Produksjon og bruk
Hydrogen produseres industrielt hovedsakelig ved elektrolyse av vann (H2O), slik at gassene hydrogen, H2, og oksygen, O2, dannes. Det er også andre industrielle prosesser som frigjør hydrogen, videre kan det fremstilles laboratoriemessig på en rekke forskjellige måter. I luften forekommer hydrogen fritt i ørsmå mengder, nemlig 0,0001 %.
Hydrogen brukes i analyseapparater, til å starte forbrenningsprosessen i kulldrevne kraftverk m.v, men noe stort forbruk av ren hydrogen er det ikke. Hydrogen forekommer derimot kombinert med andre grunnstoffer i en meget lang rekke forbindelser, bare for å nevne de aller hyppigste: vann og hydrokarboner.
Hydrogen var spådd en lysende fremtid som drivstoff for f.eks. biler: forbrent sammen med oksygen blir forbrenningsproduktet helt forurensningsfritt – rent vann. Aberet er bare at store energimengder kreves til fremstillingen og hvor skal de taes fra?
Gassens egenskaper
Hydrogenets kjemiske formel er H2, det vil si at det er to hydrogenatomer i ett hydrogenmolekyl. Gassen er fargeløs og luktfri. Hydrogen er det letteste grunnstoffet som finnes, egenvekt i forhold til luft er 0,07. Hydrogen har ingen negative innvirkninger på mennesker eller miljø, men er selvsagt kvelende dersom det fortrenger oksygenet i luften.
Gassen er brennbar og eksplosiv. Eksplosjonsområdet er stort, fra 4 -75 volumprosent hydrogen i luft, men det er ikke av de største. I ren oksygen er eksplosjonsområdet 4 – 96 volumprosent. Hydrogen krever en ekstremt lav energimengde for antennelse. Dette er et faremoment. På grunn av sin letthet har hydrogen vært brukt i luftskip, men på grunn av sin lettantennelighet og sitt store eksplosjonsområde har det ført til katastrofale resultater.
Det er ikke aktuelt å transportere hydrogen i flytende form.
Hydrogen er det mest utbredte grunnstoffet i universet, men utgjør bare 1 % av grunnstoffene på jorden (fra atmosfærens topp til 15 km under jordoverflaten).
Hydrogen ble tidligere kalt vannstoff på norsk, väte på svensk, brint på dansk og Wasserstoff på tysk. Den engelske betegnelsen hydrogen erstatter nå etter hvert alle disse betegnelsene, takk og pris!
Deuterium
En digresjon – eller sidesprang. (Ikke beskyld meg for å være kretsmester i sidesprang!). I brannvesenet kjenner vi til “lett vann”. Det er vann blåst opp med skumvæske og luft slik at det blir lettere enn vann (men tyngre enn tungt skum). Da flyter det oppå hydrokarboner (eks. bensin, egenvekt i forhold til vann 0,72) og blir et fortreffelig slokkemiddel.
Tungt vann derimot, er vann (H2O) hvor de vanlige hydrogenatomene er erstattet med et isotop av hydrogen, nemlig deuterium. Deuterium har (i motsetning til et vanlig hydrogenatom som har kun ett proton) ett proton og ett neutron. Dette medfører at vann basert på hydrogenisotopet deuterium veier 1,10714 i forhold til vanlig vann. De fysiske og kjemiske egenskapene til tungt vann er følgelig forskjellige fra de tilsvarende for vanlig vann og tungt vann kan derfor brukes til andre formål – som vi vet. Isotopet deuterium forekommer i ett av ca. 6.000 hydrogenatomer.
Det er også et isotop som heter tritium – men det er en annen sak.
Hydrogenflasker og merking
Hydrogen kommer inn under farlig gods. For komprimert hydrogen er UN-nummeret 1049 og fare(identifikasjons)nummeret 23.
Hydrogen leveres i komprimert form på flasker med 200 bars trykk (se diagram) på 5, 10, 20 og 50 liters flasker og i pakker med 12 x 50 liters flasker med ett uttak. Flaskene er av samme type som benyttes for oksygen – se “Brannmannen” nr. 4/05. Flaskene er mørk grå med rød skulderfarge – se illustrasjon.
Faremomenter
1. Eksplosjonsfare
Som nevnt har hydrogen et meget stort eksplosjonsområde og krever liten tennenergi, men er vesentlig lettere enn luft, 0,07 i forhold. Det er eksempler på at gassen er blitt antent ved brå åpning av flaskeventilen. Årsaken antas å være fremmedpartikkel som da kan gi friksjonsvarme eller statisk elektrisitet. Åpne flaskeventilen langsomt!
2. Kvelningsfare
Fortrenger gassen oksygenet i luften (f. eks. i et lukket rom) er der kvelningsfare – gassen er uten lukt og farge, men eksplosjonsfaren er større.
3. Revning av flasker
Blir hydrogenflasker utsatt for unormal oppvarming (for eksempel i brann) øker gasstrykket samtidig med at flaskens fasthetsegenskaper svekkes inntil flasken revner. Jo mer gass der er på flasken, jo tidligere revner den. Som nevnt i artikkelen om oksygen er flaskene laget av hardt krom-molybdemstål og skarpe biter eller hele flasker vil kunne slynges ut med stor kraft hvis de revner. Flaskene kan kjøles ned uten fare for sprøhetsbrudd.
4. Oksiderende materialer
Hydrogen reagerer med disse.
5. Nesten usynlig flamme
Hydrogen brenner med nesten usynlig flamme og kan derfor være vanskelig å oppdage i dagslys.
6. Diffusjonsevne
På grunn av sin store diffusjonsevne kan gassen trenge gjennom materialer som ellers er lekkasjetett for luft og andre gasser. Faren for diffusjon øker med temperaturen.
Igjen takk til Helge Boge, Yara Industrial AS, Bergen, for god hjelp ved utarbeidelsen av denne artikkelen. Neste gang tar vi for oss kjølegasser.
COMMENTS