تاریخچه تکنولوژی هیدروژن

 ارسطو که در سال‌های ۳۸۴ تا ۳۲۲ پیش از میلاد می زیسته اعتقاد داشته، ممکن است برخی مواد خود به خود به وجود بیایند. این اعتقاد که امروزه مردود شناخته شده تا قرن هفدهم پا برجا بود.

فرانچسکو ردی (۱۹ فوریه ۱۶۲۶ – ۱ مارس ۱۶۹۷) پزشک، زیست شناس و شاعر ایتالیایی، از بنیانگذاران زیست شناسیِ تجربی و ملقب به «پدر انگل‌شناسی نوین» است، او نقش مهمی در رد کردن نظریه “پیدایش خود به خودی، یا همان خلق الساعه” دارد. او با انجام آزمایش‌هایی متعدد نظریه ون هلومنت را رد کرد ولی نظریه گفته شده توسط آقای پاستور به صورت کامل رد شد.

ژان باپتیست ون هلمونت ( ژانویه ۱۵۷۹ –  دسامبر ۱۶۴۴) دانشمند فلاندری زیست‌شناس، پزشک و شیمی‌دان بود. او همچنین به عنوان بنیانگذار شیمی پنوماتیک شناخته می‌شود. معروفیت او امروزه مدیون نظریه خلق‌الساعه او است. او همچنین برای نخستین بار واژه گاز (از کلمه یونانی Chaos) را برای هیدروژن به کار برده‌است.

ون هلمونت از یک طرف دنباله رو دانشمندان سنتی بود که به عناصر چهارگانه اعتقاد داشتند و از طرف دیگر مانند گالیله به آزمایش و تجربه اعتقاد داشت و این تناقض در طول زندگی علمی او مشهود بود. او بنیانگذار شیمی پنوماتیک بود.

اتم هیدروژن، یک تک اتم عنصر شیمیایی هیدروژن است. اتمی که از نظر الکتریکی خنثی است و دارای یک بار مثبت یا پروتون و یک بار منفی یا الکترون است که به هسته پیوند خورده‌است. هیدروژن اتمی سازندهٔ جرم ۷۵٪ عنصرهای جهان است. در زندگی روزانه در زمین اتم هیدروژن یا هیدروژن تک اتمی به سختی پیدا می‌شود ولی برخلاف آن هیدروژن دوست دارد با دیگر عنصرها یا با خودش آمیخته شود و گاز هیدروژن (مولکول دواتمی) را بسازد.

در ادامه سیر تکاملی کشف، شناخت و تکمیل آگاهی ما نسبت به آسانترین عنصر جهان نوشته شده. در  انتها مطلب بسیار بسیار جالبی آمده، که شدیدا پیشنهاد می کنم بخوانید. اگر نظری داشته باشید، نمایشگاه مجازی فارس بسیار خوشحال می شود آنرا بخواند.

قرن هفدهم: (تمام سالها به میلادی هستند)

  • 1625 – جان باپتیست فن هلمونت نخستین شرح برای هیدروژن را نوشت.
  • 1650 – تئودور مایرن اسید سولفوریک را روی فلز آهن ریخت و ماحصل آن (که هیدروژن باشد) را “هوای قابل اشتعال” نامید.
  • 1662 – قانون بویل (Boyle) که در مورد رابطه فشار و حجم گازها صحبت می کند، اعلام شد.
  • 1670 – رابرت بویل، هیدروژن را از طریق استحصال اسید و فلزات به دست آورد.
  • 1672 – رساله یا مقاله ای را در رابطه با تجربیاتش در مورد ارتباط هوا و منتشر کرد.
  • 1679 – دنیس پاپین، شیر ایمنی را برای استفاده از هیدروژن استفاده کرد.

قرن هجدهم:

  • 1700 – نیکولاس لمری نشان داد که گاز حاصله از واکنش اسید سولفوریک و آهن، نه تنها فقط آتش زا نیست، بلکه قابل انفجار است!
  • 1755 – جوزف بلک تائید کرد که هیدروژن تنها نیست و گازهای دیگری هم وجود دارند.
  • 1766 – هنری کاوندیش توضیح داد که اسید هایدرولیک و فلز روی به هنگام واکن، گازی را تولید می کنند که بین 7 تا 11 بار از هوا سبکتر است.
  • 1774 – ژوزف پریستلی، اکسیژن را جدا کرده و طبقه بندی نمود.
  • 1780 – فلیس فونتانا “واکنش جابجایی آب و گاز” را کشف نمود.
  • 1783 – آنتوان لوران لاووازیه، بنیانگذار شیمی نویسن، نام “زاده آب” را بر روی هیدروژن گذاشت (هیدرو: آب، ژن: زاده شده از)
  • 1783 – ژاکوب چارلز، برای نخستین بار بالونی از هیدروژن ساخت و با آن پرواز کرد.
  • 1785 – قانون چارلز، در رابطه با حجم و دمای گاز، مطرح شد.
  • 1789 -از ماشین الکترواستاتیک برای الکترولیز آب استفاده شد.

قرن نوزدهم:

  • 1800 – ویلیم نیکولاس و آنتونی کارلیزل، توسط پیل ولتایی (باطری های سری شده به هم) آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه کردند.
  • 1800 – جان ویلهم ریتر همان آزمایش تجربی را با تنظیم جداگانه الکترودها برای به دست آوردن جداجدای اکسیژن و هیدروژن استفاده کرد.
  • 1801 – هامفری دِوی مفهوم پیل سلولی (باطری های سلولی) را کشف نمود.
  • 1806 – فرانسیس ایساک (اسحاق) ریواز، (انجین) موتور ریوازی را ساخت، اولین پیشرانه (موتور، ا نجین) احتراق داخلی که قدرتش را از انفجار اکسیژن و هیدروژن به دست می آورد.
  • 1809 – رابطه بین فشار و دمای گازها کشف شد.
  • 1811 – قانون آواگادرو کشف شد.
  • 1819 – ادوارد دانیل کلارک لوله های دمیدن هیدروژن را اختراع کرد.
  • 1820 –برای انفجار هیدروژن و انرژی حاصل از آن برای حرکت دادن استفاده کردند.
  • 1823 – از هیدروژن در لامپ روشنایی استفاده شد.
  • 1823 – لوله های دمیدنی مخصوص برای اکسیژ-هیدروژن ساخته شده.
  • 1826 – ساموئل براون خودروی خود که یک موتور احتراق درونی بود را برای بالا بردن از یک تپه آزمایش کرد.
  • 1834 – مایکل فارادی، قانون فارادی در الکترولیز را منتشر نمود.
  • ویلیام رابرت گروو، نخستین پیل سوختی را سات. پیل سوختی همان باتری های گاز-ولتی هستند.
  • 1849 – یوگین بوردن، مانومتر را اختراع کرد.
  • 1863 – برای نخستین بار یک خودرو با موتور یک سیلندر و دو زمانه از پاریس به مقصد شهری دیگر حرک آزمایشی خود را شروع کرد. (Hippomobile)
  • 1874 – پیش بینی شد روزی در آینده از آب به عنوان سوخت استفاده شود.
  • 1885 – دمای بحرانی، فشار بحرانی و نقطه جوش هیدروژن کشف و مستند سازی علمی شد.
  • 1895 – Hydrolysis هیدرولیز
  • 1899 – جیمز دیوار، برای نخستین هیدروژن جامد به دست آورد.

قرن بیستم:

  • 1900 – نخستین زیپلین به پرواز درآمد.
  • پیش بینی شد در آینده با استفاده از هیدروژن به فضا سفر خواهد شد و فضا را خواهند پیمود!!
  • 1910 – نخستین زیپلین مسافربری پرواز کرد.
  • 1912 – نخستین پرواز بین المللی زیپلین مسافربری انجام شد.
  • 1913 – نیلز بوهر، طیف هیدروژن و مدار الکترونی هیدروژن را توصیف کرد.
  • 1926 – ولفگانگ پاولی و اروین شرودینگر، با استفاده از فرمول ریدبرگ برای طیف هیدروژن، ماشین های کوانتومی را معرفی کردند.
  • 1926 – مفهوم واکنش زنجیره ای گفته و شناخته شده.
  • 1929 – نخستین بار پاراهیدروژن کشف یا ساخته شد.
  • 1937 – زیپلین هایدنبرگ منفجر شد و این پایان عمر زیپیلن های مسافربری در جهان بود.
  • 1937 – نخستین موتور جت با سوخت هیدروژن ساخته شد. در همان سال در اوهایو از هیدروژن برای خنک کردن موتورهای احتراقی استفاده گردید!!
  • 1938 – ایگور سیکورسکی از کارخانه هواپیما و هلی کوپتر سازی سیکورسکی از هیدروژن مایع برای سوخت سخن گفت.
  • 1939 – کشف گردید که الجی ها (جلبک) می توانند میان تولید هیدروژن و اکسیژن تغییر موضع بدهند!
  • 1941 – برای نخستین بار روس ها هیدروژن را به صورت صنعتی و در حجم بسیار زیاد تولید کردند.
  • 1943 – در دانشگاه اوهایو از سوخت هیدروژن مایع برای سوخت موتور جت به عنوان آزامیش علمی استفاده شد.
  • 1947 – از اندازه گیری میزان تغییر انرژی در مدارهای هیدروژن، الکتروداینامیک کوانتومی بسط تازه ای پیدا کرد.
  • 1951 – نخستین انفجار بمب هیدروژنی آزمایش شد.
  • 1957 – موتور جت بر پایه هیدروژن مایع ساخت شرکت پرت اند ویتنی برای هواپیمای شرکت لاکهید مورد استفاده قرار گرفت.
  • 1959 –  از هیدروژن برای جوشکاری استفاده گردید.
  • 1960 – نخستین موتور راکتی بر پایه هیدروژن استفاده شد.
  • 1966 – نخستین خودروی هیدروژنی ساخته شد.
  • 1967 – کمپرسورهای پایه هیدروژنی
  • 1970 – باطری های هیدروژن-نیکلی، در همین سال واژه اقتصاد هیدروژن ساخته شد.
  • 1981 – موتور اصلی شاتل بر پایه سوخت هیدروژنی
  • 1990 – نیروگاه تولید هیدروژن با استفاده از نور خورشید ساخته شد.
  • 1995 – برای اولین بار پادهیدروژن ساخته شد.
  • 1997 – کشف شد که محرومیت جلبکهای از سولفور، آنها را وادار می کند که بجای تولید اکسیژن، هیدروژن تولید کند!

قرن بیست و یکم:

  • 2000 – هیدروژن به دمای تقریبا صفر رسانیده شد.
  • 2002 – نخستین قطار هیدریل (مبتنی بر انرژی گرفته شده از هیدروژن) در کبک کانادا استفاده شد.
  • 2005 – کمپرسور پیستونی یون مایع
  • 2010 – پادهیدروژن سرد در آزمایشگاه سرن ساخته شد.
  • 2016 – تویوتا نخستین خودروی هیدروژنی خود را معرفی کرد.

و هدیه ویژه نمایشگاه مجازی فارس به خوانددگانش:

پادماده (به انگلیسی: Antimatter) مانند ماده از ذراتی به نام ضدذره تشکیل شده‌است، که با ذرات معمولی فرق دارند. در ضد ماده بار هسته منفی و بار ذرات مداری مثبت است که معکوس ماده‌است.

پادذره از مبانی علم فیزیک نوین است،پس از کشف ذرات بنیادی مشخص شد که ذرات بنیادی، اصولا به دو صورت ذره و پادذره در جهان وجود دارند. پادذره‌ها جرم و حتی اسپین برابر با ذره دارند ولی بار الکتریکی آنها متفاوت است. به عنوان مثال پوزیترون پادذره الکترون است که جرمش برابر جرم الکترون ولی بارش مثبت است. پادذره‌ها و پادماده‌ها به ما در فهمیدن اینکه جهان پس از مهبانگ چگونه شکل گرفت کمک می‌کنند. به این نکته توجه شود، چون ذره و پادذره بار مخالفی دارند، حتماً نباید پادذرات بدون بار (یا خنثی) خود همان ذرات باشند. مثلا نوترون که بدون بار الکتریکی است از سه کوارک تشکیل شده است ولی پادنوترون هم متقابلا از سه پادکوارک ساخته شده است. با این وجود بعضی از پادذرات بدون بار خود همان ذرات هستند. برای نمونه پادذره فوتون (یا پادفوتون) خود همان فوتون است.

در برخورد انرژی بالا، بخشی از انرژی جنبشی به ماده تبدیل می‌شود و می‌توان با انتخاب مناسب ذرات برخورد کننده، پادذرات را تولید کرد.

به دلایلی که خیلی روشن نیست، عدم تقارن عظیمی بین ماده و پادماده عالم اطراف ما وجود دارد. به بیان ساده‌تر، مقدار زیادی ماده می‌بینیم ولی هیچ پادماده قابل توجهی مشاهده نمی‌شود.

با بهای تخمینی ۲۵ میلیارد دلار برای هر گرم پوزیترون و ۶۲٫۵ تریلیون دلار برای هر گرم پادهیدروژن، گفته می‌شود که پادماده پرهزینه‌ترین مادهٔ موجود می‌باشد. در نتیجه می‌توان گفت که گران‌ترین ماده روی زمین، پاد ماده است که حتی از چندین ترلیون کیلوگرم الماس هم بیشتر ارزش دارد.

در سال ۱۹۹۵ اولین آزمایش‌ها برای تولید پادهیدروژن آغاز شد اما پادهیدروژن به علت داغ بودن بسیار زودتر از آنکه بتوان روی آن آزمایشی انجام داد از بین می‌رفتند.

برای اولین بار پادهیدروژن سرد برای مدت یک ششم ثانیه در نوامبر ۲۰۱۰ توسط تیم تحقیقاتی آلفا در سرن تولید شد و در سال ۲۰۱۱ توانستند پادهیدروژنی را به مدت ۱۵ دقیقه نگه‌دارند. دانشمندان امیدوارند تا با مطالعه روی پادهیدروژن پاسخی بر مسئله عدم تقارن باریون بیابند که چرا ماده از پادماده بیشتر است.

سرن قادر است در هر دقیقه ۱۰۷ پادپروتون تولید کند. اگر فرض شود همه پادپروتون‌ها به پادهیدروژن تبدیل شود ۱۰۰ میلیارد سال طول می‌کشد تا ۱ گرم یا ۱ مول پادهیدروژن تولید کند.

ترجمه و تالیف: بابک راستی

Facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmail

Facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmail

جواب/کامنت/نظر “تاریخچه تکنولوژی هیدروژن”

  1. […] مورد تاریخچه هیدروژن این مقاله را […]

Leave a Reply

نمایشگاه مجازی فارس، ارایه دهنده محتوای فاخر فارسی، مقالات مفید و گلچین شده از سراسر وب
+98-936-917-5733