El ไฮโดรเจน เป็นหนึ่งในองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญและอุดมสมบูรณ์ที่สุดในดาราจักร 84% ของสสารที่มองเห็นได้ทั้งหมด เป็นที่ยอมรับในระดับสากลใน ตารางธาตุ ด้วยสัญลักษณ์ H และมีเลขอะตอมเป็น 1ซึ่งทำให้เป็นองค์ประกอบที่ง่ายที่สุด ต่อไปเราจะสำรวจเชิงลึก ไฮโดรเจนคืออะไร และมีผลกระทบต่อทั้งชีวิตและกระบวนการทางอุตสาหกรรมอย่างไร
ไฮโดรเจนคืออะไร?
ไฮโดรเจนคือ ธาตุที่เบาที่สุดและอุดมสมบูรณ์ที่สุดในจักรวาล- ในสถานะบริสุทธิ์จะเป็นก๊าซไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และรสจืด แม้ว่าจะมีไฮโดรเจนอยู่มากมายในจักรวาลก็ตาม แทบจะไม่พบบนโลกในรูปแบบธาตุ- บนโลกของเราส่วนใหญ่จะปรากฏร่วมกับองค์ประกอบอื่น ๆ เช่นในกรณีของน้ำ (H2O) ภายในอากาศที่เราหายใจหรือในสิ่งมีชีวิต
ไฮโดรเจนมีไอโซโทปที่รู้จักสามชนิด: โปรเทียมซึ่งประกอบไปด้วยไฮโดรเจนส่วนใหญ่ในธรรมชาติ (>99,98%); ดิวทีเรียมซึ่งมีน้อยมาก (0,02%); และ ไอโซโทปซึ่งพบได้ในปริมาณน้อยมากและเกิดจากกระบวนการนิวเคลียร์เป็นหลัก อย่างหลังนี้มีความเกี่ยวข้องกับการวิจัยนิวเคลียร์ที่ประยุกต์กับพลังงาน
นอกจากจะมีความจำเป็นในการสร้าง น้ำ y วัสดุอินทรีย์ไฮโดรเจนมีผลกระทบต่อพลังงานซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนการวิจัยในอนาคต เวกเตอร์พลังงาน ที่สำคัญต่อสังคมของเรา
วัฏจักรของไฮโดรเจนเป็นอย่างไร?
วัฏจักรไฮโดรเจนเป็นส่วนสำคัญของ วัฏจักรของน้ำโดยที่องค์ประกอบนี้เป็นกุญแจสำคัญในการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ วงจรนี้ขับเคลื่อนโดย พลังงานแสงอาทิตย์ และ แรงโน้มถ่วงยอมให้น้ำไหลจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง เคลื่อนที่ไปมาระหว่างมหาสมุทร ชั้นบรรยากาศ ดิน และสิ่งมีชีวิต
ต่อไปนี้เป็นกระบวนการหลักของวัฏจักรของน้ำ ซึ่งเกี่ยวข้องกับไฮโดรเจน และมีส่วนช่วยในการรักษาสมดุลของน้ำและพลังงานของโลก:
- การระเหย: น้ำของเหลวกลายเป็นไอเนื่องจากพลังงานของดวงอาทิตย์ กระบวนการนี้ไม่เพียงเกิดขึ้นในมหาสมุทร ทะเลสาบ และแม่น้ำเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นในการคายน้ำของพืชและเหงื่อของสัตว์ด้วย
- การควบแน่น: ไอน้ำจะเย็นตัวลงเมื่อมันลอยขึ้นและก่อตัวเป็นหยดเล็กๆ ที่มองเห็นได้ในรูปของเมฆ กระบวนการนี้จำเป็นต่อการก่อตัวของฝน
- การเร่งรัด: เกิดขึ้นเมื่อหยดน้ำในเมฆเย็นลงและรวมตัวกันจนมีขนาดใหญ่ขึ้นจนตกลงมาเป็นฝนหรือหิมะ
- การแทรกซึม: ครั้งหนึ่งบนโลก น้ำจะซึมเข้าสู่ดินและเติมชั้นหินอุ้มน้ำใต้ดิน
- ไหลบ่า: เมื่อน้ำไหลผ่านพื้นผิวโลก มันจะไหลลงสู่แม่น้ำและทะเล ปิดวงจรและเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง
วัฏจักรนี้เป็นกุญแจสำคัญในการจัดหาและการเคลื่อนย้ายน้ำบนโลก ทำให้มั่นใจได้ว่าแหล่งน้ำจะมีอยู่จริง เช่น พืช, animales y เป็นมนุษย์.
มันเข้าสู่ร่างกายของเราได้อย่างไร?
ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบสำคัญที่เราต้องการสำหรับสุขภาพภายในของเรา แม้ว่าไฮโดรเจนจะขาดแคลนในสถานะก๊าซบนโลก แต่เราบริโภคไฮโดรเจนในรูปของ น้ำ (น้ำ2O) ร่างกายของเราประกอบด้วยประมาณ น้ำ 70%ทำให้เป็นสารอาหารที่สำคัญ
ไฮโดรเจนมีบทบาทในการทำงานทางสรีรวิทยาที่สำคัญ เช่น ค่า pH สมดุล และ การควบคุมอิเล็กโทรไลต์- ความสมดุลนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการเซลล์ที่สำคัญ เช่น การหายใจของเซลล์ที่ NUTRICIONที่ การกำจัดของเสีย และ การสืบพันธุ์ของเซลล์- ในทำนองเดียวกัน การขาดไฮโดรเจนอาจทำให้สมดุลของกรด-ด่างในร่างกายเสีย และนำไปสู่โรคต่างๆ ได้
เราสามารถดูดซับไฮโดรเจนได้โดยการดื่มน้ำหรือ กินอาหารที่มีน้ำมากเช่นผลไม้รสเปรี้ยว (มะนาว, ส้ม) และผักอื่นๆ
มันไปถึงพืชได้อย่างไร?
ไฮโดรเจนก็จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชเช่นกัน พืชได้รับธาตุนี้ผ่านทาง น้ำที่ดูดซับผ่านรากซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในกระบวนการของ การสังเคราะห์แสง.
การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการทางเคมีที่พืชใช้แสงแดดช่วยเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้เป็น กลูโคสและออกซิเจน- ไฮโดรเจนที่ได้จากน้ำมีบทบาทสำคัญในการทำให้พืชได้รับพลังงานที่จำเป็นในการเจริญเติบโตและผลิตอาหาร
ไฮโดรเจนใช้ทำอะไร?
El ไฮโดรเจน มีการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่การใช้งานในอุตสาหกรรมไปจนถึงบทบาทใหม่เช่น เวกเตอร์พลังงาน ในเทคโนโลยีสะอาด ด้วยคุณสมบัติไวไฟสูงและความสามารถในการสร้างพลังงานจำนวนมาก จึงมีการใช้แบบดั้งเดิมในการขับเคลื่อนของ จรวด- NASA ใช้มันในจรวดพร้อมกับออกซิเจนเพื่อสร้างพลังงานระเบิดที่จำเป็นในการปล่อยสู่อวกาศ
ในระดับอุตสาหกรรม ไฮโดรเจนถูกใช้ในกระบวนการต่างๆ เช่น:
- การผลิตแอมโมเนีย (NH3) โดยการรวมไฮโดรเจนและไนโตรเจนซึ่งเป็นสารประกอบสำคัญในปุ๋ยทางการเกษตร
- การกลั่นเชื้อเพลิงฟอสซิลโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการกำจัดกำมะถันและการผลิตน้ำมันเบนซินและดีเซลที่สะอาดขึ้น
- การเติมไฮโดรเจนของน้ำมันซึ่งเปลี่ยนน้ำมันพืชเหลวให้เป็นไขมันแข็งสำหรับใช้ในอาหาร
- การผลิตผลิตภัณฑ์เคมีภัณฑ์ เช่น กรดไฮโดรคลอริก, น้ำออกซิเจน y อนิลีน.
ไฮโดรเจนยังมีบทบาทสำคัญใน การเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาด- ปัจจุบันเป็นทรัพยากรสำคัญในการกักเก็บพลังงานหมุนเวียน ไฮโดรเจนสามารถผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสได้ เก็บพลังงาน ที่เกิดจากแหล่งต่างๆ เช่น ลม และแสงแดด เพื่อใช้ในภายหลัง ทำให้เป็นพันธมิตรที่สำคัญในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ได้มาอย่างไร?
ไฮโดรเจนสามารถหาได้จากวิธีการต่างๆ ซึ่งวิธีที่พบบ่อยที่สุด กระแสไฟฟ้าของน้ำ- ในกระบวนการนี้ จะใช้ไฟฟ้าเพื่อแยกน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน นอกจากนี้ การปฏิรูปมีเทน เป็นอีกวิธีหนึ่งที่ครอบคลุมถึงแม้จะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในปริมาณมากก็ตาม
ด้วยความต้องการพลังงานสะอาดที่เพิ่มขึ้น จึงเรียกว่าไฮโดรเจนที่ผลิตโดยอิเล็กโทรไลซิสและขับเคลื่อนด้วยพลังงานหมุนเวียน ไฮโดรเจนสีเขียว และถือเป็นทางออกที่ดีสำหรับอนาคตที่ยั่งยืน
อันตรายจากไฮโดรเจน
แม้จะมีข้อดีที่เถียงไม่ได้ของการใช้งานก็ตาม ไฮโดรเจนเป็นสารไวไฟสูงซึ่งทำให้เป็นองค์ประกอบที่เป็นอันตรายหากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม การจัดเก็บและขนส่งจะต้องดำเนินการภายใต้สภาวะที่ได้รับการควบคุมเพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุ
นอกจากนี้เมื่อผสมกับอากาศที่ความเข้มข้นเฉพาะก็อาจทำให้เกิด การระเบิด- หากสูดดมในปริมาณมาก ก็สามารถแทนที่ออกซิเจนในอากาศได้ ขาดออกซิเจนซึ่งเป็นภาวะที่อาจส่งผลกระทบร้ายแรงต่อผู้ที่มีปัญหาระบบทางเดินหายใจ
ด้วยเหตุผลนี้ การใช้จึงมีความสำคัญ เครื่องตรวจจับก๊าซแบบพิเศษ ที่เตือนถึงการปรากฏตัวของไฮโดรเจนความเข้มข้นที่เป็นอันตรายในสิ่งแวดล้อม
ไฮโดรเจนยังคงเป็นเดิมพันที่ชัดเจนสำหรับอนาคต เนื่องจากมีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ ควบคู่ไปกับมาตรการด้านความปลอดภัยที่เข้มงวด ไฮโดรเจนจึงคาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในการสร้างระบบพลังงานทั่วโลกที่สะอาดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น