Vodík hraje klíčovou roli v budoucnosti energetiky díky svému potenciálu pro dekarbonizaci. Aby mohl být bezpečně a efektivně využíván, je důležité ho skladovat a přepravovat v kapalném stavu, což vyžaduje teploty kolem 20 K. V těchto podmínkách probíhá přeměna ortho- a paravodíku, což má zásadní význam pro minimalizaci energetických ztrát a prevenci odpařování vodíku při skladování.
Při pokojové teplotě tvoří ortovodík přibližně 75 % směsi vodíkových molekul, zatímco paravodík představuje zbylých 25 %. S klesající teplotou se tento poměr mění, přičemž při teplotě 20 K je téměř 100 % vodíku v paraformě, která je termodynamicky stabilnější. Proces přeměny z ortovodíku na paravodík je však exergonický a generuje velké množství tepla, což může způsobit odpařování uloženého kapalného vodíku.
K monitorování tohoto procesu je ideální metodou Ramanova spektroskopie. Poskytuje rychlé a přesné informace o poměru ortho- a paravodíku, což je klíčové pro optimalizaci průmyslových procesů, jako je třeba výroba kapalného vodíku.
Výhody Ramanovy spektroskopie
Ramanova spektroskopie je díky své rychlosti a jednoduchosti implementace stále oblíbenější v průmyslových aplikacích a z hlediska sledování vodíku poskytuje zejména následující výhody:
- Rychlá měření: Díky krátkým časům odezvy je možné sledovat procesy v reálném čase.
- Odolnost při extrémních podmínkách: Ramanova spektroskopie funguje i v kryogenních podmínkách, což je ideální pro měření kapalného vodíku při nízkých teplotách.
Praktické využití
V rámci průmyslové výroby kapalného vodíku se používají katalyzátory pro urychlení přeměny ortovodíku na paravodík. Pomalý průběh této přeměny by mohl vést k přehřátí a následnému odpařování vodíku. Nasazením Ramanovy spektroskopie je možné sledovat efektivitu této katalytické reakce v reálném čase, což umožňuje zvyšování efektivity celého procesu.
Použití in-line Ramanovy spektroskopie umožňuje kontinuální monitorování složení vodíku a rychlost přeměny isomerů, čímž zajišťuje stabilitu a bezpečnost skladovaného vodíku. Více se můžete dozvědět zde.
