Är uppvärmning med vätgas en möjlighet?

Metoder för framställning av väte under industriella förhållanden

Extraktion genom metanomvandling
. Förångat vatten, förvärmt till 1000 grader Celsius, blandas med metan under tryck och i närvaro av en katalysator. Denna metod är intressant och beprövad, det bör också noteras att den ständigt förbättras: en sökning pågår efter nya katalysatorer som är billigare och mer effektiva.

Tänk på den äldsta metoden för att få väte - kolförgasning
. I avsaknad av lufttillgång och en temperatur på 1300 grader Celsius värms kol och vattenånga. Således förskjuts väte från vatten, och koldioxid erhålls (väte kommer att vara överst, koldioxid, som också erhålls som ett resultat av reaktionen, kommer att vara i botten). Detta kommer att vara separationen av gasblandningen, allt är väldigt enkelt.

Erhålla väte genom vattenelektrolys
anses vara det enklaste alternativet. För dess genomförande är det nödvändigt att hälla en lösning av läsk i behållaren och även placera två elektriska element där. Den ena kommer att vara positivt laddad (anod) och den andra negativt (katod). När ström appliceras kommer väte att gå till katoden och syre till anoden.

Erhålla väte enligt metoden partiell oxidation
. För detta används en legering av aluminium och gallium. Den placeras i vatten, vilket leder till att väte och aluminiumoxid bildas under reaktionen. Gallium är nödvändigt för att reaktionen ska äga rum i sin helhet (detta grundämne tillåter inte aluminium att oxidera i förtid).

Nyligen fått relevans sätt att använda bioteknik
: under tillstånd av brist på syre och svavel börjar chlamydomonas intensivt frigöra väte. En mycket intressant effekt, som nu aktivt studeras.

Glöm inte en annan gammal, beprövad metod för att producera väte, som är att använda olika alkaliska grundämnen
och vatten. I princip är denna teknik genomförbar i laboratorieförhållanden med nödvändiga säkerhetsåtgärder. Under reaktionen (den fortsätter vid upphettning och med katalysatorer) bildas således metalloxid och väte. Det återstår bara att samla in det.

Få väte genom interaktioner mellan vatten och kolmonoxid
endast möjligt i en industriell miljö. Koldioxid och väte bildas, principen för deras separation beskrivs ovan.

UPPFINNINGEN HAR FÖLJANDE FÖRDELAR

Värmen som erhålls från oxidation av gaser kan användas direkt på plats, och väte och syre erhålls från omhändertagande av avgaser och industrivatten.

Låg vattenförbrukning vid generering av el och värme.

Metodens enkelhet.

Betydande energibesparingar, som den ägnas bara åt att värma upp startmotorn till en stadig termisk regim.

Hög processproduktivitet, eftersom dissociation av vattenmolekyler varar tiondelar av en sekund.

Explosion och brandsäkerhet av metoden, eftersom i dess genomförande finns det inget behov av tankar för att samla väte och syre.

Under driften av installationen renas vattnet upprepade gånger och omvandlas till destillerat vatten. Detta eliminerar nederbörd och beläggning, vilket ökar installationens livslängd.

Installationen är gjord av vanligt stål; med undantag för pannor gjorda av värmebeständigt stål med foder och avskärmning av sina väggar. Det vill säga, speciella dyra material krävs inte.

Uppfinningen kan finna tillämpning i
industrin genom att ersätta kolväten och kärnbränsle i kraftverk med billigt, utbrett och miljövänligt vatten, samtidigt som kraften i dessa kraftverk bibehålls.

KRAV

Metod för att framställa väte och syre från vattenånga
, vilket inkluderar att leda denna ånga genom ett elektriskt fält, kännetecknat av att överhettad vattenånga används med en temperatur 500 - 550 o C
, passerade genom ett elektriskt högspänningslikströmsfält för att dissociera ångan och separera den i väte- och syreatomer.

Jag har velat göra något sånt här länge. Men ytterligare experiment med ett batteri och ett par elektroder nådde inte. Jag ville göra en fullfjädrad apparat för produktion av väte, i mängder för att blåsa upp ballongen. Innan du gör en fullfjädrad apparat för vattenelektrolys hemma, jag bestämde mig för att kolla allt på modellen.

Det allmänna schemat för elektrolysören ser ut så här.

Denna modell är inte lämplig för full daglig användning. Men idén testades.

Så för elektroderna bestämde jag mig för att använda grafit. En utmärkt grafitkälla för elektroder är trolleybussströmavtagaren. Det finns gott om dem som ligger runt vid sluthållplatserna. Man måste komma ihåg att en av elektroderna kommer att förstöras.

Sågning och efterbehandling med fil. Elektrolysens intensitet beror på strömstyrkan och elektrodernas yta.

Ledningar är anslutna till elektroderna. Ledningar måste isoleras noggrant.

Plastflaskor är ganska lämpliga för kroppen av elektrolysörmodellen. Hål görs i locket för rör och ledningar.

Allt är noggrant belagt med tätningsmedel.

Avskurna flaskhalsar är lämpliga för att ansluta två behållare.

De måste kopplas ihop och smälta sömmen.

Nötter är gjorda av kapsyler.

Hål görs i botten av två flaskor. Allt är anslutet och noggrant fyllt med tätningsmedel.

Vi kommer att använda ett 220V hushållsnät som spänningskälla. Jag vill varna dig för att detta är en ganska farlig leksak. Så om det inte finns tillräckliga färdigheter eller det finns tvivel, är det bättre att inte upprepa. I hushållsnätet har vi växelström, för elektrolys måste den rätas ut. En diodbrygga är perfekt för detta. Den på bilden var inte tillräckligt kraftfull och brändes snabbt ut. Det bästa alternativet var den kinesiska MB156 diodbryggan i ett aluminiumhölje.

Diodbryggan blir väldigt varm. Kräver aktiv kylning. En kylare för en datorprocessor kommer att passa perfekt. För fallet kan du använda en lämplig storlek lödbox. Säljs i elvaror.

Under diodbryggan är det nödvändigt att lägga flera lager kartong.

De nödvändiga hålen görs i locket på lödboxen.

Så här ser den sammansatta enheten ut. Elektrolysören drivs från elnätet, fläkten från en universell strömkälla. En lösning av bakpulver används som en elektrolyt. Här måste man komma ihåg att ju högre koncentration lösningen är, desto högre reaktionshastighet. Men samtidigt är uppvärmningen högre. Dessutom kommer reaktionen av natriumsönderdelning vid katoden att bidra till uppvärmningen. Denna reaktion är exoterm. Som ett resultat kommer väte och natriumhydroxid att bildas.

Enheten på bilden ovan var väldigt varm. Den var tvungen att stängas av med jämna mellanrum och vänta tills den svalnat. Problemet med uppvärmning löstes delvis genom att kyla elektrolyten. För detta använde jag en bordsfontänpump. Ett långt rör går från en flaska till en annan genom en pump och en hink med kallt vatten.

Relevansen av denna fråga idag är ganska hög på grund av det faktum att användningen av väte är extremt omfattande, och i sin rena form finns det praktiskt taget inte någonstans i naturen. Det är därför flera metoder har utvecklats för att utvinna denna gas från andra föreningar genom kemiska och fysikaliska reaktioner. Detta är vad som diskuteras i den här artikeln.

Vätgasproduktion i hushållet

Val av elektrolytisk cell

För att få ett element i huset behövs en speciell apparat - en elektrolysör.Det finns många alternativ för sådan utrustning på marknaden, enheterna erbjuds av både välkända teknikföretag och små tillverkare. Märkesenheter är dyrare, men deras byggkvalitet är högre.

Hushållsapparaten är liten i storleken och lätt att använda. Dess huvudsakliga detaljer är:

Elektrolysator - vad är det

• reformator;
• rengöringssystem;
• bränsleceller;
• kompressorutrustning;
• vätgaslagringstank.

Enkelt kranvatten tas som råvara och elen kommer från ett vanligt uttag. Solcellsdrivna enheter sparar på el.

"Hem"-väte används i värme- eller matlagningssystem. De berikar också luft-bränsleblandningen för att öka kraften hos bilmotorer.

Att göra enheten med dina egna händer

Det är ännu billigare att göra enheten själv hemma. En torr cell ser ut som en förseglad behållare, som består av två elektrodplattor i en behållare med en elektrolytisk lösning. World Wide Web erbjuder en mängd olika scheman för att montera enheter av olika modeller:

• med två filter;
• med det övre eller nedre arrangemanget av behållaren;
• med två eller tre ventiler;
• med galvaniserad skiva;
• på elektroderna.

Schema för elektrolysanordningen

En enkel anordning för att producera väte är lätt att skapa. Det kommer att kräva:

• plåt av rostfritt stål;
• genomskinligt rör;
• beslag;
• plastbehållare (1,5 l);
• vattenfilter och backventil.

Anordningen för en enkel anordning för att producera väte

Dessutom kommer olika hårdvara att behövas: muttrar, brickor, bultar. Först och främst måste du skära arket i 16 fyrkantiga fack, skär ett hörn från var och en av dem. I det motsatta hörnet från det är det nödvändigt att borra ett hål för att skruva fast plattorna. För att säkerställa konstant ström måste plattorna anslutas enligt schemat: plus-minus-plus-minus. Dessa delar är isolerade från varandra med ett rör, och vid anslutningen med en bult och brickor (tre stycken mellan plattorna). 8 plåtar placeras på plus och minus.

Med korrekt montering kommer kanterna på plattorna inte att vidröra elektroderna. De uppsamlade delarna sänks ner i en plastbehållare. På den plats där väggarna berör är två monteringshål gjorda med bultar. Installera en säkerhetsventil för att avlägsna överflödig gas. Beslag monteras i locket på behållaren och sömmarna tätas med silikon.

Enhetstestning

För att testa enheten, utför flera åtgärder:

System för väteproduktion

1. Fyll på med vätska.
2. Täck med ett lock, anslut ena änden av röret till kopplingen.
3. Den andra sänks ner i vattnet.
4. Anslut till en strömkälla.

Efter att ha anslutit enheten till uttaget, efter några sekunder, kommer elektrolysprocessen och utfällningen att märkas.

Rent vatten har inte bra elektrisk ledningsförmåga. För att förbättra denna indikator måste du skapa en elektrolytisk lösning genom att tillsätta alkali - natriumhydroxid. Det är i kompositioner för rengöring av rör som "Mole".

Metoder för framställning av väte

Väte är ett färglöst och luktfritt gasformigt element med en densitet på 1/14 i förhållande till luft. Det finns sällan i det fria tillståndet. Vanligtvis kombineras väte med andra kemiska element: syre, kol.

Vätgasproduktion för industriella behov och energi bedrivs med flera metoder. De mest populära är:

• vattenelektrolys;
• koncentrationsmetod;
• låg temperatur kondensation;
• adsorption.

Väte kan isoleras inte bara från gas eller vattenföreningar. Vätgas framställs genom att trä och kol utsätts för höga temperaturer, samt genom att bearbeta bioavfall.

Atomiskt väte för kraftteknik erhålls med metoden för termisk dissociation av ett molekylärt ämne på en tråd gjord av platina, volfram eller palladium. Den värms upp i en vätemiljö vid ett tryck på mindre än 1,33 Pa.Radioaktiva grundämnen används också för att producera väte.

Termisk dissociation

elektrolysmetod

Den enklaste och mest populära metoden för väteextraktion är vattenelektrolys. Det gör det möjligt att erhålla praktiskt taget rent väte. Andra fördelar med denna metod är:

Principen för drift av elektrolysvätegeneratorn

• tillgång på råvaror;
• erhållande av ett element under tryck;
• möjligheten att automatisera processen på grund av bristen på rörliga delar.

Proceduren för att dela en vätska genom elektrolys är det omvända till förbränning av väte. Dess väsen är att under påverkan av likström frigörs syre och väte på elektroder som doppas i en vattenhaltig elektrolytlösning.

En ytterligare fördel är produktionen av biprodukter med industriellt värde. Således är syre i en stor volym nödvändigt för att katalysera tekniska processer inom energisektorn, rena jord- och vattenförekomster och kassera hushållsavfall. Tungt vatten som produceras genom elektrolys används inom kraftindustrin i kärnreaktorer.

Produktion av väte genom koncentration

Denna metod är baserad på separation av ett element från gasblandningar som innehåller det. Den största delen av ämnet som produceras i industriella volymer utvinns alltså med ångreformering av metan. Vätgas som produceras i denna process används inom energi, oljeraffinering, raketindustri samt för produktion av kvävegödselmedel. Processen att erhålla H2 utförs på olika sätt:

• kort cykel;
• kryogen;
• membran.

Den senare metoden anses vara den mest effektiva och billigare.

Kondensation vid låga temperaturer

Denna teknik för att erhålla H2 består i stark kylning av gasföreningar under tryck. Som ett resultat omvandlas de till ett tvåfassystem, som sedan separeras av en separator till en flytande komponent och en gas. Flytande media används för kylning:

• vatten;
• flytande etan eller propan;
• flytande ammoniak.

Denna procedur är inte så enkel som den verkar. Det kommer inte att vara möjligt att rengöra kolvätegaser åt gången. En del av komponenterna kommer att lämna med gasen som tas från separationsfacket, vilket inte är ekonomiskt. Problemet kan lösas genom djupkylning av råvaran före separation. Men detta kräver mycket energi.

I moderna system med lågtemperaturkondensorer tillhandahålls dessutom avmetaniserings- eller avetaniseringskolonner. Gasfasen avlägsnas från det sista separationssteget och vätskan skickas till destillationskolonnen med rågasflödet efter värmeväxling.

Adsorptionsmetod

Under adsorptionen används adsorbenter för att frigöra väte - fasta ämnen som absorberar de nödvändiga komponenterna i gasblandningen. Aktivt kol, silikatgel, zeoliter används som adsorbenter. För att utföra denna process används speciella enheter - cykliska adsorbatorer eller molekylsilar. När den implementeras under tryck kan denna metod återvinna 85 procent väte.

Om vi ​​jämför adsorption med lågtemperaturkondensering kan vi notera de lägre material- och driftskostnaderna för processen - i genomsnitt med 30 procent. Adsorptionsmetoden producerar väte för energi och med användning av lösningsmedel. Denna metod tillåter extraktion av 90 procent av H2 från gasblandningen och framställning av slutprodukten med en vätekoncentration på upp till 99,9 %.