• بازدید : 43 views
  • بدون نظر
این فایل در ۳صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:


هیدروژن یا آبزا، یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی است كه با حرف H و عدد اتمی ۱ نشان داده شده است. هیدروژن عنصری بی رنگ، بی بو، غیر فلز، یک ظرفیتی و گازی دو اتمی، با خاصیت شعله وری فوق العاده بالا است. هیدروژن سبک‌ترین و فراوانترین عنصر در جهان بوده و در آب و نیز در تمامی ترکیبات آلی و موجودات زنده یافت می‌شود. هیدرژن قابلیت واکنش شیمیایی با بیشتر عناصر را دارد. ستارگان در توالی اصلی خود به وفور از هیدروژن در حالت پلاسمایی تشکیل شده اند. این عنصر در تولید آمونیاک، به‌عنوان یک گاز بالا برنده، یک سوخت جایگزین و اخیرا به‌عنوان منبع انرژی مورد استفاده پیلهای سوختی قرار می‌گیرد.
در آزمایشگاه، از واکنش اسیدها بر فلزهایی مثل روی، بدست می‌آید. اما برای تولید در حجم زیاد از الکترولیز آب که معمول‌ترین روش است، استفاده می‌شود. اکنون دانشمندان سعی دارند تا روش‌های جدیدی را بوجود آوردند که از جلبک‌های سبز برای تولید هیدروژن استفاده نمایند.
ویژگی‌های درخور نگرش چیست
هیدروژن سبک‌ترین عنصر شیمیایی بوده با معمول‌ترین ایزوتوپ آن که شامل تنها یک پروتون و الکترون است. در شرایط فشار و دمای استاندارد هیدروژن یک گاز،۲H، دو اتمی با نقطه جوش۲۷/۲۰°K و نقطه ذوب ۰۲/۱۴°K را می سازد. در صورتیکه این گاز تحت فشار فوق العاده بالایی، مانند شرایطی که در مرکز غولهای گازی وجود دارد، قرار گیرد مولکولها ماهیت خود را از دست داده و هیدروژن بصورت فلزی مایع در می‌آید. اما در فشارهای بسیار پایین مانند شرایطی که در فضا یافت می‌شود، به این علت که هیچ راهی برای ترکیب اتمهایش وجود ندارد، هیدروژن تمایل دارد تا بصورت اتم‌های مجزا در آمده؛ابرهای ۲H (هیدروژنی) تشکیل می‌شود که به شکل گیری ستارگان نیز مرتبط است.
این عنصر نقش بسیار حیاتی در تأمین انرژی جهان از طریق واکنش پروتون-پروتون و چرخه کربن-نیتروژن به عهده دارد(اینها فرآیندهای هم جوشی هسته‌ای هستند که با ترکیب دو اتم هیدروژن به یک اتم هلیم، مقدار بسیار عظیمی از انرژی آزاد می‌کنند.)
کاربردها
به مقدار بسیار زیادی هیدروژن در فرآیند هابر (Haber Process) صنعت نیاز است، مقدار قابل توجهی در  تولید آمونیاک، هیدروژنه کردن چربی‌ها و روغن‌ها، و تولید متانول. سایر مواردی که نیازمند هیدروژن است عبارت‌اند از:
آلکیل زدایی آبی (هیدرودیلکیلاسیون hydrodealkylation)، گوگردزدایی آبی (هیدرودیسولفوریزاسیون، hydrodesulfurization) و هیدروکرکینک (hydrocracking)
تولید اسید هیدروکلریک،جوشکاری،سوخت‌های موشک و احیاء سنگ معدن فلزی؛
هیدروژن مایع در تحقیقات سرما‌شناسی مانند مطالعات ابررسانایی بکار می‌رود؛
تریتیوم که در رآکتورهای اتمی تولید می‌شود در ساخت بمبهای هیدروژنی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
هیدروژن چهارده و نیم بار از هوا سبکتر است و سابقا به‌عنوان عامل بالا برنده در بالون‌ها و کشتی‌های هوایی مورد استفاده قرار می‌گرفت تا وقتیکه فاجعه هیندنبرگ ثابت کرد که استفاده از این گاز برای این منظور بسیار خطرناک است.
دوتریوم به‌عنوان یک کند کننده جهت کاهش حرکت نوترونها در فعالیت‌های هسته‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد، و ترکیبات دوتریوم در شیمی و زیست‌شناسی در مطالعات تأثیرات ایزوتوپ، مورد استفاده واقع می‌شوند.
تریتیوم که یک ایزوتوپ طبقه بندی شده در علوم زیست‌شناسی است که به‌عنوان یک منبع تشعشع در رنگهای نورانی کاربرد دارد.
هیدروژن می تواند در موتورهای درون سوز سوخته شود و یا در پیلهای هیدروژنی انرژی بصورت برق تولید کند.تاکنون چند خودرو آزمایشی توسط شرکتهای مختلف اتومبیل سازی از جمله BMW(موتور گرمایی) و Mercedes Benz ،Toyota ،Opel و … (پیل هیدروژنی) تولید شدند. پیل‌های سوختی هیدروژنی، به‌عنوان راه کاری برای تولید توان بالقوه ارزان و بدون آلودگی، مورد توجه قرار گرفته است.
تاریخچه
هیدروژن (در زبان فرانسه به معنی سازنده آب و واژه یونانی hudôr یعنی “آب” و gennen یعنی “تولید کننده”) برای اولین بار در سال ۱۷۷۶ به‌وسیله هنری کاوندیش به‌عنوان یک ماده مستقل شناخته شده، آنتونی لاوازیه نام هیدروژن را برای این عنصر انتخاب کرد.
پیدایش
هیدروژن فراوان ترین عنصر در جهان است بطوریکه ۷۵٪ جرم مواد طبیعی از این عنصر ساخته شده و بیش از ۹۰٪ اتم‌های تشکیل دهنده آنها اتم‌های هیدروژن است.
این عنصر به مقدار زیاد و به فور در ستارگان و سیارات غولهای گازی یافت می‌شود. به نسبت فراوانی زیاد آن در جاهای دیگر، هیدروژن در اتمسفر زمین بسیار رقیق است(۱ ppm برحسب حجم). متعارف‌ترین منبع برای این عنصر در زمین آب است که از دو قسمت هیدروژن و یک قسمت اکسیژن (H2O) ساخته شده است.
منابع دیگر عبارتند از بیشترین اشکال مواد آلی که در اندام تمام موجودات زنده شناخته شده وجود دارند، زغال،سوخت فسیلی و گاز طبیعی. متان (CH4)، که یکی از محصولات فرعی فساد ترکیبات آلی است که اهمیت منابع آن رو به افزایش است.
هیدروژن از چندین راه مختلف بدست می‌آید:
 عبور بخار از روی کربن داغ، تجزیه هیدروکربن به‌وسیله حرارت، واکنش هیدروکسید سدیم یا پتاسیم بر آلومینیوم، الکترولیز آب یا از جابجایی آن در اسیدها توسط فلزات خاص.
هیدروژن تجاری در حجم های زیاد معمولاً به‌وسیله تجزیه گاز طبیعی تولید می‌شود.
ترکیبات
هیدروژن سبک ترین گاز ها با اکثر عناصر ترکیب شده و ترکیبات مختلف را بوجود می‌آورد. هیدروژن دارای عدد اکترونگاتیویته ۲.۲ است پس هیدروژن هنگامی ترکیبات را می‌سازد که عناصر غیر فلزی تر و عناصر فلزی تری وجود داشته باشند. در این حالت(غیر فلزی) تشکیل دهنده‌ها, هیدریدها نامیده می‌شوند، که هیدروژن یا بصورت یونهای -H یا بصورت حل شده در عنصر دیگر وجود خواهد داشت (مانند هیدرید پالادیوم). در حالت دوم (ترکیب با فلز) هیدروژن تمایل برای تشکیل پیوند کووالانسی دارد، چون یونهای + Hبصورت یک اتم عریان فاقد الکترون در می‌آیند بنابراین تمایل شدیدی به جذب الکترونها به سمت خود دارند. هر دوی اینها تولید اسید می‌کنند. لذا حتی در یک محلول اسیدی می‌توان یونهایی مثل+ O۳H را دید که گویی پروتونها محکم به چیزی چسبیده اند.
هیدروژن با اکسیژن ترکیب شده و تولید آب می‌کند، که در این واکنش مقدار زیادی انرژی را بصورتی آزاد می‌کند که، باعث انفجار در هوا می‌گردد. به تولید اکسید دوتریوم یا O۲D، که معمولاً آب سنگین گفته می‌شود می انجامد. همچنین هیدروژن با کربن یک سری ترکیبات گسترده‌ای را بوجود می‌آورد. بخاطر ارتباط این ترکیبات با چیزهای زنده، این ترکیبات را ترکیبات آلی می‌نامند، و به مطالعه خصوصیات این ترکیبات شیمی آلی گفته می‌شود.
حالتها
در شرایط عادی گاز هیدروژن ترکیبی از دو نوع متمایز مولکول است که با هم از نظر جهت چرخش الکترون‌ها و هسته تفاوت دارند. این دو شکل به نام ارتو- و پارا- هیدروژن معروفند. (این مورد با ایزوتوپ‌ها فرق می‌کند به پاراگراف بعد توجه کنید.) در شرایط استاندارد هیدروژن معمولی ترکیبی از ۲۵٪ شکل پاراو ۷۵٪ شکل ارتو است. شکل ارتو را نمی‌توان بصورت حالت خالص آن تهیه کرد. این دو مدل هیدروژن از نظر انرژی با هم متفاوتند که این مسئله موجب می‌گردد، تا خصوصیات فیزیکی آنها کمی متفاوت باشد. مثلاً نقطه ذوب و جوش پاراهیدروژن تقریباً ۰٫۱K° پایین تر از ارتوهیدروژن است.
ایزوتوپ ها هیدروژن
پروتیوم , معمولی ترین ایزوتوپ  هیدروژن فاقد نوترون است گرچه دو ایزوتوپ دیگر به نام دوتریوم دارای یک نوترون و تریتیوم رادیو اکتیویته دارای دو نوترون، وجود دارند. دو ایزوتوپ پایدار هیدروژن پروتیوم(۱H-) و دیتریوم(۲H-,D ) هستند. دیتریوم شامل۰.۰۱۸۴- ۰.۰۰۸۲ ٪ درصد کل هیدروژن است (IUPAC)؛ نسبتهای دیتریوم به پروتیوم با توجه به استاندارد مرجع آب VSMOW اعلام می‌گردد. تریتیوم(T یا ۳H-)، یک ایزوتوپ پرتوزا (رادیواکتیو) دارای یک پرتون و دو نوترون است. هیدروژن تنها عنصری است که ایزوتوپ‌های آن اسمهای مختلفی دارند. به نظر منطقي مي رسد.
هشدارها
هیدروژن گازی است با قدرت افروزش بسیار زیاد. این گاز همچنین به شدت با کلر و فلوئور واکنش نشان می‌هد. O۲ D، یا آب سنگین برای بسیاری از گونه‌ها سمی است. اما مقدار قابل توجهی از آن برای کشتن انسان لازم است.
سوخت هیدروژنی    چیست                                    
در ساليان اخير توجه به كار بر روي هيدروژن به عنوان جايگزين سوختهاي معمول افزايش يافته است.
موانع علمي اين امر كه به موانع اقتصادي آن دامن زده است موجب شده كه كمتر از آن به عنوان سوخت ياد شود ولي تحقيقات علمي همچنان ادامه دارد در مقايسه با سوختهاي رايج ,هيدروژن حجم بالاتري را به دليل گاز بودن اشغال مي كند يكي از راههاي از بين بردن اين مشكل بكار بردن اتانول به عنوان حامل هيدرژن است .هيدروژن همراه با اتمهاي كربن اتانول حمل ميشود و سپس از آن آزاد شده و در اختيار سلول سوختي قرار ميگيرد .(اين مواد در ماشين هاي اتانول سوز نيز ميسر است . )
هيدروژن ,منبع نويد بخشي براي تامين انرژي در سوختهاي آينده بشمار مي آيد ,زيرا ميتوان آن را در پيلهاي سوختي به كار گرفت .از لحاظ نظري ,پيلهاي سوختي بازده تبديل انرژي بالاتري نسبت به تجهيزات احتراقي كنوني دارند.حتي اگر هيدروژن را به عنوان سوختي احتراقي به كار گيريم, هيچ دي اكسيد كربن خروجي مشاهده نخواهيم كرد.به هر حال هيدروژن مي بايد از ديگر منابع انرژي توليد و جدا وبه گونه اي ايمن استفاده شود.                                                                 
آزمایشات انجام گرفته در ایستگاه فضایی بین المللی می تواند حركت به سوی اقتصاد مبتنی بر هیدروژن را تسریع كند. تصور كنید برای سوخت گیری خودروتان به سمت جایگاه سوخت رسانی حركت می كنید، دهانه لوله سوخت رسانی را وارد مخزن سوخت خودرو می كنید، اما سوختی كه مصرف می كنید، از نوع سوخت های متداول نیست بلكه هیدروژن است. هیدروژن گازی بی رنگ و بی بو است كه از سوختن آن فقط بخار آب حاصل می شود كه سریع و بدون هیچ خطری توسط محیط اطراف جذب می شود. یك كیلوگرم از هیدروژن تقریباً سه برابر همین میزان بنزین انرژی آزاد می كند. و این در حالی است كه هیدروژن فراوان ترین عنصر طبیعت محسوب می شود! پس جای تعجب نیست كه چرا دانشمندان در تلاش اند تا راهی بیابند كه بتوان از هیدروژن به عنوان سوخت در خودروها استفاده كنند. ال ساكو مدیر مركز تولید مواد پیشرفته تحت جاذبه ضعیف (CAMMP) در دانشگاه نورسسترون بوستون كه زیر نظر ناسا مشغول فعالیت است در این زمینه می گوید: «ده ها شركت از جمله بزرگ ترین شركت های سازنده خودرو، موتورهایی را طراحی كرده اند كه از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می كند. این موتورها بسیار شبیه به موتورهای احتراق داخلی هستند كه ما امروزه به طور گسترده ای از آنها استفاده می كنیم. سلول های سوختی ( یكی دیگر از منابع ممكن برای تولید نیرو در خودروها ) نیز از هیدروژن استفاده می كنند. برای آنكه استفاده از این فناوری ها در زندگی روزمره ممكن شود، لازم است دانشمندان راهی برای ذخیره سازی و انتقال ایمن هیدروژن بیابند كه از لحاظ هزینه به صرفه بوده و با هزینه های استفاده از بنزین قابل مقایسه باشد.» اما انجام این كار چندان هم آسان نیست. گاز هیدروژن سبك و فرار است. مولكول های كوچك H2 از طریق روزنه ها و شكاف ها و همچنین از طریق بست ها و شیرها بسیار سریع نشت می كنند و هنگامی كه از این طریق خارج شدند خیلی زود تبخیر می شوند. هیدروژن چهار برابر سریع تر از متان و ده برابر سریع تر از بخارهای بنزین نفوذ می كند. این مسئله در مورد حفظ ایمنی دستگاه از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است چرا كه قطرات هیدروژن بسیار سریع تبخیر شده و در محیط پراكنده می شوند و می توانند ایمنی سیستم را به خطر اندازند. این مسئله می تواند برای هر كسی كه می خواهد گاز هیدروژن را ذخیره كند، دردسرساز شود. هر چند كه هیدروژن مایع بسیار متراكم است و ذخیره سازی آن آسان به نظر می رسد، اما در عین حال ذخیره كردن آن می تواند مشكلاتی را نیز به همراه داشته باشد.
سامانه ‌هايي كه براي ذخيره هيدروژن توسعه يافته‌اند، عبارتند از:                                       
هيدروژن فشرده، هيدروژن مايع و پيوند شيميايي ميان هيدروژن و يك ماده ذخيره (براي مثال، هيدريد فلزات).                                           
با اين كه تاكنون هيچ سامانه حمل و نقل و توزيع مناسبي براي هيدروژن وجود نداشته، اما توانايي توليد اين سوخت از مجموعه متنوعي از منابع و خصوصيت پاك سوز بودن آن، هيدروژن را به سوخت جانشين مناسبي تبديل كرده است.                                                
هيدروژن يکي از ساده‌ترين و سبك‌ترين سوخت هاي گازي است که در فشار اتمسفري و دماي جوي حالت گاز دارد. سوخت هيدروژن همان گاز خالص هيدروژن نيست، بلكه مقدار كمي اكسيژن و ديگر مواد را نيز با خود دارد. منابع توليد سوخت هيدروژن شامل گاز طبيعي ، زغال سنگ ، بنزين و الكل متيليك هستند. فرآيند فتوسنتز در باكتري ها يا جلبك ها و يا شكافتن آب به دو عنصر هيدروژن و اكسيژن به كمك جريان الكتريسيته يا نور مستقيم خورشيد از آب، روش هاي ديگري براي توليد هيدروژن هستند.                                              
در صنعت و آزمايشگاه هاي شيمي، توليد هيدروژن به طور معمول با استفاده از دو روش شدني است: ۱- الكتروليز
 2- توليد گاز مصنوعي از بازسازي بخار يا اكسيداسيون ناقص.
 در روش الكتروليز با استفاده از انرژي الكتريكي، مولكول‌هاي آب به هيدروژن و اكسيژن تجزيه مي‌شوند. انرژي الكتريكي را مي‌توان از هر منبع توليد الكتريسيته كه شامل سوخت هاي تجديد پذير نيز مي‌شوند، به دست آورد. وزارت نيروي آمريكا به اين نتيجه رسيده است كه استفاده از روش الكتروليز براي توليد مقادير زياد هيدروژن در آينده مناسب نخواهد بود.                           
روش ديگر براي توليد گاز مصنوعي، بازسازي بخار گاز طبيعي است. در اين روش، مي‌توان از هيدروكربن‌هاي ديگر نيز به عنوان ذخاير تامين مواد استفاده كرد. براي نمونه، مي‌توان زغال سنگ و ديگر مواد آلي (بيوماس) را به حالت گازي درآورد و آن را در فرآيند بازسازي بخار براي توليد هيدروژن به كار برد. از طرفي چون هيدروکربن هاي فسيلي محدود و رو به اتمام هستند، پس بهتر است ديد خود را به سمت استفاده از منابع تجديد شونده معطوف کنيم.
گاز هيدروژن مي تواند هم از منابع اوليه تجديد پذير و هم از منابع تجديد ناپذير توليد شود. امروزه توليد گاز هيدروژن از منابع تجديد پذير به سرعت مراحل توسعه و رشد خود را مي پيمايد. اين در حالي است که توليد گاز هيدروژن از منابع تجديد ناپذير به ويژه منابع فسيلي به علت محدود بودن اين منابع روز به روز کاهش مي يابد.
پردازنده های سوخت چگونه کار می کنند؟
این سلولها از هیدروژن و اکسیژن الکتریسیته تولید و تنها بخار آب ساتع می کنند. مشکل اصلی سلولهای سوختی هیدروژنی ، ذخیره و توزیع هیدروژن است.
هیدروژن، گازی با دانسیته انرژی زیاد نیست؛ یعنی در مقایسه با یک سوخت مایع مثل بنزین یا متانول انرژی کمی در واحد حجم دارد. لذا قرار دادن مقدار کافی هیدروژن در سلول سوختی یک ماشین هیدروژنی به منظور طی مسافتی معقول و منطقی دشوار به نظر می رسد. هیدروژن مایع، دانسیته انرژی خوبی دارد ، اما باید در دمای بسیار پایین و فشار زیاد نگهداری و ذخیره شود که نگهداری و حمل آن را مشکل می سازد.
سوختهای رایج و معمولی مثل گاز طبیعی ، پروپان ، بنزین وسوختهای  غیر رایج مانند متانول و اتانول ، همه در ساختار مولکولیشان هیدروژن دارند. اگر یک فناوری وجود داشت که هیدروژن را از این سوختها جدا و از آن برای سوخت رسانی به سلول سوختی استفاده می کرد می توان گفت مشکل ذخیره و توزیع هیدروژن به کلی برطرف می شد.این فنا وری در حال توسعه پردازنده سوخت یا مبدل (Reformer ) نام دارد. در این قسمت می آموزیم که مبدل گازی (Steam Reformer ) چگونه کار می کند.
هدف پردازنده های سوخت
وظیفه پردازنده های سوخت، تأمین هیدروژن خالص وابسته برای سلول سوختی ، با استفاده از یک سوخت است که آماده و دردسترس بوده و براحتی قابل حمل است. پردازنده های سوخت باید قادر باشند که این عمل را به روش بهینه و کارآمد با کمترین آلودگی انجام دهند؛ در غیر این صورت آنها مزایای استفاده از سلول سوختی را از بین می برند.
برای اتومبیلها، مسأله اصلی ذخیره انرژی است. برای اجتناب از مخزنهای سنگین و فشرده ، یک سوخت مایع به گاز ارجحیت دارد. شرکتهای مختلف روی پردازنده هایی برای سوختهای مایع مانند بنزین و متانول کار می کنند. بهترین سوختی که در کوتاه مدت توصیه می شود متانول است. در حال حاضر این سوخت بسیار شبیه بنزین، ذخیره و توزیع می شود.
برای خانه ها و ایستگاههای تولید برق، سوختهایی چون گاز طبیعی و پروپان مناسب ترند. بسیاری از خانه ها و ایستگاههای تولید برق قبلاً به منابع گاز طبیعی، لوله کشی و متصل شده اند. بعضی خانه ها نیز که لوله کشی نشده اند ، مخزن پروپان دارند.
بنابراین معقول به نظر می رسد که این سوختها را به هیدروژن تبدیل کرده تا در سلولهای سوختی ساکن استفاده شوند.
متانول و گاز طبیعی هردو می توانند در یک مبدل گازی (steam reformer) به هیدروژن تبدیل شوند. فناوری در حال توسعه، پردازنده سوخت یا مبدل (reformer) نام دارد. در این قسمت می آموزیم که مبدل گازی (steam reformer) چگونه کار می کند.
مبدل گازی (steam reformer)
 دو نوع مبدل گازی وجود دارد؛ یکی متانول را  و دیگری گاز طبیعی را بازسازی می کند.
بازسازی متانول
فرمول مولکولی متانول CH3OH است. هدف مبدل این است که حداکثر هیدروژن (H) ممکن را از این مولکول جدا کند طوری که میزان نشر آلاینده هایی چون کربن مونواکسید را به حداقل برساند.این فرآیند با تبخیر متانول مایع و آب آغاز می گردد. گرمایی که در فرآیند بازسازی تولید شده بود، برای این منظور (تبخیر) استفاده می شود. ترکیب بخار آب و متانول (متانول گازی) از یک اتاقک داغ حاوی کاتالیزگر عبور داده می شود.
هنگامی که مولکول های متانول به کاتالیزگر برخورد می کنند به مونواکسید کربن (CO) و گاز هیدروژن (H2) تجزیه می شوند:
CH3OH => CO + 2H2
بخار آب نیز به گاز هیدروژن و اکیسژن تجزیه می شود. این اکسیژن با CO ترکیب می شود تا CO2 بسازد. با این روش، مقدار بسیار کمی CO آزاد می شود چرا که بیشتر آن به CO2  تبدیل شده است:
H2O + CO => CO2 + H2
 بازسازی گاز طبیعی
گاز طبیعی که بیشترین ماده ترکیبی آن متان(CH4) است ، با عملکردی مشابه پردازش می گردد. متان موجود در گاز طبیعی با بخار آب واکنش داده و گازهای مونواکسید کربن وهیدروژن، آزاد می کند:
CH4 + H2O => CO + 3H2
 همانند عملی که در بازسازی متانول انجام شد، بخار آب به گاز هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود. اکسیژن با CO ترکیب شده و CO2 حاصل می گردد:
 H2O + CO => CO2 + H2
 هیچ کدام از این ترکیبها ایده آل نیستند؛ مقداری از متانول یا گاز طبیعی و مونواکسید کربن بدون اینکه واکنش دهند باقی می مانند. این مواد در مجاورت یک کاتالیزگر با مقدار کمی هوا(برای تأمین اکسیژن) سوزانده می شوند. این عمل، بسیاری از ملکولهای CO باقی مانده را به CO2 تبدیل می کند.
بسیاری روشهای دیگر ممکن است استفاده شود تا آلاینده های دیگری همچون گوگرد که ممکن است در گاز اگزوز باشند را پاک کنند.
به دو دلیل حذف کردن مونواکسید کربن از گاز اگزوز اهمیت دارد: اول اینکه اگر CO از سلول سوختی عبور کند ، کیفیت عملکرد و طول عمر سلول سوختی کاهش می یابد . دوم اینکه این گاز یک آلاینده کنترل شده است که بسیاری از ماشینها مجازند تنها مقدار بسیار کمی از آن را تولید کنند.
پردازنده سوخت و سلول سوختی
برای تولید برق، سیستم های مختلفی باید با هم کار کنند تا جریان الکتریکی خروجی را تأمین نمایند. یک سیستم معمولی از یک مصرف کننده الکتریکی (مثل اتاق خودرو یا موتور الکتریکی) یک سلول سوختی و یک پردازنده سوخت تشکیل شده است.
خودرویی که با سلول سوختی کار می کند را بررسی می کنیم. وقتی که شما پدال گاز(هیدروژن) را فشار می دهید، فعل و انفعالاتی به طور همزمان رخ می دهند.
● کنترل کننده موتور الکتریکی شروع به برقراری جریان در موتور الکتریکی کرده  و موتور الکتریکی نیز گشتاور بیشتری ایجاد می کند.
● در سلول سوختی، هیدروژن بیشتری واکنش می دهد، الکترونهای بیشتری تولید شده، در موتور و کنترل کننده الکتریکی جریان می یابند و نیاز بیشتر به انرژی را برطرف می کنند.
● پردازنده سوخت، متانول بیشتری را درون سیستم – که هیدروژن تولید می کند- پمپ می کند. پمپ دیگری  جریان هیدروژنی را که به سلول سوختی می رود افزایش می دهد.
 فعل و انفعالات متوالی مشابه ای نیز هنگامی که دراتاق، مصرف انرژی بالا می رود رخ می دهد. مثلاً وقتی سیستم تهویه روشن می شود برق خروجی سلول سوختی باید سریعاً افزایش یابد وگرنه چراغها کم نور می شوند تا اینکه سلول سوختی نیاز انرژی را تأمین کرده و افت ولتاژ را جبران نماید.
جنبه های منفی پردازنده های سوخت
پردازنده های سوخت زیانهایی نیز دارند. زیانهایی همچون آلودگی و تأثیر روی بازده کلی.
 آلودگی
اگرچه پردازنده های سوختی می توانند گاز هیدروژن را برای سلول سوختی با آلودگی بسیار کمتر از یک موتور درون سوز تأمین نمایند، مقدار قابل توجهی دی اکسید کربن (CO2) تولید می کنند. اگرچه این گاز یک آلاینده کنترل شده نیست، گمان می رود که در گرم شدن زمین (global warming) نقش داشته باشد.
اگر در یک سلول سوختی هیدروژن خالص استفاده شود ، تنها محصول فرعی آن ، آب (بخار آب) است. CO2  یا هیچ گاز دیگری تولید نمی شود. اما چون خودرو هایی با پردازنده های سوخت از سلول سوختی انرژی می گیرند، مقدار کمی از آلاینده های کنترل شده (مثل مونواکسید کربن) را تولید می کنند، نمی توان نام وسایل نقلیه پاک و غیر آلاینده (ZEVs : zero emission vehicles) را با با توجه به قوانین آلودگی کالیفرنیا بر آنها نهاد. هم اکنون فناوری های اصلی که تحت عنوان ZEV ها شناخته می شوند ، خودرو های الکتریکی با باتری و خودرو های هیدروژنی هستند.
به جای تلاش در جهت بهبود پردازنده های سوخت برای حذف آلاینده های کنترل شده از آنها، برخی شرکتها روی شیوه های جدیدی برای ذخیره یا تولید هیدروژن در وسیله نقلیه کار می کنند. Ovonic روی مخزنی از جنس هیدرید فلزی کار می کند تا هیدروژن را مثل اسفنجی که آب را جذب می کند، جذب کند. با این وسیله نیازی به مخزنهای پرفشار نیست و می توان ظرفیت هیدروژن وسیله نقلیه را افزایش داد.
Powerball Technologies درنظر دارد از گلوله های پلاستیکی کوچکی که مملو ازسدیم هیدرید می باشند استفاده کند. این توپها وقتی باز شده و به داخل آب انداخته شوند هیدروژن تولید می کنند. محصول فرعی این واکنش سدیم هیدرواکسید مایع بوده که یک ماده شیمیایی صنعتی رایج است.
بازده
زیان دیگر پردازنده های سوخت این است که بازده کلی ماشینی که با سلول سوختی کار می کند را کاهش   می دهند. پردازنده سوختی ازگرما وفشار برای کمک به انجام واکنشهایی که هیدروژن آزاد می کنند استفاده می کند.
بسته به نوع سوختی که به کار می رود و بازده سلول سوختی و پردازنده سوخت، بهبود بازده روی خودرو های بنزینی معمولی به طور آشکار کم است.برای این مقایسه بازده های ماشین بنزینی و ماشین با سلول سوختی و ماشین برقی را تحقیق کنید.
تولید هیدروژن از گیاهان و باکتری ها                                         همچنین گاز هيدروژن در اثر واکنش هاي تخميري ميکروارگانيسم هاي زنده، به ويژه باکتري ها و مخمر ها روي بيوماس، توليد مي شود. بيوماس از منابع اوليه تجديد پذير است که از موادي مانند علوفه، ضايعات گياهان و فضولات حيوانات به دست مي آيد. در روند توليد گاز هيدروژن، باکتري هاي بي هوازي با استفاده از پديده تخمير، مواد آلي و آب را به گاز هيدروژن تبديل مي کنند. براي توليد هيدروژن به وسيله باکتري ها دو نوع تخمير وجود دارد: يک نوع تخمير نوري است که در آن به منبع نور نياز است و نوع ديگر، تخمير در تاريکي است که نيازي به نور ندارد. در اين واکنش ها منابع کربني زيادي استفاده مي شود که همگي از بيوماس تامين مي شوند.                      
در طبيعت ميکروارگانيسم هاي بي هوازي در غياب اکسيژن و با استفاده از پديده تخمير، گاز هيدروژن توليد مي کنند، ولي مقدار اين گاز از نظر کمي پايين است و از نظر اقتصادي براي مصارف صنعتي و خانگي و … قابل توجيه نيست؛ از اين رو بايد با استفاده از روش هايي، بازده توليد گاز هيدروژن را افزايش داد. يکي از روش هايي که مي توان بازده توليد گاز هيدروژن را بالا برد، تغييرات ژنتيک در ژنوم اين باکتري ها با استفاده از روش هاي مهندسي ژنتيک و بيوتکنولوژي است. روش ديگر، استفاده از ترکيبي از باکتري هاي هوازي و بي هوازي در کنار هم است. در اين روش چون باکتري هاي بي هوازي در فرآيند تخمير توليد اسيد هاي آلي مي کنند، رفته رفته محيط واکنش اسيدي مي شود و PH پايين مي آيد؛ از اين رو توليد هيدروژن کاهش مي يابد. ولي هنگامي که باکتري هاي هوازي در محيط باشند، از اسيد هاي آلي استفاده و آنها از محيط خارج مي کنند؛ در نتيجه راندمان توليد گاز هيدروژن بالا مي رود.                                             
تحقيق و توسعه                                         
وزارت نيروي آمريكا براي توسعه استفاده از هيدروژن دو برنامه اصلي را دنبال مي‌كند که يکي برنامه هيدروژن وزارت نيرو و ديگري شبكه اطلاعاتي تكنولوژي‌هاي هيدروژن است. هيدروژن، سومين انرژي فراوان بر روي سطح زمين است. همان طور كه به صورت ابتدايي در آب و تركيبات آلي يافت مي شود. هيدروژن از هيدروكربن ها يا آب به دست مي آيد و هنگامي كه به عنوان سوخت مصرف مي شود، يا براي توليد الكتريسيته از آن استفاده مي شود و يا با تركيب مجدد با اكسيژن توليد آب مي كند. از اين رو و با توجه به قابليت بالاي توليد انرژي در اين سوخت اخيراً تلاش هاي زيادي براي جانشين کردن اين سوخت صورت مي گيرد.                                  
مسائل ايمني                                       
هيدروژن از ديدگاه ايمني نيز مطمئن و مطلوب است و براي حمل ونقل ، نگهداري و استفاده، خطرناك تر از سوخت هاي رايج ديگر نيست. به هر صورت مسائل ايمني همچنان به عنوان يكي از اساسي‌ترين مقوله ها در استفاده از انرژي هيدروژن باقي مي ماند.استانداردهاي متداول دنيا امنيت استفاده از آن را با سختگيري در طراحي‌ و انجام آزمايش هاي متعدد فراهم مي آورد. همچنين در حوزة نگهداري و حمل آن، استانداردهاي بسياري براي تمام تجهيزات مرتبط تدوين شده است.
اقتصاد هيدروژن                                                
براي هيدروژن به عنوان يك سوخت، سيستم توزيعي مناسبي وجود ندارد. با اين كه معمولاً انتقال از طريق خط لوله با صرفه‌ترين راه انتقال سوخت‌هاي گازي است، اما در حال حاضر سيستم خط لوله مناسبي موجود نيست. انتقال هيدروژن به طور خاص از طريق مخزن و تانكرهاي گاز صورت مي‌گيرد. استفاده از هيدروژن به عنوان سوخت به يك زير ساختار براي حمل ونقل و نگهداري و با توجه به مسائل ايمني و اقتصادي نياز دارد.                              
ديدگاه ايجاد يك زير ساختار كه هيدروژن را به عنوان منبع انرژي مورد استفاده قرار مي‌دهد، مفهوم اقتصادي بودن اين طرح را پديد آورده كه بهترين راه جهت ايجاد تقاضاي بيشتر براي توليد و مصرف اين انرژي است، زيرا منابع توليد هيدروژن بسيار ارزان و در دسترس هستند. هيدروژن قابليت بالايي براي توليد انرژي دارد و ميزان آلودگي ناشي از مصرف اين سوخت در محيط زيست بسيار کم است. اين سوخت به عنوان منبعي تجديدپذير، پاک و فراوان تر از سوخت فسيلي مي تواند کاربرد زيادي براي نيروگاه ها و بخش حمل و نقل داشته باشد.
  • بازدید : 51 views
  • بدون نظر
این فایل در ۹صفحه قابل ویرایش می باشد وبه صورت زیر تهیه شده:

رادیکال آزاد، هر یک از اتمها و یا مولکولهایی است که دارای یک الکترون جفت نشده باشند. به عبارتی رادیکالها، مولکولها یا اتمهایی هستند که تمام والانس‌های آن سیر نشده و در واقع مولکولی اشباع نشده می‌باشد مثل رادیکال متیل (CH3.). رادیکالهای آزاد موجب فشارهای جزئی به میزان کمتر از۶- ۱۰ میلی‌متر جیوه شده و از طول عمر کوتاهی (معمولا کمتر از ۳- ۱۰ ثانیه) برخوردارند. وجود زودگذر چنین اتمها و رادیکالهایی توسط مطالعات اسپکتروسکوپی ثابت شده است.
هر چند که در ساده‌ ترین تعریف، رادیکال آزاد، هر یک از مولکولها و اتمهایی است که دارای یک الکترون جفت نشده باشند. ولی باید توجه داشت که مولکولهایی مانند اکسید نیتریک و اکسیژن نیز از این قاعده پیروی می‌کنند، لکن بصورت عادی نمی‌توانند از باب رادیکالهای آزاد مطرح باشند بنابراین این اصطلاح (یعنی رادیکال آزاد) شامل مولکولهای عادی پایدار نمی‌شود. از جمله رادیکالهای آزاد ساده می‌توان به CH3 ,CN ,OH ,Cl ,H اشاره کرد. چنینی رادیکالهایی از اهمیت فوق العاده‌ای در واکنشهای گرمایی و فتوشیمیایی، پلیمریزاسیون و احتراق برخوردارند. آنها در هر دو فاز مایع و گازی دارای اهمیت می‌باشند، لکن به هر حال دستگاههای فاز گازی بسیار ساده تر بوده و تفسیر قاطعانه‌تری را اجازه می‌دهند. با وجود این حتی در فاز گازی، روشهای تجربی بناچار پیچیده و غیر مستقیم هستند، زیرا موادی با چنین طول عمر کوتاه را نمی‌توان در غلظتهای زیاد تهیه کرد. بنابراین چنین عواملی، امکان تهیه، ارزیابی و شناسایی رادیکالها را با اشکالات بسیار زیاد مواجه می‌سازد. 
هر چند که در ساده‌ ترین تعریف، رادیکال آزاد، هر یک از مولکولها و اتمهایی است که دارای یک الکترون جفت نشده باشند. ولی باید توجه داشت که مولکولهایی مانند اکسید نیتریک و اکسیژن نیز از این قاعده پیروی می‌کنند، لکن بصورت عادی نمی‌توانند از باب رادیکالهای آزاد مطرح باشند بنابراین این اصطلاح (یعنی رادیکال آزاد) شامل مولکولهای عادی پایدار نمی‌شود. از جمله رادیکالهای آزاد ساده می‌توان به CH3 ,CN ,OH ,Cl ,H اشاره کرد. چنینی رادیکالهایی از اهمیت فوق العاده‌ای در واکنشهای گرمایی و فتوشیمیایی، پلیمریزاسیون و احتراق برخوردارند. آنها در هر دو فاز مایع و گازی دارای اهمیت می‌باشند، لکن به هر حال دستگاههای فاز گازی بسیار ساده تر بوده و تفسیر قاطعانه‌تری را اجازه می‌دهند. با وجود این حتی در فاز گازی، روشهای تجربی بناچار پیچیده و غیر مستقیم هستند، زیرا موادی با چنین طول عمر کوتاه را نمی‌توان در غلظتهای زیاد تهیه کرد. بنابراین چنین عواملی، امکان تهیه، ارزیابی و شناسایی رادیکالها را با اشکالات بسیار زیاد مواجه می‌سازد. 
تاریخچه 
در طول قرن نوزده میلادی غالبا رادیکالهای آزاد بصورت ناصحیح بعنوان اصل مسلم در نظر گرفته می‌شده‌اند. فرضیه آووگادرو بوسیله شیمیدانان مواد آلی آن زمان بصورت جدی مورد توجه واقع نشده بود و موادی مانند C2H6 غالبا بصورت CH3 توصیف می‌گردید. با پایان یافتن قرن نوزده میلادی، این وضعیت مورد بررسی قرار گرفت و امکان موجودیت رادیکالهای آزاد، با کشف تری‌فنیل‌متیل‌رادیکال بوسیله گامبرگ “Moses Gomberg” به وضوح تایید شد. پس از این تاریخ بسیاری از رادیکالهای آزاد کشف و چنینی ترکیباتی در مکانیزمهای شیمی آلی بعنوان یک اصل پذیرفته شد. 
 


تشکیل رادیکال آزاد 
بطور کلی، رادیکالهای آزاد بوسیله شکستگی یک پیوند در یک مولکول پایدار، با بوجود آمدن دو قطعه که هر یک از آنها حاوی یک الکترون جفت نشده است، تشکیل می‌شوند. 
R1__R2 <——> R1. + .R2

باید توجه داشت که امکان دارد قطعات حاصله بطریقی تغییر شکل یابند و بویژه این تغییر شکل از ترکیب شدن مجدد آنها شود. در بسیاری از موارد، ترکیب شدن مجدد تقریبا در هر برخورد R1 و R2 با همنوع خود رخ می‌دهد و ترکیب مخلوط تعادلی تحت شرایط معمولی، دلالت بر تجزیه مقدار بسیار کمی از ترکیب به رادیکالها می‌نماید. همچنین بسیاری از روشهای دیگر نیز باستثنای ترکیب شدن مجدد مورد ملاحظه قرار گرفته است که با استفاده از آنها، رادیکالها تغییر شکل داده اند. رادیکالها از طول عمر کوتاهی (معمولا کمتر از ۳- ۱۰ ثانیه) برخوردارند و به همین دلیل آنها غالبا دارای اهمیت بسیار زیادی در علم سینتیک واکنش هستند. 
روشهای تهیه رادیکال آزاد 
روشهای متداول تهیه رادیکالهای آزاد را می‌توان به سه نوع گرمایی، الکتریکی و فتوشیمیایی تقسیم نمود: 
روش گرمایی 
در روشهای گرمایی، یک مولکول پایدار در درجه حرارت زیاد تجزیه می‌شود. باید توجه داشت که در شرایط استثنایی امکان دارد که در یک حالت تعادلی، تفکیک بسوی رادیکالها قابل ملاحظه باشد. بنابراین امکان دارد که اتمهای هیدروژن بوسیله حرارت دادن به هیدروژن در یک درجه حرارت بسیار زیادی تهیه شوند: 
.H2 <—-> 2H 

بعنوان مثال در دمای ۱۹۰۰ k˚ این حالت تعادلی در فشار یک اتمسفر بسوی ۱% تفکیک سوق داده می‌شود. 
همچنین در چند مورد، تفکیک بسوی رادیکالها در دمای اطاق در موادی در محلول، مشاهده شده است. بدین ترتیب امکان تهیه رادیکالها، در غلظتهای زیاد و با طول عمر قابل ملاحظه وجود دارد. از جمله مواردی که می‌توان بدان اشاره کرد، هگزا فنیل‌اتان است که در محلول بنزن در ۵ درجه سانتیگراد تا حد ۳% به رادیکالهای تری‌فنیل‌متیل با غلظت ۳-۲% تفکیک شده و نیز هگزا- (پارا- بی- فنیلیل)-اتان است که واقعا در شرایط مشابه تا حد ۱۰۰% تفکیک شده است. 
به هر حال معمولا تجزیه های گرمایی برگشت ناپذیر می‌باشند. در این حال اکثر مواد آلی گازی تماما و یا قسمتی از آنها بوسیله مکانیزمی که طی آن، شکافتن مولکول بسوی رادیکالها با تشکیل دو رادیکال متیل آغاز می‌شود، تجزیه می‌گردند. 
C2H6 <——-> 2 .CH3

روش الکتریکی 
در روش الکتریکی رادیکالها را می‌توان از طریق عبور گاز مورد نظر از مکانی که یک تخلیه الکتریکی در سرعت زیاد در آن برقرار می‌شود، تهیه نمود. در این روش طیفهای اتمی تهیه می‌شوند و از این روش غالبا برای بررسی واکنشهای شیمیایی اتمهای هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن استفاده می‌گردد. 
یک ترکیب دارای رادیکال 

روش فتوشیمیایی 
از جمله روشهایی که برای تهیه رادیکالهای آزاد بسیار عمومیت دارد، روشهای فتوشیمیایی است. تقریبا کلیه ترکیبات آلی گازی به روش فتوشیمیایی از مسیر رادیکالهای آزاد تجزیه می‌شوند و این روش از کاربرد گسترده‌ای برخوردار است. بدین روش، دو ماده کلر و استون در حد گسترده‌ای مورد استفاده واقع می‌شوند. کلر در تابش نور در ناحیه پیوسته طیف جذبی خود به اتمهای کلر تجزیه می‌شود. 
cl2 + hv <——> 2.cl 

بسیاری از واکنشهای اتمهای کلر بدین روش مورد بررسی قرار گرفته‌اند. همچنین فتولیز “photolysis” استون در حد گسترده‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. در چنین واکنشی بدون هیچ گونه ابهامی ثابت شده است که شکافت اولیه با استفاده از تابش گستره ۲۵۳۷ تا ۳۱۳۰ آنگستروم رخ می‌دهد. 
CH3COCH3+ hv <———> .CH3CO+ .CH3

این واکنش یکی از عمومی‌ترین منابع تهیه رادیکالهای متیل و استیل است. 
تابش امواج با طول موج کوتاه و ذرات بنیادی پر انرژی (مانند آنچه در فروپاشیهای هسته‌ای ملاحظه می‌شود) نیز امکان دارد که بسوی تهیه رادیکالها و یونها سوق داده شود. باید توجه داشت که چنین سیستمهایی همه روزه از اهمیت بیشتری برخوردار می‌شوند، لکن معمولا پیچیده هستند. 
شناسایی رادیکالها 
اولین روشهای شناسایی رادیکالها، مستلزم در نظر گرفتن خواص شیمیایی آنها بوده است. بعدها از روش های مطمئن‌تری مانند طیف سنجی جذبی و طیف سنجی جرمی استفاده شد. به طور کلی، شناسایی رادیکالها به روشهای زیر انجام می‌گیرد: 
روشهای شیمیایی 
o ازاله آئینه (mirror removal method) 
o گیر اندازی رادیکالها 
طیف‌بینی جذبی (absorption spectroscopy) 
طیف‌سنجی جرمی (mass spectrometry) 
نقره
معرفی 
نقره ، یکی از عناصر شیمیایی، با نشانه Ag ، دارای عدد اتمی ۴۷ ، وزن اتمی ۱۰۷٫۸۶۸۲ و در گروه یک فرعی (IB) جدول تناوبی قرار گرفته است. نقره فلزی سفید مایل به خاکستری و براق است و از نظر شیمیایی یکی از فلزات سنگین و از جمله فلزات نجیب و از نظر تجارتی عنصری گرانبها تلقی می‌گردد. نقره یکی از عناصری است که از گذشته های دور و دورانهای باستان بعنوان یک فلز شناخته شده و مورد استفاده واقع میشده و از آن در کتابهای فراعنه مصری ، که قدمت این کتابها به حدود ۳۶۰۰ سال قبل از میلاد مسیح بالغ می‌گردد، بعنوان فلزی که از نظر ارزش دارای {۵}{۲}frac ارزش طلا است، یاد شده است. از نقره ، ۲۵ ایزوتوپ رادیواکتیو شناخته شده اند که دارای اجرام اتمی ۱۰۲ الی ۱۱۷ می‌باشند. نقره معمولی از دو ایزوتوپ با جرمهای ۱۰۷ و ۱۰۹ تشکیل شده است. 
منابع طبیعی 
نقره جزء عناصر نسبتا کمیاب بوده و از نظر فراوانی در قشر جامد زمین ، در مرتبه شصت و سومین عنصر قرار دارد. این عنصر تشکیل دهنده حدود۶-۱۰ ×۱% از پوسته زمین است. برخی اوقات نقره بصورت عنصر آزاد یافت می‌شود (نقره خالص) و گاهی نیز به صورت آلیاژ با سایر فلزات ملاحظه می‌شود. در هر صورت باید توجه داشت که در اکثر نقاط، نقره بصورت مواد معدنی حاوی ترکیبات نقره ملاحظه می‌شود. مهمترین کانیهای نقره عبارتند از: آرجنتیت (Ag2S,argentite) و سرارجیریت (AgCl ,horn silver,Ceragyrite). 
از سوی دیگر تعدادی از کانیهایی که در آنها نقره با سولفیدهای سایر فلزات ترکیب شده است نیز وجود دارد که عبارتند از: استفانیت (stephanite) بفرمول(۵Ag2S.Sb2S5) ، پلی بازیت (polybasite) بفرمول (Cu_2S, Ag_2S).(Sb_2S_3, As_2S_3)، پروستیت(proustite) بفرمول (۳Ag_2S.As_2S_3)و پیرآرجیریت (pyrargyrite) بفرمول (۳Ag_2S.Sb_2S_3). 
حدود سه چهارم نقره تولیدی ، در حقیقت فراورده جانبی حاصل از استخراج سایر فلزات است. علاوه بر این ، مقدار مهمی از نقره نیز از طریق بازیافت سکه‌های از رده خارج شده که باید با مقداری نقره ممزوج شونده و یا از مقدار نقره آنها کم شود، جمع آوری می‌گردد.همچنین بازیافت نقره از قراضه های صنعتی که ضمنا شامل باقیمانده های عکاسی است، با اهمیت تلقی می‌گردد. 
خصوصیات فلز نقره 
نقره خالص فلزی براق و نسبتا نرم است که تا اندازه ای سخت تر از طلاست. زمانیکه این فلز پرداخت شود، دارای درخشندگی می‌شود و می‌تواند ۹۵% از نور تابیده به خود را بازتاب نماید. این عنصر در میان کلیه فلزات ، مقام بهترین رسانا در زمینه گرما و الکتریسیته را دارا است و در زمینه قدرت چکش خواری و مفتول شوندگی دارای مرتبه دوم پس از طلا است. چگالی نقره ۱۰٫۵ برابر آب است، بصورتیکه یک متر مکعب از آن دارای وزن ۱۰۵۰۰ کیلوگرم می‌باشد. نقره در ۹۶۱ درجه سانتیگراد ذوب شده و در حدود ۲۲۰۰ درجه سانتیگراد می‌جوشد. 
طلا و نقره مانند محلولهای واقعی می‌توانند در هر نسبتی با یکدیگر مخلوط شده و آلیاژ تشکیل دهند. کیفیت نقره و یا بعبارت بهتر عیار آن بر حسب تعداد قسمت نقره خالص در ۱۰۰۰ قسمت مخلوط فلزات بیان می‌گردد و بطور معمول نقره تجاری دارای عیار ۹۹۹ است. 
خواص شیمیایی نقره 
اگرچه نقره از نظر شیمیایی در میان فلزات نجیب فلزی بسیار واکنش پذیر تلقی می‌گردد، لکن باید توجه داشت که در مقایسه با سایر عناصر از مرتبه واکنش پذیری قابل ملاحظه‌ای برخوردار نمی‌باشد. این عنصر به آسانی اکسیده شدن آهن اکسید نمی‌شود، لکن با گوگرد و هیدروژن سولفید واکنش داشته و تشکیل همان تیرگی آشنا را می‌دهد که در نقره‌هایتان ملاحظه می‌کنید. 
برای رفع این نقیصه می‌توان آبکاری نقره را با کمک رودیم به انجام رسانیده و از وقوع تیرگی مورد نظر پیشگیری نمود همچنین با استفاده از کرم (Cream) یا پولیش نقره می‌توان لایه تیره بسیار نازکی را که نقره در ترکیب با گوگرد بوجود آورده است را زدوده و آن را مجددا براق نمود. از طرف دیگر این تیرگی را می‌توان از نظر شیمیایی بوسیله حرارت دادن ظرف مورد نظر در محلوا رقیقی از کلرید سدیم و کربنات هیدروژن سدیم یا قرار دادن قسمت تیره در تماس با فلزی فعالتر مانند آلومینیوم که می‌تواند با گوگرد ترکیب شود و مجددا فلز را به حالت اولیه برگرداند، از بین برد. 
نقره نمی‌تواند با اسیدهای غیر اکسیدکننده مانند اسیدهای کلریدریک و سولفوریک یا بازهای قوی مانند هیدروکسید سدیم واکنش نماید، لکن اسیدهای اکسنده مانند اسید نیتریک یا اسید سولفوریک غلیظ آن را در خود حل کرده و یون یک مثبت نقره (+ 
Ag) را تشکیل می‌دهند. این یون که در کلیه ترکیبات ساده و محلول نقره وجود دارد، تقریبا بصورت ساده ای با استفاده از عوامل احیا کننده آلی مانند آنچه در آئینه های نقره ای ملاحظه می‌شود، به فلز آزاد احیا می‌گردد. برای آبکاری نقره لازم است یونهای کمپلکس نقره احیا شود. یون (+
Ag)بی‌رنگ است، لکن تعدادی از ترکیبات نقره بدلیل نفوذ سایر اجزای تشکیل دهنده ساختمانی رنگینند. باید توجه داشت که اکسیژن درحد حیرت انگیزی در نقطه ذوب نقره به میزان ۲۰ قسمت حجمی از اکسیژن در یک قسمت حجمی نقره حل می‌شود. پس از سرد کردن مایع مورد نظر نیز اکسیژن به میزان ۷۵% قسمت (از نظر حجمی) در نقره باقی می‌ماند. 
تجزیه و شناسایی 
محلولهای حاوی یون نقره را می‌توان به آسانی تشکیل رسوب کلرید نقره بوسیله افزایش اسید کلریدریک ، شناسایی کرد. این رسوب را می‌توان از رسوبهای سرب و جیوه یک ظرفیتی ، بوسیله قدرت حل شدن آن درهنگام افزودن هیدروکسید آمونیوم اضافی و ایجاد رسوب مجدد با افزودن اسید نیتریک متمایز نمود. مضافا تجزیه وزنی بوسیله کلرید نقره یا برمید نقره که به آسانی قابل رسوب دادن ، خشک کردن و توزین می‌باشند، میسر می‌باشد. همچنین می‌توان یون نقره را بوسیله عمل الکترولیز به نقره فلزی احیا و بدین روش توزین نمود. از محلول تیوسیانات پتاسیم استاندارد شده نیز می‌توان برای تجزیه حجمی نقره استفاده کرد. 
ترکیبات نقره 
نقره در ترکیباتش اکثرا بصورت یک ظرفیتی است. لکن اکسید ، فلوئورید و سولفید دو ظرفیتی نقره نیز ملاحظه شده است. تعدادی از ترکیبات مهم نقره عبارتند از: 
نیترات نقره (AgNO_3): ترکیبی بی‌رنگ ، بسیار محلول ، اساسا سمی و به سادگی به نقره فلزی احیا می‌شود و از آن در تهیه ترکیبات نقره ، آئینه های نقره ، جوهرها استفاده می‌شود. 

هیدروکسید دی آمین نقره Ag(NH_3)_2]OH]: ترکیب کوئوردیناسیونی محلول در آب که به وسیله افزودن هیدروکسید آمونیوم به محلولهای املاح نقره ، تشکیل می‌شود. این ترکیب در اثر ماندن تشکیل ترکیب بسیار منفجره نقره فولمینات شده را می‌دهد. 

سیانید نقره (AgCN): مورد مصرف بوسیله سیانید سدیم یا پتاسیم اضافی در آبکاری برای تشکیل یونهای کمپلکس- 
Ag(CN)_2و —
Ag(CN)_3که به فلز نقره احیا می‌شوند. 

کلرید نقره (AgCl): ترکیب سفید نامحلول که در هیدروکسید آمونیوم حل شده تشکیل یونهای کمپلکس + 
Ag(NH_3)_2 می‌دهد. در عکاسی و نیز بعنوان آشکار کننده یونیزاسیون برای اشعه های کیهانی، کاربرد دارد. 

برمید نقره (ArBr): ترکیب نامحلول زرد روشن که نسبت به AgCl نامحلولتر است و بیشتر در عکاسی به مصرف می‌رسد. 

یدید نقره (AgI): ترکیب نامحلول زرد رنگ و نامحلولتر از AgBr است و برای اصلاح وضعیت ابرها به منظور بارندگی (Cloud Seading) و در عکاسی کاربرد دارد. 

سولفید نقره (Ag_2S): نامحلولترین نمک نقره ، سیاه رنگ و جزء اصلی تشکیل دهنده تیرگی ظروف نقره می‌باشد. 
کمپلکس های نقره 
نقره یک ظرفیتی تعداد زیادی از ترکیبات پایدار کوئوردیناسیونی تشکیل می‌دهد. این ترکیبات اغلب دو کوئوردینانسی بوده، دارای دو گروه یونی یا مولکولی پیوسته به یک یون مرکزی +
Ag مانند Ag(CN)_2 می‌باشند. کمپلکسهای کوئوردیناسی مانند -AgCl_3] 
۲] نیز شناخته شده‌اند و احتمالا کمپلکسهای چهار کوئوردیناسی مانند-AgCl_4]
۳] در محلولها رخ می‌دهد. نقره دو ظرفیتی می‌تواند در برابر تجزیه ، بوسیله تشکیل یون +Ag 
۲ با استفاده از ترکیبات آلی مانند ارتو_ فنانترولین ، پیریدین و alpha’ ،alpha _ دی پیریدیل پایدار شود. یون نقره سه ظرفیتی (+Ag
۳) نیز با استفاده از کمپلکس شدن به وسیله اتیلن دی بی گوایند پایدار می‌شود. از طرف دیگر کلیه فلزات ضرب سکه ، یعنی مس ، نقره و طلا به آسانی با موادیکه اتمهای نیتروژن ، گوگرد یا هالوژن برای اتصال با آنها تدارک می‌کنند، کمپلکس می‌شوند (در مقایسه با موادیکه تدارک اکسیژن می‌نمایند). بعنوان مثال کمپلکسهای نقره با یون هیدروکسید (در مقایسه با کمپلکسهای هیدروکسیدروی که کوئوردینانس‌شونده خوبی با اکسیژن هستند) خیلی پایدار نیستند، بنابراین اکسید نقره در محلولهای قوی هیدروکسید سدیم فقط به میزان کمی حل می شود، در حالیکه هیدروکسید روی با توجه به کوئوردیناسیون شدنش با هیدروکسید ، در آن حل می‌شود. 
موارد کاربرد نقره 
نقره در اغلب مصارفش با یک یا چند فلز ، آلیاژ شده و بدان صورت مصرف می‌شود. مهمترین مصرف این فلز در ضرب سکه است نقره همچنین دارای مصارف معروفی در زمینه جواهر سازی و ظروف نقره و نیز آب نقره است. 

به دلیل ناپایداری در مقابل اسیدهایی غیر اکسنده به صورت بوته و یا سایر وسایل شیمیایی مصرف می‌شود و گاهی ابزار آلات جراحی ، لحیم نقره و باطریهای انباره‌ای مقاوم در برابر خوردگی را از نقره تهیه می‌کنند. 

در آینه سازی به مقدار زیاد نقر ه مصرف می‌شود وهمچنین مقدار زیادی نقره برای تهیه نقره هالیدها در عکاسی مصرف می‌شود. 
  • بازدید : 65 views
  • بدون نظر

خرید اینترنتی پایان نامه نساجی افزايش مواد افزودني بر پلي پروپلين-دانلود رایگان پایان نامه نساجی افزايش مواد افزودني بر پلي پروپلين-پایانامه افزايش مواد افزودني بر پلي پروپلين-فایل پایان نامه افزايش مواد افزودني بر پلي پروپلين-دانلود رایگان سمینار افزايش مواد افزودني بر پلي پروپلين

این فایل در۴۷صفحه قابل ویرایش برای شما تهیه شده است وامل موارد زیر است.

تبلور                                                                                           

 

۳-۱ دمای تبدیل شیشه ای                                                                        

 

۴-۱ ریز ساختار                                                                                   

 

۲- مواد اولیه برای تولید پلی پروپیلن                                                                  

 

۳- روش های تولید پلی پروپیلن                                                                         

 

۴- شاخصه های گرانول پلی پروپیلن                                                                    

 

        MFI 41

                                                                                             

      MWD42

 

۳-۴ چگالی                                                                                            

 

۵- باز یافت پلی پروپیلن                                                                                    

 

۱-۵- تخریب                                                                                           

       

۲-۵- پایدار سازی                                                                           

 

۶- مصارف پلی پروپیلن                                                                               

 

۱-۶- الیاف                                                                                      

 

۲-۶- بی بافتها                                                                                 

 

۳-۶- قطعات ساخته شده با قالب ریزی دمشی                                           

 

۴-۶- لوله ها                                                                                     

 

۵-۶- پوشش لوله ها                                                                           

 

۶-۶- پوشش سیم ها                                                                           

 

۷-۶- فیلم،ورقه و نوا ر                                                                       

 

۷- دلایل استفاده از پلی پروپیلن                                                                        

 

۸- بافت کیسه های پلی پروپیلن                                                                         

 

 

“فصل دوم” مواد و روش کار

 

مقدمه

 

۱- تهیه نمونه

 

۲- آزمونهای انجام شده

 

۱-۲ آزمون ضربه

 

۲-۲ تحلیل و بررسی نمو دار ضربه

 

۳-۲ آزمون کرنش

 

۴-۲ تحلیل و بررسی نمودار ۲

 

۳- آزمون استحکام سنجی

 

 1-3- تحلیل و بررسی نمودار استحکام

 

۲-۳- نتیجه ی کل مقایسه انواع کربنات در برابر آزمونهای انجام شده

 

“فصل سوم” نتایج

 

مقدمه

 

۱- تحلیل نتایج

 

۲- پیشنهادها 

از زمان‌هاي گذشته همواره بشر جهت حمل‌ونقل بسياري از كالاها احتياج  به چيزي داشته است تا آن را بسته‌بندي نموده و به سهولت جابجا نمايد. از اين‌رو كيسه‌هاي بافته‌شده يكي از اين بسته‌بنديها مي‌باشند كه در زمان‌هاي گذشته از جنس كنف بوده (كه البته هنوز هم در مواردي كاربرد دارند) و با پيشرفت علم و تكنولوژي و ورود پليمر به دنياي صنعت و نساجي به تدريج جاي خود را به كيسه‌هاي بافته‌شده از جنس پلي‌پروپيلن داده‌اند.كيسه هاي پلي پروپيلن يكي از اقلام پر مصرف در صنايع بسته بندي در همه كشورها و از جمله ايران مي باشد كه مصرف آن از يك سو بدلیل افزايش جمعيت واز سوي ديگر بدلیل پيدايش كاربردهاي جديد رو به افزايش است.

پلي‌پروپيلن، پليمري چند منظوره با خواصي جالب توجه براي كاربردهاي متفاوت است. اين پليمر همراه با پيشرفت علوم و فنون مختلف با كمك پژوهشهاي علمي به وجود آمده و به كمك پژوهشهاي علمي ،خواص آن بهبود يافته است.

شواهد به دست آمده در دهه‌هاي ۱۳۳۰ و ۱۳۴۰ شمسي نشان داد خواص فيزيكي و عمومي مواد پليمري بشدت وابسته به ساختار فيزيكي است. ساختار فيزيكي جداي از ساختار و تركيب شيميايي است و نشان‌دهنده چگونگي قرار گرفتن ملكول‌هاي زنجيري در ماده پليمري است. يك پليمر با وزن ملكولي و توزيع وزن ملكولي مشخص مي‌تواند خواص فيزيكي (ضربه‌پذيري، شكنندگي، چقرمگي، سختي، قابليت كش آمدن) متفاوتي داشته باشد. اين تفاوت در خواص در اثر چگونگي قرار گرفتن ملكول‌هاي زنجيره‌اي نسبت به هم و نسبت به يك راستاي معين است كه ساختار فيزيكي را تعيين مي‌كند و به نظر مي‌رسد با توسعه دانش در اين زمينه در آينده امكان به وجود آمدن تنوع در خواص ساخته‌هاي پلي‌پروپيلني پديدار شود. در سال‌هاي گذشته روش‌هاي توليد پلي‌پروپيلن از محصولات پتروشيمي پيشرفتهاي جالب توجهي داشته است. ليكن هنوز سرمايه‌گذاري قابل توجهي لازم است تا محصول مناسبي توليد شود.

دستگاههاي تبديل گرانول پلي‌پروپيلن به قطعات فيلم و الياف در حال توسعه و تكامل‌اند. تكامل اين دستگاهها به طور عموم در افزايش سرعت توليد و كاهش انرژي مصرفي است.

 

آشنايي با پلي‌پروپيلن(Poly propylene) :

پلي‌پروپيلن ماده‌اي سبك، با جرم مخصوص كمتر از آب است  که از پليمر شدن گاز پروپيلن به دست مي آيد. پلي پروپيلن در برابر رطوبت، روغن‌ها و حلا لهاي معمولي مقاوم است. اين ماده به صورت جامد سفيد رنگ شفاف مي‌باشد كه در حلال‌هاي سرد نامحلول و در دي‌كالين داغ، تترالين داغ و تتراكلرواتان جوشان محلول است. همچنين قابل احتراق است. پلي‌پروپيلن داراي نقطه ذوب ۱۷۱-۱۶۸ درجه سانتيگراد و وزن مولكولي بيشتر از ۰۰۰/۴۰ مي‌باشد. پلي‌پروپيلن از خانواده پلاستيك‌ها بوده و از نوع گرمانرماها يا ترموپلاستيك‌ها Thermoplastics بشمار مي‌آيد و داراي چگالي مابين  مي‌باشد.فرمول شيميايي پلي‌پروپيلن به این صورت  است.

 

مشخصات شيميايي پلي‌پروپيلن:

دماي ذوب:

دماي ذوب يا محدوده دماي ذوب پلي پروپيلن، بسته به ساختار شيميايي و خلوصش، در نظم فضايي مولکولی آن متغير است. وجود كومونومرها با نبود نظم فضايي مولكولها، موجب كاهش دماي ذوب يا وسيع شدن محدوده ذوب مي شود. به طور كلي دماي ذوب پليمرهاي تصادفي، كمتر از دماي ذوب پليمر خالص و بيشتر از كوپليمر تصادفي است. دماي ذوب تعيين شده، به روش اندازه‌گيري آن بستگي دارد. با روش حجم سنجي، دماي ذوب پلي پروپيلن  تعيين شده است در حالي كه با روش گرماسنجي پويشي تقاضلي (DSC)دماي ذوب  تعيين شده است. تغيير سرعت گرم كردن، موجب تغيير چند درجه‌اي در دماي ذوب مي‌شود.

درشكل (۲ ) نمودار حاصل از گرماسنجي پويشي تفاضلي پلي پرو پيلن تجارتيs  730 نشان داده شده است. در اين اندازه گيري، دما بين ۲۵۰-۲۵ درجه سانتيگراد و با سرعت ده درجه در دقيقه تغيير داده شده است. دماي ذوب آن ۱۷۱ درجه سانتيگراد تعيين شده است.

مولكولهاي زنجيره‌اي پلي پروپيلن ايزوتاكتيك بلوري به شكل مارپيچ است، كه سه مونومر در هر حلقه مارپيچ قرار دارد. شكل۳ ، شكل فضايي مولكول را نشان مي دهد. هر واحد تكرار

شونده داراي طول  6.5 درجه است. گروههاي متيل به طور متقارن در اطراف مارپيچ قرار گرفته و زاويه بين آنها تقريباً ۱۲۰ درجه است. اين نظم ساختاري، به وجود آمدن سلولهاي واحد با تنگ چين مونوكلينيك را ممكن مي سازد. 

 

  • بازدید : 50 views
  • بدون نظر

دانلود رایگان تحقیق رنگ وحالت الکترونی مولکولها-خرید اینترنتی تحقیق رنگ وحالت الکترونی مولکولها-دانلود رایگان مقاله رنگ وحالت الکترونی مولکولها-تحقیق رنگ وحالت الکترونی مولکولها-

این فایل در ۲۵۰صفحه قابل ویرایش تهیه ده است وبه موارد زیر می پردازد:
امروزه از رنگهاي طبيعي به ندرت استفاده مي گردد زيرا به كمك روشهاي سنيتك رنگهاي ايده آلي از نظر كمي و كيفي توليد ميشوند و چون ساختمان اصلي آنها را آروماتيكها تشكيل ميدهند تویحات بیشتری را در قسمت بعد برای آنایی بیشتر شما با این فایل ارائه می دهیم. 

اين رنگ چنانچه بعدا خواهيم ديد به دليل وجود گروه آزين ( Azine  ) جزو اين نوع شيميايي ميباشد ولي در آن زمان به دليل تهيه اش از آنيلين رنگ آنيلين نامش نهادند .

      پرييكن رنگ بالا را در كارخانه اي نزديك لندن از قطران ذغال سنگ در مقياس صنعتي تهيه نمود البته قبل از آن در آزمايشگاه از اثر پتاسيم دي كرومات و سولفوريك اسيد بر آنيلين ناخالص آنرا سنتز نموده بود از انجائيكه اين رنگ در رنگرزي مزاياي فراواني نسبت به ديگر رنگهاي طبيعي ، از نظر روشني و ثبات داشت در اندك زماني توجه رنگرزها را بخود جلب نمود . پريكن و دوستانش علاوه بر تهيه رنگ بالا فرايند ساده رنگرزي با تانيك اسيد را نيز ابداع كردند و بالاخره بعد از مدتها تحقيق و بررسي اولين كارخانه رنگسازي توسط او تاسيس و به مرحله توليد رسيد .

        از انجا كه در آغاز اغلب رنگهاي مصنوعي اوليه از انيلين ساخته ميشدند و انيلين در آن زمان فقط از منبع قطران ذغال سنگ تهيه ميشد اينگونه رنگها به رنگهاي آنيلين و رنگهاي قطران ذغال سنگ معروف بودند هر چند كه بعضي از اين رنگها از آنيلين نيز مشتق نشده بودند . امروزه كلمه رنگهاي مصنوعي با سينتيك ترجيح داده ميشوند زيرا ديگر امروزه رنگها لزوما از منابع اوليه ذغال سنگ تهيه نميشوند . بلكه منابع نفتي ( نفت خام و گاز طبيعي ) بجاي آن جايگزين شده و اين تعويض عمدتا در اثر جايگزيني گاز ذغال با گاز طبيعي در كشورهاي صنعتي انجام گرفت

         رنگ نمودي از تاثير متقابل نور مرئي و ماده است و ماده به اين ترتيب رنگي به نظر ميرسد . خود پدييده ديد نيز نتيجه جذب نور توسط شبكيه چشم ميباشد . جذب نور سبب ميشود كه ساختمان پروتوئينهاي چشم در اثر يكسري واكنشهاي شيميايي تغيير يابد و يك رديف پاسخهاي شيميايي داده شود و درنتيجه ، علامت دريافت شده بوسيله عصب نوري به مغز انتقال مي يابد .

       تابش نور سفيد به ماده بر حسب ساختمان و حالت سطحي ماده با پديده هاي زير پاسخ داده ميشود :

 الف : تمامي پرتوهاي تابيده شده بازتاب يا پخش ميگردند بدين ترتيب ماده سفيد به نظر ميرسد .

ب : تمامي پرتوها جذب ميشوند ، ماده سياه به نظر ميرسد .

ج : قسمتي از پرتو ها بطور انتخابي جذب ميشوند ماده رنگي به نظر ميرسد .

        بايد تصريح كرد كه نور سفيد منتشر شده توسط خورشيد تابشهاي الكترو مغناطيسي در ناحيه ۴۰۰ تا ۸۰۰ n m  را در بر ميگيرد . در دو سوي طيف مرئي نور از تابشهاي غير مرئي براي چشم انسان تشكيل يافته است طول موجهاي بيشتر از ۸۰۰ n m  نور در ناحيه زير قرمز (I R  ) و طول موجهاي كمتر از ۴۰۰ n m  در ناحيه فرا بنفش ( U V  ) قرار دارد . بنابر اين رنگ هر جسم يك حالت ويژه از پديده اي بسيار عمومي ، يعني پديده جذب انتخابي است .

       در داخل حوزه مرئي ، نوارهاي خيلي باريك طول موجها به رنگهاي كاملا معين مربوط ميگردند . اين رنگها نه تنها از ايجاد نوري با طول موج كاملا مشخص ناشي ميشوند بلكه آنها از نور سفيدي كه توسط جذب پرتوي كه طول موج رنگ مورد نظر را در بر نداشته باشد نيز حاصل ميگردند بدين ترتيب است كه بر اثر جذب « رنگهاي تكميلي » ما رنگها ياجسامي كه ما را احاطه كرده اند مي بينيم جدول زير رنگهاي جذب شده و دريافت شده را نسبت به طوول موج نور جذب شده نشان ميدهد . 


عتیقه زیرخاکی گنج