออนเช่นเกลือหรือกรด ผลที่ได้ก็จะเป็นแก๊สออกซิเจนและไฮโดรเจนความปลอดภัยสูง ไม่ต้องเก็บแก๊สไว้ในถัง ประหยัดค่าใช้จ่าย/ลดต้นทุนในการผลิต
