KHÍ HIDRO (HYDROGEN) LÀ GÌ? PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG

Khí hidro (hydrogen) là gì, các tính chất của loại khí này là gì, phương pháp sản xuất ra sao và ứng dụng trong những lĩnh vực gì? Cùng tìm hiểu qua bài viết sau.

Khí Hidro Hay Hydrogen Là Gì?

Khí hidro là gì? Hydrogen là gì? Thực chất, hydrogen chính là tên tiếng anh của khí hidro. Hidro là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Với vị trí số 1 trong bảng tuần hoàn, hydro (hydrogen) có nguyên tử khối bằng 1 đvC. Do đó, nó chỉ chứa một proton và một nơtron.

Trước đây, hydro (hydrogen) còn được gọi là khinh khí, bởi vì nó là nguyên tố nhẹ nhất và tồn tại ở thể khí. Sự tồn tại của hidro góp phần hỗ trợ cho đời sống của con người rất nhiều.

Lần Đầu Khí Hidro (Hydrogen) Được Tìm Thấy?

Hydro (hydrogen) được phát hiện như một chất riêng biệt lần đầu tiên vào năm 1766 bởi Henry Cavendish, và đặt tên khí từ phản ứng kim từ phản ứng kim loại – acid là “khí có thể cháy”. Năm 1781, phát hiện ra rằng khí này tạo ra nước khi đốt.

Năm 1783, Antoine lavoisier đã đặt tên cho nguyên tố này và chứng minh nước được tạo ra từ hydro (hydrogen) và oxi. Sau đó, ông và Laplace đã lặp lại thí nghiệm phát hiện của Cavendish thì nước được tạo ra khi hidro bị đốt cháy.

Thành Phần Cấu Tạo Hóa Học Và Tính Chất Của Khí Hidro (Hydrogen)

Khí hidro (hydrogen) có cấu tạo như thế nào và mang tính chất gì? Ở điều kiện bình thường các nguyên tử hidro kết hợp với nhau tạo thành phân tử khí hidro với hai nguyên tử H2.

Khí hidro (hydrogen) là một chất khí lưỡng nguyên tử không màu, không mùi, không vị và là một phi kim ở điều kiện tiêu chuẩn.

Trạng thái tự nhiên của khí Hidro (hydrogen)

Trong tự nhiên hydro (hydrogen) tồn tại ở những dạng gì? Đây là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, chiếm khoảng 75% tổng khối lượng vũ trụ và trên 90% tổng số nguyên tử.

Trên trái đất, hidro nguyên tố tồn tại tự nhiên tương đối hiếm, do khí hydro (hydrogen) nhẹ, lực hấp dẫn trái đất không đủ mạnh để giữ chúng khỏi thoát ra ngoài không gian. Do đó, hydro (hydrogen) chủ yếu tồn tại dưới dạng nguyên tử trong tầng cao của khí quyển trái đất.

Hydro (hydrogen) là nguyên tố phổ biến thứ 3 trên bề mặt trái đất, chủ yếu ở dạng hợp chất hóa học với các nguyên tố khác như nước, hydrocarbon. Hidro do một số vi khuẩn và tảo tạo ra là thành phần tự nhiên của trung tiện. Các nguồn khác gồm phần lớn các các hợp chất hữu cơ, than, nhiên liệu hóa thạch và khí tự nhiên.

Tính chất vật lí của khí Hidro (hydrogen)

Tính chất vật lý của hidro (hydrogen) là gì? Nó là chất khí không màu, không mùi, không vị, không độc hại và dễ cháy khi ở nhiệt độ không khí và áp lực. Nhiệt cháy cao nhất trong các loại nhiên liệu thiên nhiên.

Ngọn lửa khi đốt cháy hidro (hydrogen) trong không khí có màu xanh nhạt, nó gần như vô hình. Vì cấu tạo của H2 không chứa bất cứ nguyên tố nào khác như cacbon, lưu huỳnh… nên sản phẩm cháy của nó chỉ là nước. Do đó khí hidro được đánh giá là nhiên liệu sạch lý tưởng.

Khí hidro nhẹ hơn không khí bao nhiêu lần

Khối lượng phân tử trung bình của không khí là 29, trong khi phân tử khối của khí hidro (hydrogen) chỉ là 2. Do đó, khí này nhẹ hơn không khí 14,5 lần. Chính vì vậy, một trong những ứng dụng đầu tiên của nó là dùng trong khinh khí cầu.

Tính chất hóa học

Hydro (hydrogen) có tính chất hóa học gì? Do chỉ có một electron nên nó có thể kết hợp nhanh chóng với các nguyên tử khác để tạo thành hợp chất mới. Liên kết H-H của phân tử khí hidro (hydrogen) khá là yếu.

Chính vì liên kết yếu này, hydro (hydrogen) có thể bị oxy hóa nhanh chóng nếu bắt gặp nguyên tố oxi. Và vì vậy, H2 rất dễ dàng bốc cháy.

Quá trình cháy của hydro (hydrogen) với oxi sinh ra nguồn năng lượng nhiệt vô cùng lớn và tạo thành hợp chất mới – Nước (H2O).Vì vậy H2 được sử dụng làm nguyên liệu cho tàu vũ trụ có thể phóng thành công ra bên ngoài không gian của Trái Đất.

Ngoài tính cháy, hidro (hydrogen) còn có tính khử. Nó có thể phản ứng với oxi, oxit kim loại. Đây là phản ứng tỏa nhiệt và là phản ứng khá đặc trưng của H2.

Cách Làm Hay Sản Xuất Khí Hydro (Hydrogen) Ra Sao?

Dùng cách gì để sản xuất ra hydro (hydrogen)? Có nhiều cách khác nhau, chẳng hạn: cho hơi nước qua than nóng đỏ, dùng nhiệt phân hủy hydrocarbon, thu từ phản ứng giữa các bazơ mạnh (kiểm) trong dung dịch với nhôm, điện phân nước hoặc khử từ axit loãng và một kim loại (có khả năng đẩy H2 từ axit) nào đó.

Ở quy mô phòng thí nghiệm, hidro (hydrogen) được điều chế bằng phản ứng của axit và kim loại, như kẽm chẳng hạn. Trong khi ở quy mô công nghiệp, người ta thường điều chế H2 từ khí thiên nhiên.

Phương pháp điện phân nước tuy đơn giản, nhưng trước đây, do phương pháp này không kinh tế khi dùng sản xuất hàng loạt nên ít dùng trong công nghiệp. Ngày nay, trong các thiết bị tạo khí hydro (hydrogen) cho phòng thí nghiệm, điện phân nước lại được sử dụng rộng rãi.

Thiết bị tạo khí hydro (hydrogen generator) NM-H2 Plus và PG-H2 Plus hãng Young In Chromass Hàn Quốc sử dụng công nghệ mới nhất – màng điện phân (PEM) – sản xuất H2 có độ tinh khiết cao. Thiết bị có tính năng xếp tầng độc đáo cho phép kết nối tối đa đến 32 thiết bị theo chuỗi với tốc độ dòng chảy lên đến 32 L/phút (NM-H2 plus) và 20 L/phút với PG-H2 Plus.

Hydro được sản xuất bằng cách dùng nước cất hoặc nước khử ion từ quá trình thủy phân, qua màng polyme. Sự phân ly điện phân tách nước thành hai thành phần chính. Đó là H2 sẵn sàng để sử dụng trong phân tích và oxi được thải vào không khí. Không sử dụng axit hoặc dung dịch kiềm, an toàn và thân thiện với môi trường.

Ứng Dụng Của Khí Hidro (hydrogen)

Khí hidro được dùng trong những lĩnh vực gì? Cần lưu ý gì về chất lượng khi sử dụng? Nội dung sau sẽ làm rõ những điểm này.

Sử dụng trong công nghiệp

Trong công nghiệp, khí hidro (hydrogen) được dùng ứng dụng trong những lĩnh vực gì?

Nguyên liệu cho động cơ. Khi cháy, khí H2 sinh ra lượng nhiệt rất lớn, gấp nhiều lần so với các nguyên liệu khác như xăng, dầu. Chính vì vậy, khí hidro được sử dụng làm nhiên liệu chính cho các động cơ. Chẳng hạn như: khí hidro dùng làm nhiên liệu cho động cơ xe ô tô, tên lửa, máy bay…

Ngoài ra, khí H2 còn được sử dụng trong các ngành như lọc dầu, sản xuất amoniac, sản xuất metanol và sản xuất thép. Trong sản xuất điện, khí này cũng là lựa chọn hàng đầu để lưu trữ năng lượng tái tạo.

Khinh khí cầu: với khối lượng phân tử rất nhẹ H2 còn được sử dụng làm nguyên liệu để bơm vào quả khinh khí cầu, bóng thám hiểm, hay bơm vào quả bóng bay.

Với xu hướng tìm kiếm một nguồn năng lượng sạch, an toàn và giá cả phải chăng. H2 được đánh giá là nguồn năng lượng tương lai thay thế cho các nguồn năng lượng truyền thống như xăng, dầu.

Sử dụng trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, H2 được dùng làm gì? Nó được dùng làm chất xúc tác, chất điều chế, làm khí mang trong sắc ký khí và nhiều phương pháp phân tích khác…

Sự quan trọng của chất lượng của khí hidro (hydrogen)

Độ tinh khiết chính là yếu tố quan trọng đánh giá chất lượng của khí hidro (hydrogen). Nó đóng vai trò quyết định, ảnh hưởng đến hiệu quả cũng như sự an toàn trong sử dụng.

Độ tinh khiết là gì? Nó thể hiện mức độ lẫn các chất khác trong khí hidro. Độ tinh khiết càng cao, chứng tỏ tỉ lệ lẫn tạp chất càng thấp. Việc lẫn tạp chất sẽ dẫn đến giảm hiệu quả của các phản ứng xúc tác, quá trình cháy sinh nhiệt và thậm chí có thể gây tai nạn nếu lẫn các khí dễ gây cháy nổ.

Tùy thuộc vào ứng dụng và mục đích sử dụng của người sử dụng có thể chọn độ tinh khiết phù hợp. Các loại bình khí hidro phổ biến trên thị trường thông thường ở mức: 99.99%, 99.995%, 99.999%. Với thiết bị tạo khí hidro NM H2 Plus và PG H2 Plus có thể cho độ tinh khiết lên đến 99.99996%, đáp ứng cho các ứng dụng trong phòng thí nghiệm.

Dùng trong chăm sóc sức khỏe con người

Trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, hidro đóng vai trò gì? Hidro là sản phẩm được tạo ra do quá trình điện phân thông qua ion hóa. Do đó, nó có khả năng chống lại quá trình oxy hóa diễn ra mạnh mẽ trong cơ thể con người dựa trên cơ chế trung hòa các gốc tự do.

Người ta thường hòa tan hidro vào trong nước và dầu để nó có thể đi vào sâu bên trong các tế bào của cơ thể hết sức dễ dàng. Các tế bào đang bị suy yếu bởi các tác nhân gây bệnh sẽ được nó trung hòa oxy hóa một cách triệt để. Nhờ vậy, nó giúp ích cho quá trình đánh bại các mầm bệnh có khả năng gây ung thư.

Cũng theo cơ chế đó, hydrogen hoạt tính đi vào cơ thể sẽ phá vỡ các phản ứng oxy hóa. Từ đó, giúp cải thiện và làm giảm quá trình lão hóa làn da của con người, cho bạn làn da trắng, căng và mịn màng hơn,.

Hít khí hidro có độc không?

Khí hidro không độc, nhưng nếu có chứa các tạp chất hoặc để hidro phản ứng với các chất khác thì có thể tạo ra các sản phẩm gây độc hại. Vì nhiều lợi ích mang lại cho sức khỏe, nên người ta đã tìm nhiều cách đưa hidro vào cơ thể. Trong đó, hít khí hidro là phương pháp hiệu quả nhất.

Hãy liên hệ chúng tôi để được tư vấn cụ thể.   

CÔNG TY TNHH BETA TECHNOLOGY

Số nhà 17, Đường số 12, Khu dân cư Cityland Park Hills, Phường 10, Quận Gò Vấp, TP Hồ Chí Minh

0286 2727 095 – 0286 2761 581

0903 042 747 – Mr. Trung

[email protected]

https://betatechco.com/ – https://thinghiemxangdau.vn/ – https://thietbihoanghiem.com/

Theo dõi các tin tức mới cập nhật thường xuyên của BETA tại các kênh sau: