وجود گاز هلیوم در کره ماه

چرا ذخایر گاز هلیومی ما رو به پایان است و در این باره چه باید بکنیم ؟

در پاسخ به این سوال جواب داد بله، گاز هلیوم ما در حال اتمام است، علت اتمام ذخایر گاز هلیوم چیست؟ افراد زیادی در صنایع مختلف در حال استفاده از گاز هلیوم به طرق متفاوت هستند، و دیگر هیچ راهی برای تولید ارزان و به صرفه ی گاز هلیوم نیست. افراد بسیاری متوجه این قضیه نیستند که گاز هلیوم یک منبع غیر قابل تجدید است.

سالانه نزدیک به 8 میلیارد فوت مکعب هلیوم در جهان مورد استفاده ی افراد مختلف قرار می گیرد. این خبر به احتمال زیاد به گوش بسیاری از افراد رسیده است که این گاز نجیب در حال اتمام است. به همین دلیل خبر کشف میزان زیادی از هلیوم که در کنفرانسی در ژاپن اخیرا پخش شد توانست توجه مطبوعات را به خود جلب کند.

هلیوم در کره ماه

نظریه ی بهره بری از انواع انرژی ها به صورت پاک و کارآمد از کره ی ماه در دهه ی گذشته هم در واقعیت هم در دنیای علمی تخیلی بسیار مورد بحث قرار گرفته است .

برخلاف کره ی زمین که توسط میدان های مغناطیسی محافظت شده است. کره ی ماه با میزان زیادی از هلیوم -3 توسط باد های خورشیدی بمباران شده است و همچنین این باور وجود دارد که این ایزوتوپ قادر است انرژی هسته ای امن تری را به عنوان یک واکنش ترکیبی حاصل شود. این در حالی ست که این عمل رادیواکتیو نیست و زباله ها و اضافات خطرناکی را حاصل نخواهد شد .

تولید راکتور های فیوژنی هلیومی

Harrison Schmidt مالک برنامه ی Apollo بارها در خصوص معدن هلیوم -3 بحث کرده است و این در حالی ست که Gerald Kulcinski در دانشگاه ویسکانسین مادیسون یکی ار پیشرو های استدلال در این بخش است و یک راکتور کوچک در موسسه ی فناوری فیوژن ساخته است که تا به الان موفق به تولید راکتور های فیوژنی هلیومی به صورت خالص نبوده است .

استفاده از ذخایر موجود در ماه

این امر نتوانست فاکتورهای  انگیزه برای کشف هلیوم -3 را در فضا کاهش دهد و جدا از فعالیت های مربوط به فضا هند علاقه ی خود را به استخراج منابع مرتبط به کره ی ماه اعلام داشت . استفاد از ذخایر ماه قسمتی از برنامه ی نامزدهای ریاست جمهوری سال 2012 بود .

شرکت های خصوصی نیز مایل به استفاده از سوخت های ماه هستند و این در حالی ست که استخراج آب به نسبت هلیوم -3 برای آنها مقدورتر خواهد بود . شرکت Shackleton Energy محرک هایی برای ماموریت سیستم شمسی با استفاه از آب قمری محیاکرده است .

برخی از تیم هایی که برای جایزه Google Lunar X-Prize در حال رقابت هستند، استخراج از معادن را هدف نهایی خود می دانند. ESA همچنین استفاده ازکره ی ماه را برای کمک به ماموریت های دورتر از منظومه شمسی در نظر گرفته است.

بحث هایی در خصوص استخراج هلیوم-3 از سیاره مشتری صورت گرفته است که البته بحث مسافت نیز در این میان به جود می آید اما استخراج این مولکول از مشتری فرآیند کم مصرفی را خواهد داشت .

باید گفت  همه در این خصوص که هلیوم-3 یک راه حل بی خطر برای هم جوشی ست موافق نیستند و در مقاله ای با عنوان “ترس از فاکتوئیدها” که در سال 2007 منتشر شد Frank Close فیزیکدان نظری به طور کامل این موضوع را شرح داد ولی باید در نظر داشت که برای پاسخ به تمام سوالات ما در این باره باید صبور بود .

منبع : وجود گاز هلیوم در کره ماه

گاز آمونیاک چیست؟

گاز نیتروژن هیدرید که با نام تجاری گاز آمونیاک (Ammonia) شناخته شده است در قرن هشتم توسط شیمیدان ایرانی " جابربن حیان " به شکل نمک آمونیاک کشف شد ، اما "جوزف پرستلی" شیمیدان انگلیسی نخستین کسی بود که گاز آمونیوم خالص را تهیه کرد و آن را هوای قلیائی نامید.

گاز آمونیاک ، یک ترکیب شیمیائی است که از سه اتم هیدروژن و یک اتم نیتروژن تشکیل شده است . این ترکیب دارای وزن اتمی  17.031 gr/mol است.

آمونیاک گازی است بی رنگ ، قابل اشتعال و با مزه ای فوق العاده تند و زننده که استنشاق آن در یک غلظت قابل توجه سبب جاری شدن اشک و در نهایت خفگی می گردد.

گاز آمونیاک از هوا سبک تر بوده و به سهولت به مایع تبدیل می شود و در آب بسیار محلول می باشد.

تولید گاز آمونیاک

آمونیاک در طبیعت از تجزیه ی مواد آلی نیتروژن دار بدست می آید .

مهمترین و پرکاربردترین روش تهیه ی گاز آمونیاک سنتز مستقیم آن طی فرآیند هابر می باشد .

از تقطیر زغال سنگ و واکنش کلسیم سیانامید با بخارآب تحت فشار نیز برای تهیه ی گاز آمونیاک استفاده می شود.

کاربرد ها ی گاز آمونیاک

• استفاده از گاز آمونیاک بعنوان یک گاز خنک کننده در سیستم های برودتی با نام تجاری R-717
• استفاده از گاز آمونیاک در تهیه ی کودهای شیمیائی
• استفاده از گاز آمونیاک در کارخانه های یخ سازی
• استفاده از گاز آمونیاک در تهیه ی اسید نیتریک
• استفاده از گاز آمونیاک در تهیه هیدرازین ،اوره و هیدروکسیل آمین
• استفاده از گاز آمونیاک در سنتز انواع داروها
• استفاده از گاز آمونیاک در تهیه ی مواد منفجره
• استفاده از گاز آمونیاک در صنایع نفت و صنایع شیمیائی
• استفاده از گاز آمونیاک در پاک کننده ها ، اسپری های پنجره ، تمیز کننده ی کف اجاق گاز ، پاک کننده توالت و ...

اطلاعات ایمنی گاز آمونیاک

آمونیاک گازی قابل اشتعال است و در صورتی که در محیط عوامل اشتعال زای دیگر مثل گازهای پایه نفتی و یا مواد اکسید کننده مثل گاز اکسیژن و یا ترکیباتی با واکنش پذیری بالا مثل گاز کلر ، برم و ید حضور داشته باشند بر شدت حریق افزوده می شود.

گاز آمونیاک حتی در غلظت های کم هم خطرناک است ، استنشاق آمونیاک و یا آلوده شدن سطح پوست می تواند موجب سوزش و حتی مرگ شود.

در صورت آلودگی چشم با گاز آمونیاک حتما باید آن را به مدت 15 دقیقه با آب شستشو داد .

با توجه به خورنده بودن گاز آمونیاک ، سیلندرهای محتوی گاز آمونیاک می بایست از جنس استینلس استیل باشند

گاز آرگون و اطلاعات ایمنی مربوط به آن

اطلاعات فنی گاز آرگون

کپسول گاز آرگون برای تامین گاز فوق العاده بی خطر و بدون واکنش با هر گونه عنصر دیگر، عمدتاً به منظور گاز محافظ برای جوشکاری فلزات عرضه می شود. طبیعت بی اثر گاز آرگون سبب می شود تا از این گاز برای محافظت تیتانیوم و دیگر مواد واکنش پذیر نظیر سیلیکون استفاده کنند. زیرا این مواد تمایل دارند به سرعت اکسید شوند و نبود گاز محافظ در اطراف آن ها سبب افت کیفیت محصولات تولیدی در کارخانه ها می شود.

اهمیت گاز آرگون چیست؟

اهمیت گاز آرگون چیست؟ آگاه باشید یا نباشید هم اکنون شما در حال نفس کشیدن گاز آرگون هستید. اما نیاز به هشدار در این رابطه وجود ندارد. این گاز رنگ و بو ندارد و حدود 0.94% از هوای اطراف شما را تشکیل می دهد. البته نکته ی مهم این است که گاز آرگون واکنش پذیری نیز ندارد و اثری بر جانوران و جانداران زنده از جمله انسان نخواهد گذاشت. این مقدار کم آرگون در جو زمین از نظر زیست شناختی اهمیت چندانی در اقلیم کره ی زمین ندارد. اما، اهمیت آن نزد دانشمندان علوم نوین آشکار است.

مشخصات فنی گاز آرگون

گاز آرگون با عدد اتمی 18 و جرم اتمی 39.948 گرم بر مول، نقطه جوش برابر با 185- درجه سلسیوس دارد و چگالی آن 0.0017837 گرم بر سانتیمتر مکعب است. این عنصر غیر فلزی در ردیف سوم از گروه گاز های نجیب در جدول تناوبی عناصر قرار داده شده است.

سه ایزوتوپ پایدار برای گاز آرگون شناسایی شده و انرژی یونش آن 15.760 الکترون ولت تخمین زده شده است. دارای سه لایه الکترون است و هر سه لایه ظرفیت الکترونی تکمیل شده ای دارند. از این رو قابلیت واکنش با عناصر دیگر از طریق اشتراک گذاری الکترون و اوربیتال خالی را ندارد.

تاریخچه استفاده از گاز آرگون

دانشمند اسکاتلندی آقای ویلیام رامزی برای اولین بار گاز آرگون را همراه با همکارش آقای ریلی کشف کرد. آرگون سومین گاز فراوان در جو مین به شمار می رود و به همین دلیل آن را از هوا استخراج می نمایند. کشف آرگون همراه با دیگر گاز های نجیب آقای رامزی را موفق به اخذ جایزه نوبل نمود.

تولید گاز آرگون چگونه است ؟

دانستن اینکه گاز آرگون چه کاربردی دارد ؟ اهمیت صنعتی آن را مشخص می کند. تقریباً عمده کپسول گاز آرگون تولید شده از آرگون به دست آمده از جو زمین پر می شوند. معمولاً آرگون را از تقطیر جز به جز هوای مایع تولید می کنند. درواقع همان فرآیندی که برای تولید گاز اکسیژن و گاز نیتروژن از هوا طی می شود به عنوان یکی از محصولات خود کپسول گاز آرگون را نیز به دست خواهد داد.

گاز آرگون در صنعت

زمانی که فلزات جوش داده می شوند، باید تا دمای بسیار بالایی داغ شوند. اگر این فلزات بدون محافظ در معرض اکسیژن هوا قرار بگیرند با آن واکنش می دهند. به همین دلیل گاز های محافظ در صنعت جوشکاری فلزات جایگاه ویژه ای دارند. کپسول گاز آرگون نیز یکی از گاز های پرکاربرد به عنوان گاز محافظ جوشکاری است.

کاربرد های گاز آرگون چیست ؟

به جز کاربرد آرگون به عنوان گاز محافط در جوشکاری می توان به کاربرد کپسول گاز آرگون در لامپ های رشته ای اشاره کرد. در این لامپ ها، گاز آرگون با رشته های درون لامپ واکنش نمی دهد. از کپسول گاز آرگون برای پر کردن لایه میانی پنجره های دو جداره نیز استفاده می کنند زیرا ضریب هدایت حرارتی این گاز بسیار پایین است و عایق بهتری نسبت به هوا خواهد بود.

آیا گاز آرگون خطر دارد؟

پیش از کار کردن با هر عنصر شیمیایی نیاز است اطلاعات ایمنی کارکردن با آن مورد مطالعه قرار بگیرد. افرادی که از آرگون استفاده می کنند نیز باید بدانند که گاز آرگون چه خطراتی را دارد ؟ تا کنون آسیبی از آرگون برای محیط زیست گزارش نشده است و استنشاق آن در مقدیر کم نیز برای بدن انسان مشکل زا نیست کما اینکه به مقدار کمی در هوای اطراف وجود دارد. خطر گاز آرگون زمانی جدی می شود که مقدار آن در هوا زیاد شود. در این صورت در اثر تنفس این گاز علائمی هم چون سر درد، سرگیجه، خستگی و در صورت ادامه ی تنفس خفگی، کما و مرگ رخ می دهد.

از طرفی کپسول گاز آرگون حاوی آرگون مایع است و به دلیل دمای بسیار پایینی که دارد نباید با بدن تماس پیدا کند وگرنه سوختگی ایجاد خواهد کرد.

ایمنی استفاده از کپسول گازی آرگون

کپسول آرگون نیز مانند کپسول های گاز دیگر برای جلوگیری از آسیب نباید روی زمین غلتانده شود. معمولاً کپسول های این گاز به رنگ آبی هستند. اما، پیش از استفاده اطمینان حاصل کنید که گاز درون کپسول، آرگون است و خطر و مشکلی ایجاد نمی کند.

لوله ها  و اتصالات مورد استفاده باید مورد بررسی قرار گیرند و نشتی در آن ها نباشد. برای این کار می توان از کف و صابون استفاده کرد تا در صورت وجود، محل نشتی پیدا شود. کپسول آرگون را در محیط داغ و زیر نور مستقیم آفتاب قرار ندهید.

منبع : 

رنگهای مناسب برای اتاق خواب بزرگسالان

رنگ اتاق خواب و انتخاب یک ترکیب رنگ صحیح و اصولی نقش زیادی در به آرامش رسیدن شما در زمان استراحت دارد. شاید برای‌تان جالب باشد که بدانید برخی رنگ‌ها از نظر روانشناسی به عنوان رنگ اتاق خواب، روح و روان‌تان را به هم می‌ریزند و خواب‌تان را مختل می‌کنند. اما بهترین و بدترین رنگ‌ها برای اتاق خواب کدامند؟ راهنمای انتخاب رنگ برای اتاق خواب بزرگسال و کودک براساس روانشناسی رنگ‌ها بهتر می‌تواند در انتخاب رنگ این اتاق به شما کمک کند.

بهترین رنگ‌ اتاق خواب برای بزرگسالان

آبی؛ آرام بخوابید

رنگ آبی در انواع و اقسام تناژها بهترین رنگ برای اتاق خواب شماست. براساس علم روانشناسی رنگ‌ها، طیف‌های مختلف رنگ آبی به خاطر ایجاد احساس آرامش و خونسردی در شما کیفیت خواب شما را به بالاترین درجه ممکن و کابوس‌هاس شبانه را به پایین‌ترین میزان ممکن می‌رسانند. طبق آمار میانگین ساعات خواب در یک اتاق آبی رنگ ۷ ساعت و ۵۲ دقیقه است.

زرد؛ گرم و نرم

زرد یک رنگ گرم و آرامبخش و از جمله بهترین انتخاب‌ها برای رنگ اتاق خواب است. به نظر می‌رسد کسانی که در اتاق خواب‌هایی به رنگ زرد می‌خوابند سریع‌تر به خواب می‌روند و به طور میانگین ۷ ساعت و چهل  دقیقه می‌خوابند. ترکیب رنگ‌های زرد و آبی و زرد و سبز برای اتاق خواب یک انتخاب ترکیبی ایده‌‌آل است.

سبز؛ آرام‌بخش و طبیعی

طیف‌های مختلف رنگ سبز برای اتاق خواب کیفیت و کمیت خواب را بهبود می‌بخشند. سبز زیتونی و سبز چمنی بهترین گزینه‌ها از میان تناژهای مختلف رنگ سبز برای اتاق خواب هستند به خصوص برای آن‌هایی که سبز را به آبی ترجیح می‌دهند. طبق علم روانشناسی رنگ‌ها میانگین خواب در یک اتاق خواب سبز ۷ ساعت و سی و شش دقیقه است.

نقره‌ای؛ شیک و لوکس

اگر به دنبال یک رنگ شیک و لوکس برای اتاق خواب‌تان می‌گردید به گزینه «نقره‌ای» فکر کنید. رنگ نقره‌ای باعث می‌شود سریع‌تر به خواب بروید و بنابراین گزینه مناسبی برای افرادی است که معمولا طول می‌کشد تا خواب‌شان عمیق شود و زیاد در رختخواب وول می‌خورند. میانگین ساعات خواب کسانی که در اتاق خواب نقره‌ای می‌خوابند ۷ ساعت و سی و سه دقیقه است.

نارنجی؛ هضم راحت غذا و یک خواب راحت

طیف‌های مختلف رنگ گرم نارنجی از جمله بهترین انتخاب‌ها برای رنگ اتاق خواب محسوب می‌شوند. علاوه بر این رنگ نارنجی به هضم بهتر غذا، بهبود عملکرد معده و نیز آرام کردن درد معده و در نتیجه یک خواب راحت کمک می‌کند. میانگین ساعات خواب در یک اتاق نارنجی ۷ ساعت و بیست و هشت دقیقه است.

گاز متان چیست؟

گازخالص متان

گاز متان ، گازی است بی‌رنگ ، بی‌بو و در آب نامحلول که نقطه ذوب آن 182-درجه سانتی‌گراد و نقطه جوش آن 162-درجه سانتی‌گراد است.

ترکیب شیمیایی متان با فرمول CH4 است. این ماده ساده ترین آلکان و ترکیب اصلی گاز طبیعی است. زاویه پیوندی مولکول های متان 109.5 درجه است. سوختن متان در اکسیژن دی اکسید کربن و آب تولید می کند. فراوانی نسبی متان و سوختن پاک آن باعث افزایش محبوبیت این سوخت شده است. اما از آنجاییکه متان در شرایط عادی گاز است انتقال آن به مصرف کننده دشوار و پر هزینه است. گاز طبیعی را یا بوسیله خط لوله و یا به روش LNG انتقال می دهند. در ساختار متان هر یک از چهار اتم هیدروژن بوسیله پیوند کووالانسی ، یعنی با یک جفت الکترون اشتراکی به اتم کربن متصل شده است. وقتی کربن به چهار اتم دیگر متصل باشد، اوربیتالهای پیوندی آن (اوربیتالهای sp3 که از اختلاط یک اوربیتال s و سه اوربیتال p تشکیل شدهاند)، به سوی گوشههای چهار وجهی جهت گیری کردهاند. این آرایش چهار وجهی، آرایشی است که به اوربیتالها اجازه میدهد تا سر حد امکان از یکدیگر فاصله بگیرند. برای اینکه همپوشانی این اوربیتالها با اوربیتال کروی اتم هیدروژن به گونه ای موثر صورت پذیرد و در نتیجه ، پیوند محکمتری تشکیل شود، هر هسته هیدروژن باید در یک گوشه این چهار وجهی قرار بگیرد. ساختار چهار وجهی متان بوسیله پراش الکترونی که آرایش اتمها را در این نوع مولکولهای ساده به روشنی نشان میدهد، تایید شده است. بعد شواهدی که شیمیدانها را خیلی پیش از پیدایش مکانیک کوانتومی یا پراش الکترونی d، به پذیرش این ساختار چهار وجهی رهنمون شد، بررسی خواهیم کرد. متان در بین سال های 1776 تا 1778 توسط آلساندرو ولتا (Alessandro Volta) حین بررسی گازهای مرداب لاک ماجیور (Lake Maggiore)، کشف شد.

 منبع اصلی متان گاز طبیعی است. متان در گاز طبیعی همراه بعضی از هیدروکربن ها و گاهی اوقات گاز هلیوم و نیتروژن است. گاز در سطوح کم عمق با تجزیه بی هوازی مواد آلی تولید می شود. به طور کلی رسوبات سوخته در اعماق با دمای بالاتر از هنگامی که نفت درست می شود، گاز را تولید می کند.

 جدا از منابع گاز طبیعی متان را می توان با تولید بیوگاز با تجزیه مواد آلی مانند: کود کشاورزی، آب پسماند، پسماندهای جامد شهری و هر ماده قابل زیست تجزیه شدن تحت شرایط بی هوازی، تهیه نمود. همچنین گاز متان را می توان برای مصارف صنعتی بوسیله پاره ای از واکنش های شیمیایی از گازهای موجود در جو و هیدروژن بدست آورد.

 موارد مصرف متان

متان ماده بنیادی در صنایع پتروشیمی است و همراه با پروپان تحت عنوان  L.P.Gگاز مایع  جهت مصارف سوخت و تولید انرژی، بکار می رود.

کاربرد های متان

گاز سنتز  آمونیاک اوره ملامین  اسید نیتریک نرم کننده

متانول  فرمالدهید رزین چسب و رنگ ها همچنین  یک حلال مناسب

استیلن دی میتل ترفتالات الیاف مصنوعی

استیلن اسید استیک  مواد شیمیایی و حشره کش

کلرومتان مواد اولیه پلاستیک پلاستیک

هیدروژن سیانیل  سیانور سدیم  مواد اولیه شیمیایی منفجره شونده و تصفیه کننده

طرز تهیه متان

جهت تهیه متان نیاز به باقیمانده نباتی یا حیوانی و یا نیاز به زغال سنگ می باشد . متان فرآورده پایانی تجربه غیر هوازی گیاهان می باشد . ( شستن مولکولهای بسیار پیچیده ) متان همان گاز قابل احتراق و منفجر شونده و معادن زغال سنگ است .

اگر بخواهیم متان بسیار خالص داشته باشیم می توان آن را به وسیله تقطیر جزء به جزء از سایر اجزاء تشکیل دهنده جدا کرده همانطور که می دانید تقطیر جزء به جزء براساس اختلاف نقطه جوش صورت می گیرد .

بنابراین تئوری ، مبدأ حیات به زمین اولیه باز می گردد که به وسیله اتمسفری از متان ، آب ، آمونیاک و هیدروژن احاطه شده بود . انرژی خورشیدی و تخلیه الکتریکی این مولکولها ساده را به اجزای واکنش پذیر رادیکال آزاد تبدیل کرد که از ترکیب این اجزاء مولکولهای پیچیده تری و ترکیبات آلی سازنده اورگانیسم های زنده شدند .

هنگامی که استخراج مواد نفتی که مورد صنعت پالایش و پتروشیمی قرار می گیرد ، انجام خواهد گرفت ، گازهای طبیعی در داخل حل می شوند .

قبلا هنگام استخراج این گاز ها را می سوزاندند اما اینک این گازها را مهار می کنند که این کار با استفاده از اختلاف جوش و همراه با آن از طریق میعان و تقطیر ،گازها را مهار می کنند که این کار با استفاده از اختلاف جوش و همراه با آن از طریق میعان و تقطیر ،گازها را استخراج می کنند . ( متان در حرارت و فشار موجود در منابع زیر زمینی قابل تراکم نیست بنابراین همیشه به صورت گاز در کانسار ها دیده می شود ) و اما این گاز به صورت کانسار نیز وجود دارد که می توان به معادن زغال سنگ اشاره کرد . گازهای طبیعی ممکن است به صورت همراه با نفت یا به صورت مجزا تشکیل کانسار دهد . معمولا این گاز ها قسمت فوقانی کانسار ها اشغال می کنند چون وزن کمتری دارند ، در نتیجه یا بر روی آب قرار می گیرند که استخراج این گاز به راحتی انجام خواهد گرفت ، چون این گازها در بالای نفت یا آب قرار می گیرند مهار راحتی تری دارند . و باید گاهی هم به صورت محلول در نفت یا آب باشند که ارزش تقطیر می توان گازها را استخراج کرد .

اطلاعات ایمنی متان

گاز متان محرک چشم و پوست نمی باشد. گاز متان خفه کننده است و در غلظت های بالا جای اکسیژن را می گیرد. گاز متان، قابل اشتعال است.

 

گاز هلیوم و خاصیت بی اثر بودن این گاز

نظر دانشمندان در خصوص خاصیت بی اثر بودن گاز هلیوم

دانشمندان تازگی ها به این نتیجه رسیده اند که هلیوم آنچنان که قبلا می پنداشتند هم نمی تواند جز گازهای بی اثر دسته بندی شود. با کشف کریستال هایی که از هلیوم تشکیل شده اند ثابت شد که مادامی که هلیوم الکترون های خود را با عناصر دیگر به اشتراک نگذارد، می تواند با اتم های دیگر ترکیب شود. به زبان دیگر باید گفت که هلیوم با اتم های دیگر ترکیب می شود، ولی به پیوند شیمیایی در انجام این فرآیند تن نخواهند داد، و از اتم های با بار مثبت محافظت کرده و مقابل نیروهای دافعه که آنها را از هم دور نگه می دارد مقاوم خواهد بود.

جالب است بدانیم که تحت فشار خیلی زیاد مانند فشاری که در مرکز کره ی زمین موجود است،گاز هلیوم و هیدروژن با فشردگی با هم یک ترکیب پایدار را تشکیل می دهند. باید گفت که به احتمال زیاد دانشمندان تا به امروز نتوانسته اند به تمام قابلیت های هلیوم دست پیدا کنند و به صورت قطعی پاسخی برای اینکه آیا هلیوم  یک عنصر بی اثر است یا در موقعیت های متفاوت می تواند با عناصر دیگر ترکیب شود، پیدا کنند.

دشواری استخراج هلیوم در جو

در جو هلیومی که بتواند متمرکز شود تنها شانس 1 از 200000 را دارد. در نتیجه بهره گیری از آن و استخراج هلیوم از هوا، عملی مقرون به صرفه و کاربردی نیست. باید توجه داشت که هلیوم از گازهای طبیعی حاصل می شود. ناخالصی هایی مانند آب، سولفیدها و دی اکسیدهای کربن ابتدا باید از این هلیوم ها خارج شود تا بتوان به هلیوم خالص رسید، اما این هلیوم خالص نیز حاوی عناصر دیگری مانند آرگون، نئون، هیدروژن و ازت است، این خالص سازی در فشار های بالا اتفاق می افتد.

آیا تمامی منابع ذخایر گاز دارای هلیوم هستند؟

هلیوم در منابع ذخایر گاز در سراسر دنیا یافت می شود. اما نمی توان مدعی بود که تمام این منابع دارای هلیوم باشند. در ایالات متحده ی امریکا هلیوم از چاه هایی در کنزاس، اوکلوهوما و تگزاس تامین می شود. این منابع نیز در آینده به اتمام خواهند رسید، میزان بسیار زیادی از هلیوم در تانزانینا یافت می شود. هلیوم از پوسیدگی مواد معدنی رادیواکتیو یافت می شود.

نقش هلیوم در نوآوری ها و علوم آینده

تا به امروز کشف هلیوم به نوآوری های بسیار زیادی منجر شده است و در آینده نیز شاهد پدیدار شدن نوآوری های دیگری از طریق هلیوم خواهیم بود و در زندگی مدرن امروزه ی ما، اهمیت هلیوم در حوزه های فناوری، پزشکی و تحقیقات بسیار گسترده است و روز به روز هم گسترده تر خواهد شد.

عواقب تنفس کردن هلیوم چیست؟

و در آخر باید بپردازیم به عواقب و خطرات استنشاق گاز هلیوم درست است که شنیدن صداهای حاصل از تنفس هلیوم شاید بتواند، برای اکثر افراد امری خنده دار باشد. اما باید گفت که با وارد کردن این گاز به ریه از میزان اکسیژنی که باید به بدن شما برسد کاسته می شود و بدن شما برای داشتن عملکرد صحیح نیاز دارد به میزان مشخصی اکسیژن دریافت نماید و این کمبود اکسیژن می تواند عواقب ناخوشایندی برای افراد داشته باشد و سبب از بین رفتن هوشیاری و خفگی شود و در نهایت به مرگ منجر شود.

منبع : گاز هلیوم و خاصیت بی اثر بودن این گاز

چمن مصنوعی چیست؟

چمن مصنوعی نوعی کفپوش است که به نسبت چمن طبیعی استقامت و دوام بیشتری دارد. به علت تشابه رنگی با چمن طبیعی، آن را چمن مصنوعی نامگذاری کرده‌اند. این چمن متراکم تر، مقاوم تر از چمن طبیعی است و مشکل رشد تخم چمن در زمین‌های غیر حاصلخیز را نیز حل نموده است. در کشورهای اروپایی که سرما باعث عدم رشد چمن می شود و در کشورهای نزدیک استوا که گرمای بیش از حد باعث از بین رفتن چمن معمولی می‌شود. استفاده از چمن مصنوعی گزینه بسیار مناسبی است. این نوع کفپوش‌ها عمدتاً در استادیوم‌های ورزشی به کار می‌روند.

ساخت چمن مصنوعی

در ساخت آن دانه های رنگی پلی پروپیلین یا پلی ایتیلین موسوم به پلیمرن آنقدر گرم میشوند تا خمیری از آنها بدست آید. سپس یک استابیلایزر ماورای بنفش و حرارتی (ضد مچاله شونده) به آن اضافه می شود.سپس جرم مایع با بشقابی مجدر تک فیلامانی از قالب بیرون کشیده میشود ویا بطرف یک لایه خیلی نازک که به چند تکه نواری در آمده و سوراخ دار است برده میشود طوری که ساختار شانه اصلی از الیاف فیبردار تشکیل میگردد.در ادامه روی پارچه بافته پلی پرو پیلین تثبیت شده ماورای بنفش بسته هایی از الیاف مصنوعی حلقهای در یک خط یا زیگزاگی گذاشته میشود و سپس بالاتکس به عقب برده میشود. حلقه های برش داده شده و پارچه تافته شده سوراخ دار می شود.در ادامه چمن مصنوعی تراکم سوزن ها یا شابلون به اضافه ٣/٨ تعداد طره ها در هر متر ٢٠٠ مسیر تعداد گره ها (که در این مورد ٢١.٠٠٠ گره است) و وزن را که معمولا بین ٢ و ۴ کیلو گرم است تعیین می کند.حین خشک شدن در ٩٠ درجه سانتی گراد پوشش لاتکس سخت شده و سپس الیاف مصنوعی میتواند مجعد یا حاشیه دار شود.در ساخت چمن مصنوعی ارتفاع و رنگ ها مختلف اند (چند میلی متر تا ٧-۶ سانتی متر) و به رنگ های (سبز و قرمز و قهوهای می باشد.برای زمین های تنیس می توان حتی سفید و زرد وآبی باشد.

نصب چمن مصنوعی

برش کاری: حتی الامکان سعی می کنیم که از پشت و بین حلقه های فیبر صفحه چمن را برش داده طوری کارد برش به زیر بافت طره ای یا منگوله ای پشتی رسیده تا حداقل با الیاف تماس بگیرند. اگر میدان ورزشی شامل رول ناجور با درزها باشد آن وقت یک لایه 3 سانتیمتری صیقلی داده شده یا براق بوجود خواهد آمد. وقتی که صفحه چمن رول میشود و بیرون می زند سمت لیف باید در نظر گرفته شود می توان اغلب این را در پشت صفحه جهان چمن مصنوعی با یک فلش کوچک مشخص کرد.

کاربرد چمن های مصنوعی

در اطراف استخر ها

دربین سنگ‌های حیاط

در حیاط مهد کودک‌ها و زمین بازی بچه‌ها

در تراس خانه

در حیاط خانه

در زمین‌های فوتبال

در زمین‌های تنیس

در زمین‌های فوتسال

در فضاهای شهری

در پارک‌ها

جهت برج‌های مسکونی و تجاری

فوتبال، تنیس، هاکی، گلف، مینی گلف و باشگاه‌های پینت بال، چمن مصنوعی جهت فضای کارخانجات

در میادین دو میدانی و زمین‌های چند منظوره

در بالکن ها و پشت بام‌ها

کاربرد چمن مصنوعی باغ تالار

چمن مصنوعی در باغ تالار ها از کاربری‌های اجرایی این محصول می‌باشد، که این روزها رشد چشم‌گیری ‏داشته. هزینه‌های پایین ایجاد و نگهداری و عدم نیاز به مراقبت‌های دائمی از عواملی است که مورد توجه مدیران باغ‌ها و باغ ‏تالارها قرار گرفته است.‏

کاربرد چمن مصنوعی بین سنگ

برخی از سوالات به اجرای چمن مصنوعی در حیاط و یا شیارهای سنگ مربوط می‌شود. خیلی‌ها فکر می‌کنند که چمن‌های مصنوعی بین شیارهای سنگفرش، باید کوتاه باشد و یا عمق شیارها باید زیاد باشد تا چمن‌ها آسیب نبینند.

اما بهترین پیشنهادی که می‌توانم برای اجرای چمن مصنوعی در چنین موقعیت‌ها و کاربردی، ارائه بدهم، چمن‌های بین ۲۵ تا ۳۰ میلی‌متر هستند، چون به دلیل حجم بالای الیاف، سرسبزی بیشتری را به وجود می‌آورند. چنین چمنی را می‌شود با قیمت‌های مناسب تهیه کرد.

یادتان باشد که عمق شیارهای بین‌سنگ نباید خیلی زیاد باشد، به نظر من بین پنج میلی‌متر تا یک سانتی‌متر کافیست. برای کاربری بین سنگ باید محصولی انتخاب شود تا در شیارهای سنگ، خودنمایی کند و فضا را سبز و با انرژی جلوه دهد.

کاربرد چمن مصنوعی در روف گاردن

روف گاردن یک ایده فوق العاده است که با چمن مصنوعی جان تازه‌ای می‌گیرد، اگر قصد اجرای روف گاردن را دارید، چمن مصنوعی مدل صدف و چمن مصنوعی مدل مانا ۲۵ از ایده‌آل ترین گزینه‌ها هستند.

کاربرد چمن مصنوعی در بالکن

بالکن کوچک‌ترین کاربرد چمن مصنوعی و در عین حال حساس‌ترین است. بالکن فضاییست که اعضای خانواده بیشتر از هر کاربری دیگر چمن مصنوعی از آن استفاده می‌کنند. پس بهتر است محصولی انتخابی شما دارای قابلیت نظافت آسان باشد و در عین حال الیاف آن لطافت داشته باشد.

چرا از چمن مصنوعی استفاده می کنیم؟

در ادامه‌ی موضوع چمن مصنوعی چیست به چرایی استفاده از چمن مصنوعی می‌پردازیم:

نصب چمن مصنوعی کار بسیار آسانی است.

سبز باقی می‌ماند.

تغییرات نامساعد آب و هوا آن را از بین نمی‌برد.

به مراقبت و رسیدگی فوق العاده کمتری نسبت به چمن واقعی نیاز دارد.

همچنین موجب کاهش هزینه‌های شما در طولانی مدت می‌شود؛ زیرا:

۱) شما مجبور به خرید و یا نگهداری ماشین چمن زنی نخواهید بود.

۲) نیاز به نظافت و کاشت مجدد نخواهید داشت.

۳) به راحتی قابل نصب است تا جایی که خودتان می‌توانید آن را نصب کنید.

ولی اگر بخواهید یک چمن کاملاً مسطح و باکیفیت عالی داشته باشید می‌توانید از افراد متخصص در امر نصب چمن مصنوعی استفاده کنید.

۴) کرم‌ها و حشرات که زیر چمن طبیعی رشد می‌کنند نه زیر چمن مصنوعی.

۵) همان‌طور که می‌دانید با گرم شدن هوا، محدودیت‌های استفاده از آب هم به وجود خواهند آمد.

محدودیت‌های آبیاری می‌تواند یک چمن طبیعی را از بین ببرد، اما چمن مصنوعی تحت تأثیر قرار نخواهد گرفت.

 

۶) یکی دیگر از مزایای چمن مصنوعی کاهش قابل توجه مصرف آب است.

مراحل و چگونگی ساخت سیمان پرتلند چیست؟

سیمان پرتلند چیست؟

برای شناخت از اینکه سیمان پرتلند چیست باید در ابتدا گفت که سیمان پرتلند (Portland Cement) به سیمانی اطلاق می شود که از مخلوط کردن مواد آهکی و رسی یا هر ماده دارای اکسید های سیلیسی، آلومینی یا آهنی و پختن آنها تا دمای تولید کلینکر (Clinker) و سپس آسیاب کردن کلینکر حاصل به دست می آید.

تاریخچه سیمان پرتلند

در جواب به این سوال که تاریخچه ی سیمان پرتلند چیست باید گفته شود که احتمالا رومیان باستان نخستین کسانی بودند که از بتن با پایه سیمان هیدرولیکی که زیر آب سخت می شود، استفاده کرده اند. خاصیت سخت شدن بتن در زیر آب و سایر خواص آن بسیار حائز اهمیت می باشد. این خاصیت سبب استفاده روز افزون از بتن به عنوان یک ماده ساختمانی شده اند. استفاده از سیمان رومی در سال ۱۸۲۴ با ثبت حق اختراع سیمان مدرن که امروزه تحت عنوان سیمان پرتلند شناخته می شود، توسط یک بنای لیدزی به نام جوزف اسپیدن (Joseph Aspdin) متوقف شد.

مراحل ساخت سیمان پرتلند

1. آسیاب کردن : برای ساخت سیمان پرتلند در ابتدا مواد خام را که شامل ترکیبات مواد آهکی از قبیل سنگ آهک یا گچ ، سیلیس و آلومینیوم حاصل از رس یا شیل را آسیاب کرده و آنها را به یک پودر بسیار ریز تبدیل می کنند.
2. مخلوط کردن : سپس با نسبت های از پیش تعیین شده این پودر ها را با یکدیگر مخلوط می کنند.
3. حرارت دیدن در کوره : سپس آنها را در یک کوره بزرگ در دمای حدود ۱۴۰۰ درجه سلسیوس می پزند . این مواد ذوب و با یکدیگر ترکیب شده و بخشی از آنها به کلینکر تبدیل می شود.
4. ترکیب با سنگ گچ : کلینکر را پس از سرد شدن با مقداری سنگ گچ به صورت پودری ریز آسیاب می کند.

محصول تولید شده، سیمان پرتلند تجاری نام دارد که در سراسر جهان از پرکاربرد ترین مصالح ساخت و ساز شناخته می شود.

روش ساخت سیمان

پس از دانستن درباره مراحل ساخت سیمان پرتلند چیست، می پردازیم به توضیحی درباره روش ساخت آن. مرحله مخلوط و آسیاب کردن مواد خام را می توان در آب و یا در شرایط خشک انجام داد که به ترتیب به آن ها فرایند مرطوب و خشک اطلاق می شود. البته فرایند خشک برای ساخت سیمان ، مدرن تر و متداول تر است.

آزمایش های سیمان

از آنجا که کیفیت سیمان در تولید بتن خوب حیاتی است. باید در ساخت سیمان کنترل دقیقی به عمل آید. برای حصول اطمینان از کیفیت سیمان تولید شده و مطابقت آن با ملزومات ارائه شده در استاندارد های ملی مربوطه، آزمایش های متعددی در کارخانه های تولید سیمان باید انجام شود.

از جمله این آزمایش ها می توان به ریزی ( نرمی ) سیمان، غلظت خمیر نرمال، زمان گیرش، سلامت و مقاومت سیمان اشاره کرد.

انواع سیمان پرتلند و موارد کاربرد آنها

باید گفته شود که سیمان پرتلند دارای انواع مختلفی است که هر کدام از آنها دارای کاربرد مختلف است. اکنون برای اکثر افراد سوال پیش می آید که انواع سیمان پرتلند چیست و چه کاربردی دارند که ما در ادامه به توضیحی مختصر درباره آن می پردازیم.

۱. سیمان پرتلند معمولی ( تیپ یک )

سیمان پرتلند نوع ۱

این نوع سیمان، متداول ترین سیمانی است که در تمامی ساخت و ساز های بتنی معمولی که در معرض سولفات های موجود در خاک و آب های زیرزمینی نیستند، استفاده می شود. سیمان پرتلند معمولی، مرغوب ترین و پر مصرف ترین نوع سیمان می باشد.

۲. سیمان پرتلند اصلاح شده ( تیپ دو )

سیمان پرتلند تیپ دو

در پاره ای از موارد استفاده از سیمانی با مقاومت اولیه پایین مناسب نیست. به این دلیل در ایالات متحده، سیمان اصلاح شده ساخته شده است. این نوع سیمان برای سازه هایی توصیه می شود که در آنها تولید حرارت هیدراسیون نسبتا کم مورد نظر می باشد و یا ممکن است حمله متوسط سولفات در آنها اتفاق بیفتد.

۳. سیمان پرتلند زود گیر ( تیپ سه )

سیمان پرتلند تیپ ۳

مصرف اصلی سیمان نوع سه در مواردی است که قالب ها را باید برای استفاده مجدد سریعا باز کرد یا به مقاومت کافی برای ساخت و ساز سریع نیاز است. به دلیل نرخ بالای تولید حرارت هیدراسیون نباید از این سیمان در بتن ریزی های حجیم و یا در مقاطع بزرگ بتنی استفاده کرد. از طرف دیگر مصرف این سیمان در بتن ریزی های در هوای سرد می تواند اطمینان خاطری را در مورد پیشگیری از خرابی زودرس ناشی از یخبندان ایجاد کند.

تفاوت سیمان پرتلند زود گیر و سیمان پرتلند معمولی چیست؟

این سیمان مشابه سیمان نوع یک می باشد و امروزه وجه تمایز بین سیمان پرتلند معمولی و زودگیر تنها در میزان ریزی آنهاست که افزایش سریع مقاومت را نتیجه می دهد و تفاوت چندانی بین ترکیبات شیمیایی آنها وجود ندارد.

ریزی بالاتر این نوع سیمان سبب افزایش هزینه آسیاب کردن می شود و در نتیجه هزینه تمام شده سیمان پرتلند تیپ سه کمی بیش تر از سیمان نوع یک می باشد.

۴. سیمان با حرارت زایی کم ( تیپ چهار )

سیمان پرتلند تیپ ۴

این سیمان اولین بار در ایالات متحده برای استفاده در سد های وزنی بزرگ ساخته شده است. روند افزایش مقاوم این سیمان آهسته تر از سیمان پرتلند معمولی است، اما این امر تاثیری در مقاومت نهایی آن ندارد.

در ایالات متحده از سیمان پرتلند پزولانی ( نوع P ) به عنوان سیمانی با حرارت زایی کم استفاده می شود.

۵. سیمان ضد سولفات ( تیپ پنج )

سیمان پرتلند تیپ ۵

این نوع سیمان از حمله سولفاتی با منشا خارجی به بتن جلوگیری می کند. حمله سولفاتی تا حد زیادی با تر و خشک شدن متناوب، به عنوان مثال در سازه های دریایی و در معرض جزر و مد یا پاشیدن آب دریا، تسریع می شود.

تفاوت سیمان ضد سولفات و سیمان با حرارت زایی کم چیست؟

حرارت زایی سیمان ضد سولفات، تفات چندانی با سیمان های با حرارت زایی کم ندارد. این امر یک امتیاز برای این نوع سیمان محسوب می شود، اما هزینه تمام شده و در نتیجه قیمت سیمان ضد سولفات به دلیل مواد اولیه خاص؛ بیش تر از سیمان های با حرارت زایی کم است. بنابراین، از این سیمان تنها باید در موارد ضروری استفاده شود و برای مصارف معمولی کاربرد ندارد.

انواع دیگر سیمان

سیمان گروت پرتلند

علاوه بر سیمان های تیپ یک تا پنج، انواع دیگری از سیمان از قبیل سیمان پوزولانی، سیمان سرباره، سیمان پرتلند سفید و رنگی، سیمان گروت پرتلند، سیمان پرآلومین (HAC  )، سیمان منبسط شونده و … وجود دارد.

سیمان سفید و رنگی

در برخی از مواقع برای مقاصد معماری، استفاده از سیمان سفید یا سیمان رنگی به خصوص در کشور های استوایی الزامی است. همچنین از این سیمان به دلیل مقدار کم قلیای محلول در آن، برای اجتناب از ایجاد لکه در نمای ساختمان ها استفاده می شود.

برای ساخت این نوع سیمان هنگام آسیاب کردن کلینکر، به احتیاط های ویژه ای نیاز است. به طوری که از آلوده شدن سیمان اجتناب شود. به همین دلیل، قیمت سیمان سفید بالاست ( تقریبا دو برابر سیمان پرتلند معمولی ) و اغلب از بتن سفید به عنوان روکش چسبیده به بتن معمولی استفاده می شود.

بتن رنگی را نیز با رنگ کردن و یا اضافه کردن رنگدانه به مخلوط تحت ضوابط خاص می سازند.

نقش سیمان در بتن

بتن مخلوطی از مصالح سنگی شامل ریزدانه ها و درشت دانه ها و خمیر سیمان است که خود از آب و پودر سیمان تشکیل شده است. نقش سیمان در بتن مانند نقش آرد در کیک است. همانطور که کیفیت کیک به کیفیت آرد مصرفی بستگی دارد، کیفیت بتن نیز تحت اثر سیمان به کار رفته تغییر می کند. بنابراین در خرید سیمان باید دقت و توجه لازم را کرد. البته که نحوه ساخت، حمل و نقل و ریختن بتن نیز بسیار حائز اهمیت است.

منبع : مراحل و چگونگی ساخت سیمان پرتلند چیست؟

آنچه باید درباره ماشین های سوخت هیدروژنی بدانید

عده ای معتقدند گاز هیدروژن سوخت پاکِ آینده خواهد بود. محققان طرحی در اروپا می خواهند با تبدیل هیدروژن به سوخت اصلی خودروها اولین شبکه سراسری سوخت رسانی هیدروژن را برای رانندگانِ خودروهای پیل سوختی در اروپا به راه بیندازند‎. در حال حاضر دانمارک اولین کشور دنیاست که در آن شبکه ملی سوخت رسانی برای هیدروژن وجود دارد.

یکی از راههای کاهش انتشار گاز دی اکسید کربن استفاده از هیدروژن به جای بنزین و دیزل است. محققان طرح اروپایی تبدیل هیدروژن به سوخت اصلی خودروها در دانمارک به دنبال راهی برای پیشبرد این فناوری هستند. در اروپا در حال حاضر تنها چند صد وسیله نقلیه با سوخت گاز هیدروژن وجود دارد.

دانمارک اولین کشور دنیاست که در آن شبکه ملی سوخت رسانی برای هیدروژن وجود دارد. حدود ۱۰ جایگاه سوخت رسانی هیدروژنی در نقاط استراتژیک کشور راه اندازی شده است.

سوخت گیری در عرض کمتر از پنج دقیقه

تی آیس لائوستن ینسن، مدیرعامل «دانمارک هیدروژن»، شبکه ملی سوخت رسانی هیدروژن در دانمارک درباره خودورهای هیدروژنی می گوید: «در خودرو به جای باتری یک پیل سوختی هیدروژنی قرار دارد که در آن در اثر واکنش بین هیدروژن و اکسیژن، آب و الکتریسیته تولید می شود. در واقع یک واکنش شیمیایی رخ می دهد و تنها گازی که از اگزوز ماشین بیرون می آید بخار آب است.»

هدف «طرح اروپایی تبدیل هیدروژن به سوخت اصلی خودروها» این است که طی دو سال حدود۵۰ جایگاه سوخت رسانی هیدروژنی در سرتاسر اروپا ساخته و تعداد خودروهای برقی هم که با هیدروژن کار می کنند دو برابر شود. اما مزیتهای خوردوی هیدروژنی نسبت خودروهای برقی که با باتری کار می کنند چیست؟

تی آیس لائوستن ینسن درباره مزایای این خودور می گوید: «این خودروها خیلی نرم حرکت می کنند و موتور آن سروصدا نمی کند. یکی از مزایای این خودرو این است که می توانید از همان الگوهای موتورهای احتراقی استفاده کنید، یعنی می توانید به ایستگاه سوخت رسانی بروید و پیل سوختیِ خوردو را سه الی پنج دقیقه با گاز هیدروژن شارژ کنید و با آن بین ۴۰۰ تا ۶۰۰ کیلومتر رانندگی کنید.»

تولید هیدروژن پاک

پس از خودروهای هیبریدی و الکتریکی، پیشگامان خودروسازی جهان درصدد عرضه‌ی تجاری اتومبیل‌های مبتنی بر سوخت هیدروژنی هستند. تویوتا و هوندا اولین محصولات هیدروژنی خود را امسال و سال آتی روانه‌ی بازار خواهند کرد و انتظار می‌رود باقی خودروسازان نیز به جمع آن‌ها بپیوندند. در ادامه به بررسی ساختار و جزئیات مرتبط با این خودروها خواهیم پرداخت.

براساس اعلام تویوتا، بزرگ‌ترین خودروساز حال حاضر جهان برای عرضه‌ی تجاری اولین خودروی هیدروژنی خود بصورت تجاری در سال ۲۰۱۵ میلادی برنامه‌ریزی کرده است. میرای با قیمت ۵۷٫۵۰۰ دلار در اختیار خریداران قرار خواهد گرفت. همچنین هوندا، به‌عنوان دیگر خودروساز شناخته شده‌ی ژاپن، برای عرضه‌ی خودروی هیدروژنی خود در سال ۲۰۱۶ میلادی برنامه‌ریزی کرده است. اما چرا خودروسازان با وجود انواع خودروهای هیبریدی و الکتریکی در پی تولید خودروهای هیدروژنی هستند؟ برای استفاده از خودروهای الکتریکی چون تسلا، باید کاربران ساعت‌ها وقت صرف شارژ شدن کامل خودروی خود کنند، در حالی که سوخت‌گیری خودروهای هیدروژنی کمتر از پنج دقیقه طول می‌کشد. تنها راهکاری که امکان تامین انرژی‌های خودروهای الکتریکی را در کوتاه‌ترین زمان ممکن میسر می‌کند، تعویض باتری‌ها است که با توجه به قیمت بالای این باتری‌ها، چندان عاقلانه نیست. شاید از خود بپرسید که چرا با وجود این امکانات هنوز خودروهای هیدروژنی بصورت تجاری و گسترده در خیابان‌ها قابل مشاهده نیستند؟ عوامل متعددی در این باره دخیل است که می‌توان از جمله‌ی آن به بهره‌وری، آلودگی هوا، سیاست و انرژی اشاره کرد.

خودروی هیدروژنی چیست؟

خودروهای پیل سوختی به اتومبیل‌هایی اطلاق می‌شود که باتری مورد استفاده در آن‌ها هیدروژن/اکسیژن است. برخلاف باتری‌های معمول مورد استفاده، باتری‌های هیدروژنی ساختار بسته‌‌ی مملو از مواد شیمیایی ندارند، بلکه می‌توان آن‌ها را با گاز هیدروژن شارژ کرد. شماری از باتری‌ها علاوه بر هیدروژن توانایی کار با گازهای دیگر، نظیر متان و بنزین را دارند، اما این موارد در کاربردهای محدود صنعتی چون نیروگاه‌ها یا لیفتراک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

همچون باتری‌های معمول مورد استفاده، باتری‌های سوختی نیز از وجود آند، کاتد و الکترولیت بهره می‌برند. اغلب خودروهای هیدروژنی تولید شده همچون تویوتا میرای و هوندا اف‌سی‌ایکس کلاریتی، از باتری‌های سوختی با الکترولیت پلیمری بهره می‌برند. این نوع باتری‌ها که اصطلاحا Polymer Exchange Membrance Fuel Cell یا به اختصار PEMFC نام گرفته‌اند، برای استفاده در انواع وسایل نقلیه توسعه یافته‌اند. در این پیل‌های سوختی، هیدروژن با فشار از درون کاتالیزور پلاتینیوم عبور می‌کند که با عبور از این مرحله دو یون و دو الکترون به دست می‌آید. الکترون‌های حاصل در فرآیند نیرو بخشیدن به موتور الکتریکی خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند و یون‌های حاصل نیز با اکسیژن ترکیب شده و در نتیجه بخار آب از اگزوز خودرو خارج می‌شود. پیل‌های سوختی PEMFC به اندازه‌ای در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند تا انرژی مورد نیاز برای تامین نیروی الکتریکی مورد نیاز خودرو تامین شود.

در حال حاضر کدامیک از خودروسازان مطرح جهان در اتومبیل‌های هیدروژنی تولید کرده‌اند؟ هیوندای نمونه‌ای از توسان را در تابستان سال جاری میلادی بصورت لیزینگ و با یک قرارداد سه ساله با پرداخت ۴۹۹ دلار در ماه روانه‌ی بازار کرده است. غول خودروسازی کره‌ی جنوبی برای فروش ۶۰ هیوندای توسان هیدروژنی در جنوب کالیفرنیا برنامه‌ریزی کرده است. تویوتا برای فروش میرای به قیمت ۵۷٫۵۰۰ دلار در سال ۲۰۱۶ برنامه‌ریزی کرده است. هوندا هم وعده‌ی عرضه‌ی خودروی هیدروژنی خود را در سال ۲۰۱۶ میلادی داده است. باواریایی‌ها اعلام کرده‌اند که در آینده‌ی نزدیک نسخه‌ی بی‌ام‌دبلیو هیدوژنی را معرفی خواهند کرد. این خودروساز آلمانی با تویوتا برای اشتراک‌گذاری فناوری‌های مورد استفاده به توافق رسیده است. سایر خودروسازان مطرح دنیا چون جنرال‌موتورز در حال آزمایش خودروهای هیدروژنی هستند.

هیدروژن مورد نیاز در کجا تولید خواهد شد؟

در صورتی که هدف از تولید خودروهای هیدروژنی ایجاد یک چرخه‌ی سبز و بدون تولید آلودگی است، هیدروژن مورد نیاز نیز باید از راه‌هایی تولید شود که آلودگی را به محیط زیست تحمیل نکند. اما تولید هیدروژن فرآیند بسیار سختی دارد. بهترین راه برای به دست آوردن گاز هیدروژن استفاده از الکترولیز برای جدا کردن هیدروژن و اکسیژن در آب است. این روش اصلا بهینه نیست و هزینه‌ی مورد نیاز برای تولید هر کیلوگرم هیدروژن در بهینه‌ترین حالت ۲.۵ دلار است.

تغییر ساختار گاز طبیعی راهکار دیگری است که می‌توان برای تولید هیدروژن از آن استفاده کرد، اما نکته‌ی منفی این روش تولید آلودگی است. در این روش دمای بخار آب در حدود ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد افزایش می‌یابد و در این مرحله بخار با گاز متان مخلوط می‌شود که نتیجه‌ی آن تولید مونوکسید کربن و هیدروژن در کنار مقدار کمی دی‌اکسید کربن است. در حال حاضر بیش از ۹۵ درصد از هیدروژن تولید شده در آمریکا به این روش به دست می‌آید.

عده ای معتقدند گاز هیدروژن سوخت پاکِ آینده خواهد بود. محققان طرحی در اروپا می خواهند با تبدیل هیدروژن به سوخت اصلی خودروها اولین شبکه سراسری سوخت رسانی هیدروژن را برای رانندگانِ خودروهای پیل سوختی در اروپا به راه بیندازند‎. در حال حاضر دانمارک اولین کشور دنیاست که در آن شبکه ملی سوخت رسانی برای هیدروژن وجود دارد.

یکی از راههای کاهش انتشار گاز دی اکسید کربن استفاده از هیدروژن به جای بنزین و دیزل است. محققان طرح اروپایی تبدیل هیدروژن به سوخت اصلی خودروها در دانمارک به دنبال راهی برای پیشبرد این فناوری هستند. در اروپا در حال حاضر تنها چند صد وسیله نقلیه با سوخت گاز هیدروژن وجود دارد.

دانمارک اولین کشور دنیاست که در آن شبکه ملی سوخت رسانی برای هیدروژن وجود دارد. حدود ۱۰ جایگاه سوخت رسانی هیدروژنی در نقاط استراتژیک کشور راه اندازی شده است.

سوخت گیری در عرض کمتر از پنج دقیقه

تی آیس لائوستن ینسن، مدیرعامل «دانمارک هیدروژن»، شبکه ملی سوخت رسانی هیدروژن در دانمارک درباره خودورهای هیدروژنی می گوید: «در خودرو به جای باتری یک پیل سوختی هیدروژنی قرار دارد که در آن در اثر واکنش بین هیدروژن و اکسیژن، آب و الکتریسیته تولید می شود. در واقع یک واکنش شیمیایی رخ می دهد و تنها گازی که از اگزوز ماشین بیرون می آید بخار آب است.»

هدف «طرح اروپایی تبدیل هیدروژن به سوخت اصلی خودروها» این است که طی دو سال حدود۵۰ جایگاه سوخت رسانی هیدروژنی در سرتاسر اروپا ساخته و تعداد خودروهای برقی هم که با هیدروژن کار می کنند دو برابر شود. اما مزیتهای خوردوی هیدروژنی نسبت خودروهای برقی که با باتری کار می کنند چیست؟

تی آیس لائوستن ینسن درباره مزایای این خودور می گوید: «این خودروها خیلی نرم حرکت می کنند و موتور آن سروصدا نمی کند. یکی از مزایای این خودرو این است که می توانید از همان الگوهای موتورهای احتراقی استفاده کنید، یعنی می توانید به ایستگاه سوخت رسانی بروید و پیل سوختیِ خوردو را سه الی پنج دقیقه با گاز هیدروژن شارژ کنید و با آن بین ۴۰۰ تا ۶۰۰ کیلومتر رانندگی کنید.»

تولید هیدروژن پاک

پس از خودروهای هیبریدی و الکتریکی، پیشگامان خودروسازی جهان درصدد عرضه‌ی تجاری اتومبیل‌های مبتنی بر سوخت هیدروژنی هستند. تویوتا و هوندا اولین محصولات هیدروژنی خود را امسال و سال آتی روانه‌ی بازار خواهند کرد و انتظار می‌رود باقی خودروسازان نیز به جمع آن‌ها بپیوندند. در ادامه به بررسی ساختار و جزئیات مرتبط با این خودروها خواهیم پرداخت.

براساس اعلام تویوتا، بزرگ‌ترین خودروساز حال حاضر جهان برای عرضه‌ی تجاری اولین خودروی هیدروژنی خود بصورت تجاری در سال ۲۰۱۵ میلادی برنامه‌ریزی کرده است. میرای با قیمت ۵۷٫۵۰۰ دلار در اختیار خریداران قرار خواهد گرفت. همچنین هوندا، به‌عنوان دیگر خودروساز شناخته شده‌ی ژاپن، برای عرضه‌ی خودروی هیدروژنی خود در سال ۲۰۱۶ میلادی برنامه‌ریزی کرده است. اما چرا خودروسازان با وجود انواع خودروهای هیبریدی و الکتریکی در پی تولید خودروهای هیدروژنی هستند؟ برای استفاده از خودروهای الکتریکی چون تسلا، باید کاربران ساعت‌ها وقت صرف شارژ شدن کامل خودروی خود کنند، در حالی که سوخت‌گیری خودروهای هیدروژنی کمتر از پنج دقیقه طول می‌کشد. تنها راهکاری که امکان تامین انرژی‌های خودروهای الکتریکی را در کوتاه‌ترین زمان ممکن میسر می‌کند، تعویض باتری‌ها است که با توجه به قیمت بالای این باتری‌ها، چندان عاقلانه نیست. شاید از خود بپرسید که چرا با وجود این امکانات هنوز خودروهای هیدروژنی بصورت تجاری و گسترده در خیابان‌ها قابل مشاهده نیستند؟ عوامل متعددی در این باره دخیل است که می‌توان از جمله‌ی آن به بهره‌وری، آلودگی هوا، سیاست و انرژی اشاره کرد.

خودروی هیدروژنی چیست؟

خودروهای پیل سوختی به اتومبیل‌هایی اطلاق می‌شود که باتری مورد استفاده در آن‌ها هیدروژن/اکسیژن است. برخلاف باتری‌های معمول مورد استفاده، باتری‌های هیدروژنی ساختار بسته‌‌ی مملو از مواد شیمیایی ندارند، بلکه می‌توان آن‌ها را با گاز هیدروژن شارژ کرد. شماری از باتری‌ها علاوه بر هیدروژن توانایی کار با گازهای دیگر، نظیر متان و بنزین را دارند، اما این موارد در کاربردهای محدود صنعتی چون نیروگاه‌ها یا لیفتراک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

همچون باتری‌های معمول مورد استفاده، باتری‌های سوختی نیز از وجود آند، کاتد و الکترولیت بهره می‌برند. اغلب خودروهای هیدروژنی تولید شده همچون تویوتا میرای و هوندا اف‌سی‌ایکس کلاریتی، از باتری‌های سوختی با الکترولیت پلیمری بهره می‌برند. این نوع باتری‌ها که اصطلاحا Polymer Exchange Membrance Fuel Cell یا به اختصار PEMFC نام گرفته‌اند، برای استفاده در انواع وسایل نقلیه توسعه یافته‌اند. در این پیل‌های سوختی، هیدروژن با فشار از درون کاتالیزور پلاتینیوم عبور می‌کند که با عبور از این مرحله دو یون و دو الکترون به دست می‌آید. الکترون‌های حاصل در فرآیند نیرو بخشیدن به موتور الکتریکی خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند و یون‌های حاصل نیز با اکسیژن ترکیب شده و در نتیجه بخار آب از اگزوز خودرو خارج می‌شود. پیل‌های سوختی PEMFC به اندازه‌ای در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند تا انرژی مورد نیاز برای تامین نیروی الکتریکی مورد نیاز خودرو تامین شود.

در حال حاضر کدامیک از خودروسازان مطرح جهان در اتومبیل‌های هیدروژنی تولید کرده‌اند؟ هیوندای نمونه‌ای از توسان را در تابستان سال جاری میلادی بصورت لیزینگ و با یک قرارداد سه ساله با پرداخت ۴۹۹ دلار در ماه روانه‌ی بازار کرده است. غول خودروسازی کره‌ی جنوبی برای فروش ۶۰ هیوندای توسان هیدروژنی در جنوب کالیفرنیا برنامه‌ریزی کرده است. تویوتا برای فروش میرای به قیمت ۵۷٫۵۰۰ دلار در سال ۲۰۱۶ برنامه‌ریزی کرده است. هوندا هم وعده‌ی عرضه‌ی خودروی هیدروژنی خود را در سال ۲۰۱۶ میلادی داده است. باواریایی‌ها اعلام کرده‌اند که در آینده‌ی نزدیک نسخه‌ی بی‌ام‌دبلیو هیدوژنی را معرفی خواهند کرد. این خودروساز آلمانی با تویوتا برای اشتراک‌گذاری فناوری‌های مورد استفاده به توافق رسیده است. سایر خودروسازان مطرح دنیا چون جنرال‌موتورز در حال آزمایش خودروهای هیدروژنی هستند.

هیدروژن مورد نیاز در کجا تولید خواهد شد؟

در صورتی که هدف از تولید خودروهای هیدروژنی ایجاد یک چرخه‌ی سبز و بدون تولید آلودگی است، هیدروژن مورد نیاز نیز باید از راه‌هایی تولید شود که آلودگی را به محیط زیست تحمیل نکند. اما تولید هیدروژن فرآیند بسیار سختی دارد. بهترین راه برای به دست آوردن گاز هیدروژن استفاده از الکترولیز برای جدا کردن هیدروژن و اکسیژن در آب است. این روش اصلا بهینه نیست و هزینه‌ی مورد نیاز برای تولید هر کیلوگرم هیدروژن در بهینه‌ترین حالت ۲.۵ دلار است.

تغییر ساختار گاز طبیعی راهکار دیگری است که می‌توان برای تولید هیدروژن از آن استفاده کرد، اما نکته‌ی منفی این روش تولید آلودگی است. در این روش دمای بخار آب در حدود ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد افزایش می‌یابد و در این مرحله بخار با گاز متان مخلوط می‌شود که نتیجه‌ی آن تولید مونوکسید کربن و هیدروژن در کنار مقدار کمی دی‌اکسید کربن است. در حال حاضر بیش از ۹۵ درصد از هیدروژن تولید شده در آمریکا به این روش به دست می‌آید.

آنچه که باید در هنگام جوشکاری با گاز استیلن رعایت کنیم

تاریخچه کشف گاز  استیلن

تاریخچه کشف گاز استیلن به سال 1836 بر می گردد. کاشف این گاز فردی به نام ادمون دِیوی بود و این کشف را به صورتت اتفاقی انجام داد. با حرارات دادن پتاسیم کربنات با کربن در دمای بالا ماده ای که امروزه به نام پتاسیم کاربید می شناسیم، تولید می شود. در ان زمان از واکنش این ماده با آب گاز جدیدی تولید شد. این گاز در سال 1860 توسط شیمیدان فرانسوی مارسلین برتولت نیز دوباره کشف گردید و وی نام استیلن را بر این گاز جدید نهاد. اما در محاسبه ی جرم اتمی آن اشتباه کرد. زیرا دانشمندان ان زمان جرم کربن را به جای 12، 6 در نظر می گرفتند.

در ادامه با توضیح کاربرد های این گاز مانند کاربرد گاز استیلن در جوشکاری به این موضوع نیز می پردازیم که گاز استیلن چگونه تولید می شود؟

گاز استیلن چیست؟

استیلن نوعی ترکیب شیمیایی با فرمول C2H2 است. استیلن یک هیدروکربن و در واقع ساده ترین عضو گروه آلکین است. ویژگی های گاز استیلن چیست ؟ استیلن رنگ ندارد و به میزان زیادی به عنوان سوخت و در واکنش های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. در حالت خالص نا پایدار است و بویی ندارد. اما استیلن صنعتی به دلیل وجود برخی از ناخالصی ها بو دارد.

به عنوان عضوی از گروه آلکین، استیلن نوعی هیدروکربن غیر اشباع بع شمار می رود که در آن دو اتم کربن با پیوند سه گانه به هم متصل شده اند و زاویه پیوند ها 180 درجه پیش بینی می شود.

نکات ایمنی هنگام استفاده از گاز استیلن در جوشکاری

یکی از رایج ترین موارد کاربرد گاز استیلن چیست ؟ از گاز استیلن در جوشکاری استفاده می شود. در واقع جوشکاری با گاز استیلن و اکسیژن یکی از ابتدایی ترین روش های جوشکاری معمول در قطعات است. درجه حرارت شعله تاثیر زیدی بر کیفیت شعله دارد به همین دلیل تنظیم کامل استیلن و اکسیژن برای ایجاد شعله با حرارت بالا الزامی است. گاز استیلن در جوشکاری باید با اکسیژن خالص بسوزد نه با هوا.

محل جوشکاری و محل قرار گیری کپسول ها باید حد اقل 14 متر از هم فاصله داشته باشند تا امکان آتش سوزی نباشد.

کپسول حاوی استیلن به هیچ وجه نباید روی زمین غلتانده شود و باید دور از حرارت باشد. زیرا استیلن بر اثر حرارت تجزیه می شودو فشار درون کپسول نیز بالا رفته و خطر انفجار خواهد داشت.

اطلاعات فنی گاز استیلن

جرم مولی استیلن حدود 26 گرم بر مول، چگالی آنحدود 1 گرم بر لیتر، نقطه ذوب آن 80-  درجه سلسیوس و فشار بخار ان در 20 درجه سلسیوس حدود 44 اتمسفر است. این گاز کمی در آب انحلال پذیری دارد و ساختار مولکول های آن خطی است.

گاز استیلن چگونه تولید می شود؟

برای اینکه استیلن را در کاربرد های مختلف مانند گاز استیلن در جوشکاری مورد استفاده قرار دهند، روش های مقرون به صرفه ای برای تولید ان وجود دارد.  ماده ی خام لازم برای تولید استیلن، سنگ آهک یا همان کربنات کلسیم و زغال سنگ است.

واکنشهای استیلن چیست؟

ابتدا اکسید کلسیم را از حرارت دادن کلسیم کربنات به دست می آورند و زغال سنگ را نیز به کک مبدل می کنند. با واکنش اکسید کلسیم و کک نتیجتاً مونوکسید کربن و کلسیم کاربید تولید می شود که از واکنش با آی استیلن و کلسیم هیدروکسید را تولید خواهد کرد. از سوخت ناقص متان با اکسیژن و یا کراکینگ هیدروکربن ها نیز می توان این گاز را تهیه نمود. پس از آن گاز استیلن در جوشکاری و دیگر کاربرد ها مورد استفاده قرار می گیرد.

خطراتی که گاز استیلن به همراه دارد

استیلن گازی آتشگیر است و باید در انبارداری و هنگام استفاده از آن احتیاط لازم را به عمل آورد. رگولاتور های نصب شده روی کپسول های این گاز باید سالم باشند و به درستی عمل کنند.

در هنگام استفاده از گاز استیلن در جوشکاری باید دقت شود پوشش عایق کابل های برق سالم باشند و از ابزار جوشکاری صدمه دیده برای آن استفاده نشود.

کارگران جوشکاری باید در برابر اشعه ی حاصل از سوختن استیلن با اکسیژن توسط لباس و عینک مخصوص محافظت شوند. ضمناً باید مراقب پارگی های احتمالی و سوختگی در شلنگ های انتقال گاز نیز بود.

استاندارد رنگ سیلندر گاز استیلن

برای رنگ سیلندر ها و کپسول های گازی استاندارد هایی وجود دارد. این رنگ ها مشخص کننده ی خطرات احتمالی و کمک کننده برای تشخیص گاز داخل کپسول ها هستند. با توجه به کاربرد گاز درون کپسول در زمینه های صنعتی، آزمایشگاهی و یا طبی رنگ کپسول ها متفاوت خواهد بود.

رنگ کپسول گاز استیلن برای کاربرد آزمایشگاهی قرمز تیره مال به بنفش است و در کاربرد های صنعتی مثلا گاز استیلن در جوشکاری رنگ کپسول زرد است.

منابع استیلن

همانطور که پیشتر نیز اشاره شد، استیلن را از منابع مختلفی می توان استحصال کرد برای مثال کراکینگ هیدروکربن ها و سوخت ناقص متان از جمله این منابع هستند. سنگ آهک و زغال سنگ تبدیل شده به زغال کک نیز برای تولید استیلن مورداستفاده قرار می گیرند.

منبع : آنچه که باید در هنگام جوشکاری با گاز استیلن رعایت کنیم