Adakah pemanasan dengan hidrogen satu prospek?

Kaedah untuk menghasilkan hidrogen dalam keadaan industri

Pengekstrakan melalui penukaran metana
. Air terwap, dipanaskan hingga 1000 darjah Celsius, dicampur dengan metana di bawah tekanan dan dengan kehadiran mangkin. Kaedah ini menarik dan terbukti, ia juga harus diperhatikan bahawa ia sentiasa diperbaiki: pencarian sedang dijalankan untuk pemangkin baru yang lebih murah dan lebih cekap.

Pertimbangkan kaedah paling kuno untuk mendapatkan hidrogen - pengegasan arang batu
. Sekiranya tiada akses udara dan suhu 1300 darjah Celsius, arang batu dan wap air dipanaskan. Oleh itu, hidrogen disesarkan daripada air, dan karbon dioksida diperoleh (hidrogen akan berada di bahagian atas, karbon dioksida, juga diperoleh hasil daripada tindak balas, akan berada di bahagian bawah). Ini akan menjadi pemisahan campuran gas, semuanya sangat mudah.

Mendapatkan hidrogen dengan elektrolisis air
dianggap sebagai pilihan yang paling mudah. Untuk pelaksanaannya, perlu menuangkan larutan soda ke dalam bekas, dan juga meletakkan dua elemen elektrik di sana. Satu akan bercas positif (anod) dan satu lagi negatif (katod). Apabila arus digunakan, hidrogen akan pergi ke katod, dan oksigen ke anod.

Mendapatkan hidrogen mengikut kaedah pengoksidaan separa
. Untuk ini, aloi aluminium dan galium digunakan. Ia diletakkan di dalam air, yang membawa kepada pembentukan hidrogen dan aluminium oksida semasa tindak balas. Galium diperlukan untuk tindak balas berlaku sepenuhnya (elemen ini tidak akan membenarkan aluminium teroksida lebih awal).

Baru-baru ini mendapat kaitan kaedah penggunaan bioteknologi
: di bawah keadaan kekurangan oksigen dan sulfur, chlamydomonas mula melepaskan hidrogen secara intensif. Kesan yang sangat menarik, yang kini sedang dikaji secara aktif.

Jangan lupa satu lagi kaedah lama yang terbukti menghasilkan hidrogen, iaitu menggunakan kaedah yang berbeza unsur alkali
dan air. Pada dasarnya, teknik ini boleh dilaksanakan dalam keadaan makmal dengan langkah keselamatan yang diperlukan. Oleh itu, semasa tindak balas (ia berlaku apabila dipanaskan dan dengan pemangkin), oksida logam dan hidrogen terbentuk. Ia kekal hanya untuk mengumpulnya.

Dapatkan hidrogen dengan interaksi air dan karbon monoksida
hanya boleh dilakukan dalam persekitaran industri. Karbon dioksida dan hidrogen terbentuk, prinsip pemisahan mereka diterangkan di atas.

CIPTAAN INI MEMPUNYAI KELEBIHAN BERIKUT

Haba yang diperoleh daripada pengoksidaan gas boleh digunakan terus di tapak, dan hidrogen dan oksigen diperoleh daripada pelupusan wap ekzos dan air proses.

Penggunaan air yang rendah apabila menjana elektrik dan haba.

Kesederhanaan kaedah.

Penjimatan tenaga yang ketara, sebagai ia dibelanjakan hanya untuk memanaskan pemula kepada rejim terma yang mantap.

Produktiviti proses yang tinggi, kerana penceraian molekul air berlangsung sepersepuluh saat.

Keselamatan letupan dan kebakaran kaedah, kerana dalam pelaksanaannya, tidak perlu tangki untuk mengumpul hidrogen dan oksigen.

Semasa operasi pemasangan, air dimurnikan berulang kali, berubah menjadi air suling. Ini menghapuskan pemendakan dan skala, yang meningkatkan hayat pemasangan.

Pemasangan diperbuat daripada keluli biasa; dengan pengecualian dandang yang diperbuat daripada keluli tahan haba dengan lapisan dan pelindung dindingnya. Iaitu, bahan mahal khas tidak diperlukan.

Ciptaan itu mungkin mendapat aplikasi dalam
industri dengan menggantikan hidrokarbon dan bahan api nuklear dalam loji janakuasa dengan air yang murah, meluas dan mesra alam, sambil mengekalkan kuasa loji ini.

TUNTUTAN

Kaedah untuk menghasilkan hidrogen dan oksigen daripada wap air
, yang termasuk menghantar wap ini melalui medan elektrik, yang dicirikan dalam wap air panas lampau digunakan dengan suhu 500 - 550 o C
, melalui medan elektrik arus terus voltan tinggi untuk mengasingkan wap dan memisahkannya kepada atom hidrogen dan oksigen.

Saya sudah lama ingin melakukan sesuatu seperti ini. Tetapi eksperimen lanjut dengan bateri dan sepasang elektrod tidak sampai. Saya ingin membuat radas lengkap untuk pengeluaran hidrogen, dalam kuantiti untuk mengembang belon. Sebelum membuat radas lengkap untuk elektrolisis air di rumah, saya memutuskan untuk menyemak segala-galanya pada model.

Skim umum elektrolisis kelihatan seperti ini.

Model ini tidak sesuai untuk kegunaan harian penuh. Tetapi idea itu diuji.

Jadi untuk elektrod, saya memutuskan untuk menggunakan grafit. Sumber grafit yang sangat baik untuk elektrod ialah pengumpul arus bas troli. Terdapat banyak daripada mereka berbaring di perhentian akhir. Perlu diingat bahawa salah satu elektrod akan musnah.

Menggergaji dan menamatkan dengan fail. Keamatan elektrolisis bergantung kepada kekuatan arus dan kawasan elektrod.

Wayar dipasang pada elektrod. Wayar mesti dilindungi dengan teliti.

Botol plastik agak sesuai untuk badan model elektrolisis. Lubang dibuat pada penutup untuk tiub dan wayar.

Semuanya disalut dengan teliti dengan sealant.

Potong leher botol sesuai untuk menyambung dua bekas.

Mereka perlu disambungkan bersama dan mencairkan jahitan.

Kacang diperbuat daripada penutup botol.

Lubang dibuat di bahagian bawah dua botol. Segala-galanya disambungkan dan diisi dengan teliti dengan sealant.

Kami akan menggunakan rangkaian isi rumah 220V sebagai sumber voltan. Saya ingin memberi amaran kepada anda bahawa ini adalah mainan yang agak berbahaya. Jadi, jika tidak ada kemahiran yang mencukupi atau ada keraguan, maka lebih baik tidak mengulangi. Dalam rangkaian isi rumah, kami mempunyai arus ulang-alik, untuk elektrolisis ia mesti diluruskan. Jambatan diod sesuai untuk ini. Yang dalam foto tidak cukup kuat dan cepat terbakar. Pilihan terbaik ialah jambatan diod MB156 Cina dalam bekas aluminium.

Jambatan diod menjadi sangat panas. Memerlukan penyejukan aktif. Penyejuk untuk pemproses komputer akan sesuai dengan sempurna. Untuk kes itu, anda boleh menggunakan kotak pematerian bersaiz yang sesuai. Dijual dalam barangan elektrik.

Di bawah jambatan diod adalah perlu untuk meletakkan beberapa lapisan kadbod.

Lubang yang diperlukan dibuat di penutup kotak pematerian.

Beginilah rupa unit yang dipasang. Elektroliser dikuasakan daripada sesalur kuasa, kipas daripada sumber kuasa sejagat. Larutan baking soda digunakan sebagai elektrolit. Di sini mesti diingat bahawa semakin tinggi kepekatan larutan, semakin tinggi kadar tindak balas. Tetapi pada masa yang sama, pemanasan lebih tinggi. Selain itu, tindak balas penguraian natrium pada katod akan memberi sumbangannya kepada pemanasan. Tindak balas ini adalah eksotermik. Akibatnya, hidrogen dan natrium hidroksida akan terbentuk.

Peranti dalam foto di atas adalah sangat panas. Ia perlu dimatikan secara berkala dan tunggu sehingga ia sejuk. Masalah dengan pemanasan telah diselesaikan sebahagiannya dengan menyejukkan elektrolit. Untuk ini, saya menggunakan pam air pancut atas meja. Tiub panjang mengalir dari satu botol ke botol lain melalui pam dan baldi air sejuk.

Kaitan isu ini hari ini agak tinggi disebabkan oleh fakta bahawa skop penggunaan hidrogen adalah sangat luas, dan dalam bentuk tulennya ia boleh dikatakan tidak dijumpai di mana-mana di alam semula jadi. Itulah sebabnya beberapa kaedah telah dibangunkan untuk mengekstrak gas ini daripada sebatian lain melalui tindak balas kimia dan fizikal. Inilah yang dibincangkan dalam artikel ini.

Pengeluaran hidrogen dalam isi rumah

Pilihan sel elektrolitik

Untuk mendapatkan elemen rumah, alat khas diperlukan - elektrolisis.Terdapat banyak pilihan untuk peralatan sedemikian di pasaran, peranti ditawarkan oleh kedua-dua syarikat teknologi terkenal dan pengeluar kecil. Unit berjenama lebih mahal, tetapi kualiti binaannya lebih tinggi.

Perkakas rumah bersaiz kecil dan mudah digunakan. Butiran utamanya ialah:

Electrolyzer - apa itu

pembaharu;
sistem pembersihan;
sel bahan api;
peralatan pemampat;
tangki simpanan hidrogen.

Air paip mudah diambil sebagai bahan mentah, dan elektrik datang dari saluran keluar biasa. Unit berkuasa solar menjimatkan tenaga elektrik.

Hidrogen "Rumah" digunakan dalam sistem pemanasan atau memasak. Mereka juga memperkayakan campuran udara-bahan api untuk meningkatkan kuasa enjin kereta.

Membuat peranti dengan tangan anda sendiri

Ia lebih murah untuk membuat peranti itu sendiri di rumah. Sel kering kelihatan seperti bekas tertutup, yang terdiri daripada dua plat elektrod dalam bekas dengan larutan elektrolitik. World Wide Web menawarkan pelbagai skema untuk memasang peranti model yang berbeza:

dengan dua penapis;
dengan susunan atas atau bawah bekas;
dengan dua atau tiga injap;
dengan papan tergalvani;
pada elektrod.

Skim peranti elektrolisis

Peranti ringkas untuk menghasilkan hidrogen mudah dibuat. Ia akan memerlukan:

kepingan keluli tahan karat;
tiub telus;
kelengkapan;
bekas plastik (1.5 l);
penapis air dan injap sehala.

Peranti peranti mudah untuk menghasilkan hidrogen

Di samping itu, pelbagai perkakasan akan diperlukan: kacang, pencuci, bolt. Pertama sekali, anda perlu memotong helaian ke dalam 16 petak persegi, potong sudut dari setiap satu. Di sudut yang bertentangan dengannya, diperlukan untuk menggerudi lubang untuk mengikat plat. Untuk memastikan arus berterusan, plat mesti disambungkan mengikut skema: tambah-tolak-tambah-tolak. Bahagian ini diasingkan antara satu sama lain dengan tiub, dan pada sambungan dengan bolt dan pencuci (tiga keping antara plat). 8 pinggan diletakkan pada tambah dan tolak.

Dengan pemasangan yang betul, tepi plat tidak akan menyentuh elektrod. Bahagian yang dikumpul diturunkan ke dalam bekas plastik. Di tempat di mana dinding bersentuhan, dua lubang pelekap dibuat dengan bolt. Pasang injap keselamatan untuk mengeluarkan gas berlebihan. Kelengkapan dipasang pada penutup bekas dan jahitan dimeterai dengan silikon.

Ujian peranti

Untuk menguji peranti, lakukan beberapa tindakan:

Skim pengeluaran hidrogen

Isi dengan cecair.
Tutup dengan penutup, sambungkan satu hujung tiub ke pemasangan.
Yang kedua diturunkan ke dalam air.
Sambung ke sumber kuasa.

Selepas memasang peranti ke dalam soket, selepas beberapa saat, proses elektrolisis dan pemendakan akan ketara.

Air tulen tidak mempunyai kekonduksian elektrik yang baik. Untuk meningkatkan penunjuk ini, anda perlu mencipta penyelesaian elektrolitik dengan menambah alkali - natrium hidroksida. Ia adalah dalam komposisi untuk membersihkan paip seperti "Mole".

Kaedah untuk menghasilkan hidrogen

Hidrogen ialah unsur gas tidak berwarna dan tidak berbau dengan ketumpatan 1/14 berbanding udara. Ia jarang ditemui dalam keadaan bebas. Biasanya hidrogen digabungkan dengan unsur kimia lain: oksigen, karbon.

Pengeluaran hidrogen untuk keperluan industri dan tenaga dijalankan dengan beberapa kaedah. Yang paling popular ialah:

elektrolisis air;
kaedah penumpuan;
pemeluwapan suhu rendah;
penjerapan.

Hidrogen boleh diasingkan bukan sahaja daripada sebatian gas atau air. Hidrogen dihasilkan dengan mendedahkan kayu dan arang batu kepada suhu tinggi, serta dengan memproses sisa bio.

Hidrogen atom untuk kejuruteraan kuasa diperoleh menggunakan kaedah pemisahan haba bahan molekul pada wayar yang diperbuat daripada platinum, tungsten atau paladium. Ia dipanaskan dalam persekitaran hidrogen pada tekanan kurang daripada 1.33 Pa.Unsur radioaktif juga digunakan untuk menghasilkan hidrogen.

Pemisahan terma

kaedah elektrolisis

Kaedah pengekstrakan hidrogen yang paling mudah dan paling popular ialah elektrolisis air. Ia membolehkan mendapatkan hidrogen yang boleh dikatakan tulen. Kelebihan lain kaedah ini ialah:

Prinsip operasi penjana hidrogen elektrolisis

ketersediaan bahan mentah;
mendapatkan unsur di bawah tekanan;
kemungkinan mengautomasikan proses kerana kekurangan bahagian yang bergerak.

Prosedur untuk membelah cecair dengan elektrolisis adalah kebalikan daripada pembakaran hidrogen. Intipatinya ialah di bawah pengaruh arus terus, oksigen dan hidrogen dilepaskan pada elektrod yang dicelup ke dalam larutan elektrolit akueus.

Kelebihan tambahan ialah pengeluaran produk sampingan dengan nilai industri. Oleh itu, oksigen dalam jumlah yang besar diperlukan untuk memangkinkan proses teknologi dalam sektor tenaga, membersihkan tanah dan badan air, dan melupuskan sisa isi rumah. Air berat yang dihasilkan oleh elektrolisis digunakan dalam industri kuasa dalam reaktor nuklear.

Penghasilan hidrogen mengikut kepekatan

Kaedah ini adalah berdasarkan pemisahan unsur daripada campuran gas yang mengandunginya. Oleh itu, bahagian terbesar bahan yang dihasilkan dalam jumlah perindustrian diekstrak menggunakan pembentukan semula wap metana. Hidrogen yang dihasilkan dalam proses ini digunakan dalam tenaga, penapisan minyak, industri roket, serta untuk pengeluaran baja nitrogen. Proses mendapatkan H2 dijalankan dengan cara yang berbeza:

kitaran pendek;
kriogenik;
selaput.

Kaedah terakhir dianggap paling berkesan dan lebih murah.

Pemeluwapan pada suhu rendah

Teknik untuk mendapatkan H2 ini terdiri daripada penyejukan kuat sebatian gas di bawah tekanan. Akibatnya, ia diubah menjadi sistem dua fasa, yang kemudiannya dipisahkan oleh pemisah menjadi komponen cecair dan gas. Media cecair digunakan untuk penyejukan:

air;
etana atau propana cecair;
cecair ammonia.

Prosedur ini tidak semudah yang disangka. Ia tidak akan dapat mengasingkan gas hidrokarbon secara bersih pada satu masa. Sebahagian daripada komponen akan keluar dengan gas yang diambil dari petak pemisah, yang tidak menjimatkan. Masalahnya boleh diselesaikan dengan penyejukan mendalam bahan mentah sebelum pemisahan. Tetapi ini memerlukan banyak tenaga.

Dalam sistem moden pemeluwap suhu rendah, lajur penyahmetaan atau penyahtanaman juga disediakan. Fasa gas dikeluarkan dari peringkat pemisahan terakhir, dan cecair dihantar ke lajur penyulingan dengan aliran gas mentah selepas pertukaran haba.

Kaedah penjerapan

Semasa penjerapan, penjerap digunakan untuk membebaskan hidrogen - bahan pepejal yang menyerap komponen yang diperlukan dalam campuran gas. Karbon teraktif, gel silikat, zeolit digunakan sebagai penjerap. Untuk menjalankan proses ini, peranti khas digunakan - penyerap kitaran atau penapis molekul. Apabila dilaksanakan di bawah tekanan, kaedah ini boleh memulihkan 85 peratus hidrogen.

Jika kita membandingkan penjerapan dengan pemeluwapan suhu rendah, kita boleh perhatikan bahan yang lebih rendah dan kos operasi proses - secara purata, sebanyak 30 peratus. Kaedah penjerapan menghasilkan hidrogen untuk tenaga dan dengan penggunaan pelarut. Kaedah ini membolehkan pengekstrakan 90 peratus H2 daripada campuran gas dan penghasilan produk akhir dengan kepekatan hidrogen sehingga 99.9%.