O aquecimento com hidrogênio é uma perspectiva?

Métodos para produzir hidrogênio em condições industriais

Extração por conversão de metano
. A água vaporizada, pré-aquecida a 1000 graus Celsius, é misturada com metano sob pressão e na presença de um catalisador. Este método é interessante e comprovado, deve-se notar também que está sendo constantemente aprimorado: está em andamento a busca por novos catalisadores mais baratos e eficientes.

Considere o método mais antigo de obtenção de hidrogênio - gaseificação de carvão
. Na ausência de acesso de ar e uma temperatura de 1300 graus Celsius, carvão e vapor de água são aquecidos. Assim, o hidrogênio é deslocado da água e é obtido o dióxido de carbono (o hidrogênio estará no topo, o dióxido de carbono, também obtido como resultado da reação, estará na parte inferior). Esta será a separação da mistura de gases, tudo é muito simples.

Obtenção de hidrogênio por eletrólise da água
considerada a opção mais fácil. Para sua implementação, é necessário derramar uma solução de refrigerante no recipiente e também colocar dois elementos elétricos. Um será carregado positivamente (ânodo) e o outro negativamente (cátodo). Quando a corrente é aplicada, o hidrogênio irá para o cátodo e o oxigênio para o ânodo.

Obtenção de hidrogênio de acordo com o método oxidação parcial
. Para isso, é utilizada uma liga de alumínio e gálio. É colocado em água, o que leva à formação de hidrogênio e óxido de alumínio durante a reação. O gálio é necessário para que a reação ocorra por completo (este elemento não permitirá que o alumínio oxide prematuramente).

Recentemente ganhou relevância método de uso de biotecnologias
: sob a condição de falta de oxigênio e enxofre, as chlamydomonas começam a liberar intensamente hidrogênio. Um efeito muito interessante, que agora está sendo ativamente estudado.

Não se esqueça de outro método antigo e comprovado de produção de hidrogênio, que é usar diferentes elementos alcalinos
e água. Em princípio, esta técnica é viável em condições de laboratório com as medidas de segurança necessárias. Assim, durante a reação (ela prossegue quando aquecida e com catalisadores), óxido metálico e hidrogênio são formados. Resta apenas coletá-lo.

Obter hidrogênio por Interações de água e monóxido de carbono
só é possível em ambiente industrial. O dióxido de carbono e o hidrogênio são formados, o princípio de sua separação é descrito acima.

A INVENÇÃO TEM AS SEGUINTES VANTAGENS

O calor obtido a partir da oxidação dos gases pode ser utilizado diretamente no local, e o hidrogênio e o oxigênio são obtidos a partir do descarte do vapor de exaustão e da água industrial.

Baixo consumo de água ao gerar eletricidade e calor.

A simplicidade do método.

Significativas economias de energia, como é gasto apenas no aquecimento do motor de partida para um regime térmico constante.

Alta produtividade do processo, pois dissociação de moléculas de água dura décimos de segundo.

Explosão e segurança contra incêndio do método, porque em sua implementação, não há necessidade de tanques para coletar hidrogênio e oxigênio.

Durante o funcionamento da instalação, a água é purificada repetidamente, transformando-se em água destilada. Isso elimina a precipitação e a incrustação, o que aumenta a vida útil da instalação.

A instalação é feita de aço comum; com exceção de caldeiras feitas de aços resistentes ao calor com revestimento e blindagem de suas paredes. Ou seja, não são necessários materiais especiais caros.

A invenção pode encontrar aplicação em
indústria, substituindo hidrocarbonetos e combustível nuclear em usinas de energia por água barata, difundida e ecologicamente correta, mantendo a energia dessas usinas.

AFIRMAÇÃO

Método para produzir hidrogênio e oxigênio a partir de vapor de água
, que inclui a passagem deste vapor através de um campo elétrico, caracterizado por se utilizar vapor de água superaquecido com uma temperatura 500 - 550 oC
, passou por um campo elétrico de corrente contínua de alta tensão para dissociar o vapor e separá-lo em átomos de hidrogênio e oxigênio.

Há muito tempo queria fazer algo assim. Mas outros experimentos com uma bateria e um par de eletrodos não chegaram. Eu queria fazer um aparelho completo para a produção de hidrogênio, em quantidades para inflar o balão. Antes de fazer um aparelho completo para eletrólise da água em casa, eu decidi verificar tudo no modelo.

O esquema geral do eletrolisador é assim.

Este modelo não é adequado para uso diário completo. Mas a ideia foi testada.

Então, para os eletrodos, decidi usar grafite. Uma excelente fonte de grafite para eletrodos é o coletor de corrente de trólebus. Há muitos deles espalhados nas paradas finais. Deve ser lembrado que um dos eletrodos será destruído.

Serrar e finalizar com lima. A intensidade da eletrólise depende da força da corrente e da área dos eletrodos.

Os fios são ligados aos eletrodos. Os fios devem ser cuidadosamente isolados.

Garrafas de plástico são bastante adequadas para o corpo do modelo do eletrolisador. São feitos furos na tampa para tubos e fios.

Tudo é cuidadosamente revestido com selante.

Gargalos cortados são adequados para conectar dois recipientes.

Eles precisam ser conectados juntos e derreter a costura.

As nozes são feitas de tampas de garrafa.

Os furos são feitos no fundo de duas garrafas. Tudo está conectado e cuidadosamente preenchido com selante.

Usaremos uma rede doméstica de 220V como fonte de tensão. Quero avisá-lo que este é um brinquedo bastante perigoso. Portanto, se não houver habilidades suficientes ou houver dúvidas, é melhor não repetir. Na rede doméstica, temos corrente alternada, para eletrólise ela deve ser endireitada. Uma ponte de diodo é perfeita para isso. O da foto não era poderoso o suficiente e queimou rapidamente. A melhor opção foi a ponte de diodos MB156 chinesa em uma caixa de alumínio.

A ponte de diodo fica muito quente. Requer resfriamento ativo. Um cooler para um processador de computador se encaixa perfeitamente. Para o caso, você pode usar uma caixa de solda de tamanho adequado. Vendido em artigos elétricos.

Sob a ponte de diodos, é necessário colocar várias camadas de papelão.

Os furos necessários são feitos na tampa da caixa de solda.

É assim que a unidade montada se parece. O eletrolisador é alimentado pela rede elétrica, o ventilador por uma fonte de alimentação universal. Uma solução de bicarbonato de sódio é usada como eletrólito. Aqui deve ser lembrado que quanto maior a concentração da solução, maior a taxa de reação. Mas, ao mesmo tempo, o aquecimento é maior. Além disso, a reação de decomposição do sódio no cátodo contribuirá para o aquecimento. Esta reação é exotérmica. Como resultado, hidrogênio e hidróxido de sódio serão formados.

O aparelho da foto acima estava muito quente. Tinha que ser desligado periodicamente e esperar até que esfriasse. O problema com o aquecimento foi parcialmente resolvido pelo resfriamento do eletrólito. Para isso, usei uma bomba de fonte de mesa. Um longo tubo vai de uma garrafa a outra através de uma bomba e um balde de água fria.

A relevância desta questão hoje é bastante alta devido ao fato de que o escopo do uso do hidrogênio é extremamente extenso e, em sua forma pura, praticamente não é encontrado em nenhum lugar da natureza. É por isso que vários métodos foram desenvolvidos para extrair esse gás de outros compostos por meio de reações químicas e físicas. Isto é o que é discutido neste artigo.

Produção de hidrogênio em casa

Escolha de uma célula eletrolítica

Para obter um elemento da casa, é necessário um aparelho especial - um eletrolisador.Existem muitas opções para esses equipamentos no mercado, os dispositivos são oferecidos tanto por empresas de tecnologia conhecidas quanto por pequenos fabricantes. Unidades de marca são mais caras, mas sua qualidade de construção é maior.

O eletrodoméstico é pequeno em tamanho e fácil de usar. Seus principais detalhes são:

Eletrolisador - o que é

• reformador;
• sistema de limpeza;
• células de combustível;
• equipamento compressor;
• tanque de armazenamento de hidrogênio.

A água da torneira simples é tomada como matéria-prima e a eletricidade vem de uma tomada comum. Unidades movidas a energia solar economizam eletricidade.

O hidrogênio "doméstico" é usado em sistemas de aquecimento ou cozimento. Eles também enriquecem a mistura ar-combustível para aumentar a potência dos motores dos carros.

Fazendo o dispositivo com suas próprias mãos

É ainda mais barato fazer o dispositivo em casa. Uma célula seca parece um recipiente selado, que consiste em duas placas de eletrodos em um recipiente com uma solução eletrolítica. A World Wide Web oferece uma variedade de esquemas para montagem de dispositivos de diferentes modelos:

• com dois filtros;
• com a disposição superior ou inferior do recipiente;
• com duas ou três válvulas;
• com placa galvanizada;
• nos eletrodos.

Esquema do dispositivo de eletrólise

Um dispositivo simples para produzir hidrogênio é fácil de criar. Vai exigir:

• chapa de aço inoxidável;
• tubo transparente;
• acessórios;
• recipiente de plástico (1,5 l);
• filtro de água e válvula de retenção.

O dispositivo de um dispositivo simples para a produção de hidrogênio

Além disso, vários hardwares serão necessários: porcas, arruelas, parafusos. Primeiro de tudo, você precisa cortar a folha em 16 compartimentos quadrados, cortar um canto de cada um deles. No canto oposto dele, é necessário fazer um furo para aparafusar as placas. Para garantir uma corrente constante, as placas devem ser conectadas de acordo com o esquema: mais-menos-mais-menos. Estas partes são isoladas umas das outras com um tubo e na conexão com um parafuso e arruelas (três peças entre as placas). 8 placas são colocadas no positivo e no negativo.

Com a montagem adequada, as bordas das placas não tocarão nos eletrodos. As peças coletadas são abaixadas em um recipiente de plástico. No local onde as paredes se tocam, são feitos dois orifícios de montagem com parafusos. Instale uma válvula de segurança para remover o excesso de gás. Os encaixes são montados na tampa do recipiente e as costuras são seladas com silicone.

Teste do dispositivo

Para testar o dispositivo, execute várias ações:

Esquema de produção de hidrogênio

1. Encha com líquido.
2. Cobrindo com uma tampa, conecte uma extremidade do tubo ao encaixe.
3. O segundo é abaixado na água.
4. Conecte a uma fonte de alimentação.

Depois de conectar o dispositivo na tomada, após alguns segundos, o processo de eletrólise e a precipitação serão perceptíveis.

A água pura não tem boa condutividade elétrica. Para melhorar este indicador, você precisa criar uma solução eletrolítica adicionando álcali - hidróxido de sódio. Está em composições para limpeza de tubos como "Mole".

Métodos para produzir hidrogênio

O hidrogênio é um elemento gasoso incolor e inodoro com densidade de 1/14 em relação ao ar. Raramente é encontrado no estado livre. Normalmente o hidrogênio é combinado com outros elementos químicos: oxigênio, carbono.

A produção de hidrogênio para necessidades industriais e energia é realizada por vários métodos. Os mais populares são:

• eletrólise da água;
• método de concentração;
• condensação de baixa temperatura;
• adsorção.

O hidrogênio pode ser isolado não apenas de compostos de gás ou água. O hidrogênio é produzido pela exposição de madeira e carvão a altas temperaturas, bem como pelo processamento de resíduos biológicos.

O hidrogênio atômico para engenharia de energia é obtido usando o método de dissociação térmica de uma substância molecular em um fio feito de platina, tungstênio ou paládio. É aquecido em um ambiente de hidrogênio a uma pressão inferior a 1,33 Pa.Elementos radioativos também são usados ​​para produzir hidrogênio.

Dissociação térmica

método de eletrólise

O método mais simples e popular de extração de hidrogênio é a eletrólise da água. Permite obter hidrogênio praticamente puro. Outras vantagens deste método são:

O princípio de operação do gerador de hidrogênio de eletrólise

• disponibilidade de matérias-primas;
• obter um elemento sob pressão;
• a possibilidade de automatizar o processo devido à falta de peças móveis.

O procedimento para dividir um líquido por eletrólise é o inverso da combustão do hidrogênio. Sua essência é que, sob a influência da corrente contínua, oxigênio e hidrogênio são liberados em eletrodos mergulhados em uma solução eletrolítica aquosa.

Uma vantagem adicional é a produção de subprodutos com valor industrial. Assim, o oxigênio em grande volume é necessário para catalisar processos tecnológicos no setor de energia, limpar solos e corpos d'água e destinar o lixo doméstico. A água pesada produzida por eletrólise é usada na indústria de energia em reatores nucleares.

Produção de hidrogênio por concentração

Este método baseia-se na separação de um elemento das misturas gasosas que o contêm. Assim, a maior parte da substância produzida em volumes industriais é extraída por reforma a vapor do metano. O hidrogênio produzido neste processo é utilizado em energia, refino de petróleo, indústria de foguetes, bem como para a produção de fertilizantes nitrogenados. O processo de obtenção de H2 é realizado de diferentes maneiras:

• ciclo curto;
• criogênico;
• membrana.

Este último método é considerado o mais eficaz e menos dispendioso.

Condensação a baixas temperaturas

Esta técnica de obtenção de H2 consiste no forte resfriamento de compostos gasosos sob pressão. Como resultado, eles são transformados em um sistema bifásico, que é posteriormente separado por um separador em um componente líquido e um gás. Os meios líquidos são usados ​​para resfriamento:

• agua;
• etano ou propano liquefeito;
• amônia líquida.

Este procedimento não é tão simples quanto parece. Não será possível separar de forma limpa os gases de hidrocarbonetos de cada vez. Parte dos componentes sairá com o gás retirado do compartimento de separação, o que não é econômico. O problema pode ser resolvido pelo resfriamento profundo da matéria-prima antes da separação. Mas isso requer muita energia.

Em sistemas modernos de condensadores de baixa temperatura, colunas de desmetanização ou desetanização são fornecidas adicionalmente. A fase gasosa é removida da última etapa de separação e o líquido é enviado para a coluna de destilação com o fluxo de gás bruto após a troca de calor.

Método de adsorção

Durante a adsorção, os adsorventes são usados ​​para liberar hidrogênio - substâncias sólidas que absorvem os componentes necessários da mistura gasosa. Carvão ativado, gel de silicato, zeólitos são usados ​​como adsorventes. Para realizar este processo, são utilizados dispositivos especiais - adsorvedores cíclicos ou peneiras moleculares. Quando implementado sob pressão, este método pode recuperar 85% de hidrogênio.

Se compararmos adsorção com condensação de baixa temperatura, podemos notar os menores custos de material e operacional do processo - em média, 30%. O método de adsorção produz hidrogênio para energia e com o uso de solventes. Este método permite a extração de 90% de H2 da mistura gasosa e a produção do produto final com uma concentração de hidrogênio de até 99,9%.