Mga pamamaraan para sa paggawa ng hydrogen sa mga kondisyong pang-industriya
Pagkuha ng methane conversion
. Ang singaw na tubig, na pinainit hanggang 1000 degrees Celsius, ay hinahalo sa methane sa ilalim ng presyon at sa pagkakaroon ng isang katalista. Ang pamamaraang ito ay kawili-wili at napatunayan, dapat ding tandaan na ito ay patuloy na pinapabuti: isang paghahanap ay isinasagawa para sa mga bagong catalyst na mas mura at mas mahusay.
Isaalang-alang ang pinaka sinaunang paraan ng pagkuha ng hydrogen - gasification ng karbon
. Sa kawalan ng air access at isang temperatura na 1300 degrees Celsius, ang karbon at singaw ng tubig ay pinainit. Kaya, ang hydrogen ay inilipat mula sa tubig, at ang carbon dioxide ay nakuha (ang hydrogen ay nasa itaas, ang carbon dioxide, na nakuha din bilang isang resulta ng reaksyon, ay nasa ibaba). Ito ang magiging paghihiwalay ng pinaghalong gas, ang lahat ay napaka-simple.
Pagkuha ng hydrogen sa pamamagitan ng tubig electrolysis
itinuturing na pinakamadaling opsyon. Para sa pagpapatupad nito, kinakailangan upang ibuhos ang isang solusyon ng soda sa lalagyan, at maglagay din ng dalawang elemento ng kuryente doon. Ang isa ay positibong sisingilin (anode) at ang isa ay negatibo (cathode). Kapag inilapat ang kasalukuyang, ang hydrogen ay pupunta sa katod, at ang oxygen sa anode.
Pagkuha ng hydrogen ayon sa pamamaraan bahagyang oksihenasyon
. Para dito, ginagamit ang isang haluang metal ng aluminyo at gallium. Ito ay inilalagay sa tubig, na humahantong sa pagbuo ng hydrogen at aluminum oxide sa panahon ng reaksyon. Ang gallium ay kinakailangan para maganap ang reaksyon nang buo (hindi papayagan ng elementong ito ang aluminyo na mag-oxidize nang maaga).
Kamakailan ay nakakuha ng kaugnayan paraan ng paggamit ng biotechnologies
: sa ilalim ng kondisyon ng kakulangan ng oxygen at asupre, ang chlamydomonas ay nagsisimulang masinsinang naglalabas ng hydrogen. Isang napaka-kagiliw-giliw na epekto, na ngayon ay aktibong pinag-aaralan.
Huwag kalimutan ang isa pang luma, napatunayang paraan ng paggawa ng hydrogen, na kung saan ay ang paggamit ng iba mga elemento ng alkalina
at tubig. Sa prinsipyo, ang pamamaraan na ito ay magagawa sa mga kondisyon ng laboratoryo na may mga kinakailangang hakbang sa seguridad. Kaya, sa panahon ng reaksyon (ito ay nagpapatuloy kapag pinainit at may mga katalista), nabuo ang metal oxide at hydrogen. Ito ay nananatiling lamang upang kolektahin ito.
Kumuha ng hydrogen sa pamamagitan ng interaksyon ng tubig at carbon monoxide
posible lamang sa isang pang-industriyang setting. Ang carbon dioxide at hydrogen ay nabuo, ang prinsipyo ng kanilang paghihiwalay ay inilarawan sa itaas.
ANG IMBENTO AY MAY MGA SUMUSUNOD NA BENTE
Ang init na nakuha mula sa oksihenasyon ng mga gas ay maaaring gamitin nang direkta sa site, at ang hydrogen at oxygen ay nakukuha mula sa pagtatapon ng tambutso na singaw at tubig sa proseso.
Mababang pagkonsumo ng tubig kapag gumagawa ng kuryente at init.
Ang pagiging simple ng pamamaraan.
Makabuluhang pagtitipid ng enerhiya, bilang ito ay ginugugol lamang sa pag-init ng starter sa isang matatag na rehimeng thermal.
High process productivity, kasi ang paghihiwalay ng mga molekula ng tubig ay tumatagal ng ikasampu ng isang segundo.
Pagsabog at kaligtasan ng sunog ng pamamaraan, dahil sa pagpapatupad nito, hindi na kailangan para sa mga tangke upang mangolekta ng hydrogen at oxygen.
Sa panahon ng operasyon ng pag-install, ang tubig ay paulit-ulit na dinadalisay, na nagiging distilled water. Tinatanggal nito ang pag-ulan at sukat, na nagpapataas ng buhay ng pag-install.
Ang pag-install ay gawa sa ordinaryong bakal; maliban sa mga boiler na gawa sa mga bakal na lumalaban sa init na may lining at shielding ng kanilang mga dingding. Iyon ay, hindi kinakailangan ang mga espesyal na mamahaling materyales.
Ang imbensyon ay maaaring makahanap ng aplikasyon sa
industriya sa pamamagitan ng pagpapalit ng hydrocarbon at nuclear fuel sa mga power plant ng mura, laganap at environment friendly na tubig, habang pinapanatili ang kapangyarihan ng mga plantang ito.
CLAIM
Paraan para sa paggawa ng hydrogen at oxygen mula sa singaw ng tubig
, na kinabibilangan ng pagpasa sa singaw na ito sa pamamagitan ng isang electric field, na nailalarawan sa sobrang init na singaw ng tubig ay ginagamit na may temperatura 500 - 550 o C
, dumaan sa isang mataas na boltahe na direktang kasalukuyang electric field upang ihiwalay ang singaw at paghiwalayin ito sa mga atomo ng hydrogen at oxygen.
Matagal ko nang gustong gumawa ng ganito. Ngunit ang mga karagdagang eksperimento sa isang baterya at isang pares ng mga electrodes ay hindi umabot. Nais kong gumawa ng isang ganap na kagamitan para sa produksyon ng hydrogen, sa dami upang mapalaki ang lobo. Bago gumawa ng isang ganap na kagamitan para sa electrolysis ng tubig sa bahay, nagpasya akong suriin ang lahat sa modelo.
Ang pangkalahatang pamamaraan ng electrolyzer ay ganito ang hitsura.
Ang modelong ito ay hindi angkop para sa buong araw-araw na paggamit. Ngunit ang ideya ay nasubok.
Kaya para sa mga electrodes, nagpasya akong gumamit ng grapayt. Ang isang mahusay na mapagkukunan ng grapayt para sa mga electrodes ay ang kasalukuyang kolektor ng trolley bus. Marami sa kanila ang nakahiga sa mga huling hintuan. Dapat tandaan na ang isa sa mga electrodes ay masisira.
Paglalagari at pagtatapos gamit ang isang file. Ang intensity ng electrolysis ay nakasalalay sa lakas ng kasalukuyang at ang lugar ng mga electrodes.
Ang mga wire ay nakakabit sa mga electrodes. Ang mga wire ay dapat na maingat na insulated.
Ang mga plastik na bote ay angkop para sa katawan ng modelo ng electrolyzer. Ang mga butas ay ginawa sa takip para sa mga tubo at mga wire.
Ang lahat ay maingat na pinahiran ng sealant.
Ang mga cut off bottle neck ay angkop para sa pagkonekta ng dalawang lalagyan.
Kailangan nilang konektado magkasama at natunaw ang tahi.
Ang mga mani ay gawa sa mga takip ng bote.
Ang mga butas ay ginawa sa ilalim ng dalawang bote. Ang lahat ay konektado at maingat na napuno ng sealant.
Gagamit kami ng 220V household network bilang pinagmumulan ng boltahe. Gusto kong balaan ka na ito ay isang medyo mapanganib na laruan. Kaya, kung walang sapat na mga kasanayan o may mga pagdududa, kung gayon mas mahusay na huwag ulitin. Sa network ng sambahayan, mayroon kaming alternating current, para sa electrolysis dapat itong ituwid. Ang isang diode bridge ay perpekto para dito. Ang nasa larawan ay hindi sapat na malakas at mabilis na nasunog. Ang pinakamagandang opsyon ay ang Chinese MB156 diode bridge sa isang aluminum case.
Ang diode bridge ay nagiging napakainit. Nangangailangan ng aktibong paglamig. Ang isang cooler para sa isang computer processor ay magkasya nang perpekto. Para sa kaso, maaari kang gumamit ng angkop na laki ng paghihinang na kahon. Ibinebenta sa mga produktong elektrikal.
Sa ilalim ng tulay ng diode kinakailangan na maglagay ng ilang mga layer ng karton.
Ang mga kinakailangang butas ay ginawa sa takip ng kahon ng paghihinang.
Ganito ang hitsura ng naka-assemble na unit. Ang electrolyser ay pinapagana mula sa mains, ang fan mula sa isang unibersal na pinagmumulan ng kapangyarihan. Ang isang solusyon ng baking soda ay ginagamit bilang isang electrolyte. Dito dapat tandaan na kung mas mataas ang konsentrasyon ng solusyon, mas mataas ang rate ng reaksyon. Ngunit sa parehong oras, ang pag-init ay mas mataas. Bukod dito, ang reaksyon ng sodium decomposition sa cathode ay gagawa ng kontribusyon nito sa pag-init. Ang reaksyong ito ay exothermic. Bilang resulta, ang hydrogen at sodium hydroxide ay mabubuo.
Napakainit ng device sa larawan sa itaas. Kailangan itong i-off nang pana-panahon at maghintay hanggang sa lumamig. Ang problema sa pag-init ay bahagyang nalutas sa pamamagitan ng paglamig ng electrolyte. Para dito, gumamit ako ng tabletop fountain pump. Ang isang mahabang tubo ay tumatakbo mula sa isang bote patungo sa isa pa sa pamamagitan ng isang bomba at isang balde ng malamig na tubig.
Ang kaugnayan ng isyung ito ngayon ay medyo mataas dahil sa ang katunayan na ang saklaw ng paggamit ng hydrogen ay napakalawak, at sa dalisay na anyo nito ay halos hindi matatagpuan saanman sa kalikasan. Iyon ang dahilan kung bakit maraming mga pamamaraan ang binuo upang kunin ang gas na ito mula sa iba pang mga compound sa pamamagitan ng kemikal at pisikal na mga reaksyon. Ito ang tinalakay sa artikulong ito.
Ang produksyon ng hydrogen sa sambahayan
Pagpili ng isang electrolytic cell
Upang makakuha ng isang elemento ng bahay, kinakailangan ang isang espesyal na kagamitan - isang electrolyzer.Mayroong maraming mga pagpipilian para sa naturang kagamitan sa merkado, ang mga aparato ay inaalok ng parehong mga kilalang kumpanya ng teknolohiya at maliliit na tagagawa. Mas mahal ang mga branded unit, pero mas mataas ang build quality ng mga ito.
Ang appliance sa bahay ay maliit sa laki at madaling gamitin. Ang mga pangunahing detalye nito ay:
Electrolyzer - ano ito
- repormador;
- sistema ng paglilinis;
- mga cell ng gasolina;
- kagamitan sa compressor;
- tangke ng imbakan ng hydrogen.
Ang simpleng tubig sa gripo ay kinukuha bilang hilaw na materyal, at ang kuryente ay nagmumula sa isang ordinaryong saksakan. Ang mga solar-powered unit ay nakakatipid sa kuryente.
Ang "Home" hydrogen ay ginagamit sa mga sistema ng pagpainit o pagluluto. Pinayaman din nila ang pinaghalong air-fuel upang mapataas ang lakas ng mga makina ng sasakyan.
Ginagawa ang aparato gamit ang iyong sariling mga kamay
Ito ay kahit na mas mura upang gawin ang aparato sa iyong sarili sa bahay. Ang isang dry cell ay mukhang isang selyadong lalagyan, na binubuo ng dalawang electrode plate sa isang lalagyan na may electrolytic solution. Nag-aalok ang World Wide Web ng iba't ibang mga scheme para sa pag-assemble ng mga device ng iba't ibang modelo:
- na may dalawang mga filter;
- sa itaas o ibabang pag-aayos ng lalagyan;
- na may dalawa o tatlong balbula;
- may galvanized board;
- sa mga electrodes.
Scheme ng electrolysis device
Ang isang simpleng aparato para sa paggawa ng hydrogen ay madaling gawin. Mangangailangan ito ng:
- sheet na hindi kinakalawang na asero;
- transparent na tubo;
- mga kabit;
- lalagyan ng plastik (1.5 l);
- filter ng tubig at check valve.
Ang aparato ng isang simpleng aparato para sa paggawa ng hydrogen
Bilang karagdagan, kakailanganin ang iba't ibang hardware: nuts, washers, bolts. Una sa lahat, kailangan mong i-cut ang sheet sa 16 square compartments, gupitin ang isang sulok mula sa bawat isa sa kanila. Sa kabaligtaran na sulok mula dito, kinakailangan na mag-drill ng isang butas para sa pag-bolting ng mga plato. Upang matiyak ang patuloy na kasalukuyang, ang mga plato ay dapat na konektado ayon sa scheme: plus-minus-plus-minus. Ang mga bahaging ito ay nakahiwalay sa isa't isa gamit ang isang tubo, at sa koneksyon sa isang bolt at washers (tatlong piraso sa pagitan ng mga plato). 8 plates ang inilalagay sa plus at minus.
Sa wastong pagpupulong, ang mga gilid ng mga plato ay hindi hawakan ang mga electrodes. Ang mga nakolektang bahagi ay ibinababa sa isang lalagyang plastik. Sa lugar kung saan magkadikit ang mga dingding, ang dalawang mounting hole ay ginawa gamit ang mga bolts. Mag-install ng safety valve para alisin ang sobrang gas. Ang mga kabit ay naka-mount sa takip ng lalagyan at ang mga tahi ay tinatakan ng silicone.
Pagsubok ng device
Upang subukan ang device, magsagawa ng ilang pagkilos:
Scheme ng produksyon ng hydrogen
- Punan ng likido.
- Tinatakpan ng takip, ikonekta ang isang dulo ng tubo sa kabit.
- Ang pangalawa ay ibinaba sa tubig.
- Kumonekta sa isang pinagmumulan ng kuryente.
Pagkatapos isaksak ang aparato sa isang socket, pagkatapos ng ilang segundo, ang proseso ng electrolysis at pag-ulan ay mapapansin.
Ang dalisay na tubig ay walang magandang electrical conductivity. Upang mapabuti ang tagapagpahiwatig na ito, kailangan mong lumikha ng isang electrolytic solution sa pamamagitan ng pagdaragdag ng alkali - sodium hydroxide. Ito ay nasa mga komposisyon para sa paglilinis ng mga tubo tulad ng "Mole".
Mga pamamaraan para sa paggawa ng hydrogen
Ang hydrogen ay isang walang kulay at walang amoy na gas na elemento na may density na 1/14 na may kaugnayan sa hangin. Ito ay bihirang matagpuan sa malayang estado. Karaniwan ang hydrogen ay pinagsama sa iba pang mga elemento ng kemikal: oxygen, carbon.
Ang paggawa ng hydrogen para sa mga pang-industriyang pangangailangan at enerhiya ay isinasagawa sa pamamagitan ng ilang mga pamamaraan. Ang pinakasikat ay:
- tubig electrolysis;
- paraan ng konsentrasyon;
- mababang temperatura paghalay;
- adsorption.
Ang hydrogen ay maaaring ihiwalay hindi lamang sa mga compound ng gas o tubig. Ang hydrogen ay ginawa sa pamamagitan ng paglalantad ng kahoy at karbon sa mataas na temperatura, gayundin sa pamamagitan ng pagproseso ng biowaste.
Ang atomic hydrogen para sa power engineering ay nakuha gamit ang paraan ng thermal dissociation ng isang molecular substance sa isang wire na gawa sa platinum, tungsten o palladium. Ito ay pinainit sa isang kapaligiran ng hydrogen sa presyon na mas mababa sa 1.33 Pa.Ginagamit din ang mga radioactive na elemento upang makagawa ng hydrogen.
Thermal dissociation
paraan ng electrolysis
Ang pinakasimpleng at pinakasikat na paraan ng pagkuha ng hydrogen ay ang electrolysis ng tubig. Pinapayagan nitong makakuha ng halos purong hydrogen. Ang iba pang mga pakinabang ng pamamaraang ito ay:
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng electrolysis hydrogen generator
- pagkakaroon ng mga hilaw na materyales;
- pagkuha ng isang elemento sa ilalim ng presyon;
- ang posibilidad ng pag-automate ng proseso dahil sa kakulangan ng mga gumagalaw na bahagi.
Ang pamamaraan para sa paghahati ng isang likido sa pamamagitan ng electrolysis ay ang reverse ng hydrogen combustion. Ang kakanyahan nito ay sa ilalim ng impluwensya ng direktang kasalukuyang, ang oxygen at hydrogen ay inilabas sa mga electrodes na inilubog sa isang may tubig na solusyon sa electrolyte.
Ang isang karagdagang bentahe ay ang paggawa ng mga by-product na may pang-industriyang halaga. Kaya, ang oxygen sa isang malaking volume ay kinakailangan para sa pag-catalyze ng mga teknolohikal na proseso sa sektor ng enerhiya, paglilinis ng lupa at mga anyong tubig, at pagtatapon ng basura sa bahay. Ang mabigat na tubig na ginawa ng electrolysis ay ginagamit sa industriya ng kuryente sa mga nuclear reactor.
Produksyon ng hydrogen sa pamamagitan ng konsentrasyon
Ang pamamaraang ito ay batay sa paghihiwalay ng elemento mula sa mga pinaghalong gas na naglalaman nito. Kaya, ang pinakamalaking bahagi ng sangkap na ginawa sa mga volume na pang-industriya ay nakuha gamit ang steam reforming ng methane. Ang hydrogen na ginawa sa prosesong ito ay ginagamit sa enerhiya, pagdadalisay ng langis, industriya ng rocket, pati na rin para sa paggawa ng mga nitrogen fertilizers. Ang proseso ng pagkuha ng H2 ay isinasagawa sa iba't ibang paraan:
- maikling ikot;
- cryogenic;
- lamad.
Ang huling paraan ay itinuturing na pinaka-epektibo at mas mura.
Kondensasyon sa mababang temperatura
Ang pamamaraan na ito para sa pagkuha ng H2 ay binubuo sa malakas na paglamig ng mga compound ng gas sa ilalim ng presyon. Bilang isang resulta, sila ay binago sa isang dalawang-phase na sistema, na pagkatapos ay pinaghihiwalay ng isang separator sa isang likidong bahagi at isang gas. Ang likidong media ay ginagamit para sa paglamig:
- tubig;
- liquefied ethane o propane;
- likidong ammonia.
Ang pamamaraang ito ay hindi kasing simple ng tila. Hindi magiging posible na malinis na paghiwalayin ang mga hydrocarbon gas sa isang pagkakataon. Ang bahagi ng mga bahagi ay aalis kasama ang gas na kinuha mula sa kompartimento ng paghihiwalay, na hindi matipid. Ang problema ay maaaring malutas sa pamamagitan ng malalim na paglamig ng hilaw na materyal bago ang paghihiwalay. Ngunit nangangailangan ito ng maraming enerhiya.
Sa mga modernong sistema ng mga low-temperature condenser, ang mga column ng demethanization o deethanization ay ibinibigay din. Ang bahagi ng gas ay tinanggal mula sa huling yugto ng paghihiwalay, at ang likido ay ipinadala sa haligi ng paglilinis na may hilaw na daloy ng gas pagkatapos ng pagpapalitan ng init.
Paraan ng adsorption
Sa panahon ng adsorption, ang mga adsorbents ay ginagamit upang palabasin ang hydrogen - mga solidong sangkap na sumisipsip ng mga kinakailangang bahagi ng pinaghalong gas. Ang activate carbon, silicate gel, zeolites ay ginagamit bilang mga adsorbents. Upang maisagawa ang prosesong ito, ginagamit ang mga espesyal na aparato - cyclic adsorbers o molecular sieves. Kapag ipinatupad sa ilalim ng presyon, ang pamamaraang ito ay maaaring mabawi ang 85 porsiyento ng hydrogen.
Kung ihahambing natin ang adsorption sa mababang temperatura na paghalay, mapapansin natin ang mas mababang materyal at mga gastos sa pagpapatakbo ng proseso - sa karaniwan, ng 30 porsiyento. Ang paraan ng adsorption ay gumagawa ng hydrogen para sa enerhiya at sa paggamit ng mga solvents. Ang pamamaraang ito ay nagpapahintulot sa pagkuha ng 90 porsiyento ng H2 mula sa pinaghalong gas at ang produksyon ng panghuling produkto na may konsentrasyon ng hydrogen na hanggang 99.9%.
