Hidrojenle ısıtma bir olasılık mı?

Endüstriyel koşullarda hidrojen üretme yöntemleri

Metan dönüşümü ile ekstraksiyon
. 1000 santigrat dereceye ısıtılmış buharlaştırılmış su, basınç altında ve bir katalizör varlığında metan ile karıştırılır. Bu yöntem ilginç ve kanıtlanmış, ayrıca sürekli geliştirildiğini de belirtmek gerekir: daha ucuz ve daha verimli yeni katalizörler için bir arayış devam etmektedir.

Hidrojen elde etmenin en eski yöntemini düşünün - kömür gazlaştırma
. Hava erişimi olmadığında ve 1300 santigrat derece sıcaklıkta kömür ve su buharı ısıtılır. Böylece hidrojen sudan yer değiştirir ve karbondioksit elde edilir (hidrojen en üstte olacak, yine reaksiyon sonucu elde edilen karbon dioksit altta olacaktır). Bu gaz karışımının ayrılması olacak, her şey çok basit.

hidrojen elde etmek su elektrolizi
en kolay seçenek olarak kabul edilir. Uygulanması için, kaba bir soda çözeltisi dökmek ve ayrıca oraya iki elektrik elemanı yerleştirmek gerekir. Biri pozitif (anot) ve diğeri negatif (katot) yüklenecektir. Akım uygulandığında hidrojen katoda, oksijen ise anoda gider.

Yönteme göre hidrojen elde edilmesi kısmi oksidasyon
. Bunun için bir alüminyum ve galyum alaşımı kullanılır. Reaksiyon sırasında hidrojen ve alüminyum oksit oluşumuna yol açan suya yerleştirilir. Reaksiyonun tam olarak gerçekleşmesi için galyum gereklidir (bu element alüminyumun zamanından önce oksitlenmesine izin vermez).

Yakın zamanda kazanılan alaka düzeyi biyoteknolojileri kullanma yöntemi
: oksijen ve kükürt eksikliği durumunda, klamidomonalar yoğun bir şekilde hidrojen salmaya başlar. Şu anda aktif olarak incelenen çok ilginç bir etki.

Hidrojen üretmenin başka bir eski, kanıtlanmış yöntemini unutmayın. alkali elementler
ve su. Prensip olarak, bu teknik gerekli güvenlik önlemleri ile laboratuvar koşullarında uygulanabilir. Böylece reaksiyon sırasında (ısıtıldığında ve katalizörlerle ilerler), metal oksit ve hidrojen oluşur. Sadece onu toplamak için kalır.

hidrojen alın su ve karbon monoksit etkileşimleri
sadece endüstriyel bir ortamda mümkündür. Karbondioksit ve hidrojen oluşur, ayrılmalarının prensibi yukarıda açıklanmıştır.

BULUŞ AŞAĞIDAKİ AVANTAJLARA SAHİPTİR

Gazların oksidasyonundan elde edilen ısı doğrudan yerinde kullanılabilir ve hidrojen ve oksijen, egzoz buharının ve endüstriyel suyun bertaraf edilmesinden elde edilir.

Elektrik ve ısı üretirken düşük su tüketimi.

Yöntemin basitliği.

önemli enerji tasarrufu, sadece marş motorunu sabit bir termal rejime ısıtmak için harcanır.

Yüksek proses verimliliği, çünkü Su moleküllerinin ayrışması saniyenin onda biri kadar sürer.

Yöntemin patlama ve yangın güvenliği, çünkü uygulamasında hidrojen ve oksijen toplamak için tanklara ihtiyaç yoktur.

Tesisatın çalışması sırasında, su tekrar tekrar saflaştırılarak damıtılmış suya dönüştürülür. Bu, tesisatın hizmet ömrünü artıran çökelme ve ölçeği ortadan kaldırır.

Kurulum sıradan çelikten yapılmıştır; duvarları astarlı ve ekranlı, ısıya dayanıklı çeliklerden yapılmış kazanlar hariç. Yani, özel pahalı malzemeler gerekli değildir.

Buluş uygulama bulabilir
santrallerdeki hidrokarbon ve nükleer yakıtı ucuz, yaygın ve çevre dostu su ile değiştirerek bu santrallerin gücünü korurken

İDDİA

Su buharından hidrojen ve oksijen üretme yöntemi
Bu buharın bir elektrik alanından geçirilmesini içeren, aşırı ısıtılmış su buharının belirli bir sıcaklıkta kullanılmasıyla karakterize edilir. 500 - 550 oC
, buharı ayrıştırmak ve onu hidrojen ve oksijen atomlarına ayırmak için yüksek voltajlı bir doğru akım elektrik alanından geçti.

Uzun zamandır böyle bir şey yapmak istiyordum. Ancak bir pil ve bir çift elektrot ile daha fazla deney yapılmadı. Balonu şişirmek için miktarlarda hidrojen üretimi için tam teşekküllü bir cihaz yapmak istedim. Su elektrolizi için tam teşekküllü bir aparat yapmadan önce evde, modeldeki her şeyi kontrol etmeye karar verdim.

Elektrolizörün genel şeması şöyle görünür.

Bu model tam günlük kullanım için uygun değildir. Ama fikir test edildi.

Elektrotlar için grafit kullanmaya karar verdim. Elektrotlar için mükemmel bir grafit kaynağı, troleybüs akım toplayıcıdır. Son duraklarda etrafta yatan bir sürü var. Elektrotlardan birinin tahrip olacağı unutulmamalıdır.

Bir dosya ile kesme ve bitirme. Elektrolizin yoğunluğu, akımın gücüne ve elektrotların alanına bağlıdır.

Elektrotlara teller bağlanır. Teller dikkatlice yalıtılmalıdır.

Plastik şişeler elektrolizör modelinin gövdesi için oldukça uygundur. Tüpler ve teller için kapakta delikler yapılır.

Her şey dikkatlice dolgu macunu ile kaplanmıştır.

Kesilmiş şişe boyunları iki kabı birbirine bağlamak için uygundur.

Birbirlerine bağlanmaları ve dikişi eritmeleri gerekir.

Somunlar şişe kapaklarından yapılır.

İki şişenin dibinde delikler yapılır. Her şey birbirine bağlı ve dolgu macunu ile dikkatlice doldurulmuş.

Voltaj kaynağı olarak 220V ev ağı kullanacağız. Bunun oldukça tehlikeli bir oyuncak olduğu konusunda sizi uyarmak istiyorum. Bu nedenle, yeterli beceri yoksa veya şüpheler varsa, tekrarlamamak daha iyidir. Ev ağında alternatif akımımız var, elektroliz için düzeltilmesi gerekiyor. Bir diyot köprüsü bunun için mükemmeldir. Fotoğraftaki yeterince güçlü değildi ve çabucak yandı. En iyi seçenek, alüminyum kasadaki Çin MB156 diyot köprüsüydü.

Diyot köprüsü çok ısınır. Aktif soğutma gerektirir. Bir bilgisayar işlemcisi için bir soğutucu mükemmel bir şekilde uyacaktır. Durum için uygun boyutta bir lehim kutusu kullanabilirsiniz. Elektrikli eşyalarda satılır.

Diyot köprüsünün altına birkaç kat karton koymak gerekir.

Lehim kutusunun kapağında gerekli delikler açılır.

Monte edilmiş ünite böyle görünüyor. Elektrolizör elektrik şebekesinden, fan ise evrensel bir güç kaynağından güç alır. Elektrolit olarak kabartma tozu çözeltisi kullanılır. Burada, çözeltinin konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, reaksiyon hızının o kadar yüksek olduğu unutulmamalıdır. Ancak aynı zamanda, ısıtma daha yüksektir. Ayrıca katotta sodyum ayrışmasının reaksiyonu ısınmaya katkı sağlayacaktır. Bu reaksiyon ekzotermiktir. Sonuç olarak, hidrojen ve sodyum hidroksit oluşacaktır.

Yukarıdaki fotoğraftaki cihaz çok sıcaktı. Periyodik olarak kapatılmalı ve soğuyana kadar beklenmelidir. Isıtma ile ilgili sorun, elektrolitin soğutulmasıyla kısmen çözüldü. Bunun için bir masa üstü çeşme pompası kullandım. Uzun bir tüp, bir pompa ve bir kova soğuk su aracılığıyla bir şişeden diğerine geçer.

Hidrojen kullanımının kapsamının son derece geniş olması ve saf haliyle pratikte doğada hiçbir yerde bulunmaması nedeniyle bu konunun önemi bugün oldukça yüksektir. Bu nedenle, bu gazı kimyasal ve fiziksel reaksiyonlar yoluyla diğer bileşiklerden çıkarmak için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu makalede tartışılan budur.

Evde hidrojen üretimi

Elektrolitik hücre seçimi

Evin bir elemanını elde etmek için özel bir aparata ihtiyaç vardır - bir elektrolizör.Piyasada bu tür ekipmanlar için birçok seçenek var, cihazlar hem tanınmış teknoloji şirketleri hem de küçük üreticiler tarafından sunuluyor. Markalı birimler daha pahalıdır, ancak yapı kaliteleri daha yüksektir.

Ev aletinin boyutu küçüktür ve kullanımı kolaydır. Ana detayları şunlardır:

Elektrolizör - nedir bu

• reformcu;
• temizleme sistemi;
• yakıt hücreleri;
• kompresör ekipmanı;
• hidrojen depolama tankı.

Hammadde olarak basit musluk suyu alınır ve elektrik sıradan bir prizden gelir. Güneş enerjili üniteler elektrikten tasarruf sağlar.

"Ev" hidrojeni, ısıtma veya pişirme sistemlerinde kullanılır. Ayrıca araba motorlarının gücünü artırmak için hava-yakıt karışımını zenginleştirirler.

Cihazı kendi ellerinizle yapmak

Cihazı evde kendiniz yapmak daha da ucuzdur. Kuru bir hücre, elektrolitik bir çözelti içeren bir kap içinde iki elektrot plakasından oluşan kapalı bir kap gibi görünür. World Wide Web, farklı modellerdeki cihazları birleştirmek için çeşitli şemalar sunar:

• iki filtre ile;
• konteynerin üst veya alt düzenlemesi ile;
• iki veya üç valfli;
• galvanizli levha ile;
• elektrotlar üzerinde.

Elektroliz cihazının şeması

Hidrojen üretmek için basit bir cihaz oluşturmak kolaydır. Şunları gerektirecektir:

• paslanmaz çelik sac;
• şeffaf tüp;
• bağlantı parçaları;
• plastik kap (1,5 l);
• su filtresi ve çek valf.

Hidrojen üretmek için basit bir cihazın cihazı

Ek olarak, çeşitli donanımlara ihtiyaç duyulacaktır: somunlar, rondelalar, cıvatalar. Her şeyden önce, sayfayı 16 kare bölmeye kesmeniz, her birinden bir köşe kesmeniz gerekir. Karşı köşede, plakaları cıvatalamak için bir delik açmak gerekir. Sabit akımı sağlamak için, plakalar şemaya göre bağlanmalıdır: artı-eksi-artı-eksi. Bu parçalar birbirinden bir boru ile ve bağlantıda cıvata ve pullarla (plakalar arasında üç adet) izole edilmiştir. Artı ve eksi üzerine 8 tabak yerleştirilir.

Doğru montaj ile plakaların kenarları elektrotlara değmeyecektir. Toplanan parçalar plastik bir kaba indirilir. Duvarların temas ettiği yerde cıvatalarla iki montaj deliği yapılır. Fazla gazı çıkarmak için bir emniyet valfi takın. Bağlantı parçaları kabın kapağına monte edilir ve dikişler silikonla kapatılır.

Cihaz testi

Cihazı test etmek için birkaç işlem gerçekleştirin:

Hidrojen üretim şeması

1. Sıvı ile doldurun.
2. Bir kapakla kapatarak, borunun bir ucunu bağlantı parçasına bağlayın.
3. İkincisi suya indirilir.
4. Bir güç kaynağına bağlayın.

Cihazı prize taktıktan birkaç saniye sonra elektroliz işlemi ve çökelme fark edilir hale gelecektir.

Saf su iyi elektrik iletkenliğine sahip değildir. Bu göstergeyi iyileştirmek için alkali - sodyum hidroksit ekleyerek elektrolitik bir çözelti oluşturmanız gerekir. "Köstebek" gibi boruların temizlenmesi için bileşimlerdedir.

Hidrojen üretme yöntemleri

Hidrojen, havaya göre yoğunluğu 1/14 olan renksiz ve kokusuz gaz halinde bir elementtir. Nadiren serbest durumda bulunur. Genellikle hidrojen diğer kimyasal elementlerle birleştirilir: oksijen, karbon.

Endüstriyel ihtiyaçlar ve enerji için hidrojen üretimi çeşitli yöntemlerle gerçekleştirilmektedir. En popüler olanlar:

• su elektrolizi;
• konsantrasyon yöntemi;
• düşük sıcaklıkta yoğuşma;
• adsorpsiyon.

Hidrojen sadece gaz veya su bileşiklerinden izole edilemez. Hidrojen, odun ve kömürün yüksek sıcaklıklara maruz bırakılmasının yanı sıra biyoatıkların işlenmesiyle üretilir.

Enerji mühendisliği için atomik hidrojen, platin, tungsten veya paladyumdan yapılmış bir tel üzerinde moleküler bir maddenin termal ayrışma yöntemi kullanılarak elde edilir. 1.33 Pa'dan daha düşük bir basınçta bir hidrojen ortamında ısıtılır.Hidrojen üretmek için radyoaktif elementler de kullanılır.

termal ayrışma

elektroliz yöntemi

Hidrojen ekstraksiyonunun en basit ve en popüler yöntemi su elektrolizidir. Pratik olarak saf hidrojen elde edilmesini sağlar. Bu yöntemin diğer avantajları şunlardır:

Elektroliz hidrojen jeneratörünün çalışma prensibi

• hammaddelerin mevcudiyeti;
• basınç altında bir eleman elde etmek;
• hareketli parçaların olmaması nedeniyle süreci otomatikleştirme imkanı.

Bir sıvıyı elektroliz yoluyla ayırma prosedürü, hidrojenin yanmasının tersidir. Özü, doğru akımın etkisi altında, sulu bir elektrolit çözeltisine batırılmış elektrotlar üzerinde oksijen ve hidrojenin salınmasıdır.

Ek bir avantaj, endüstriyel değere sahip yan ürünlerin üretilmesidir. Bu nedenle, enerji sektöründeki teknolojik süreçleri katalize etmek, toprak ve su kütlelerini temizlemek ve evsel atıkların bertarafı için büyük miktarda oksijen gereklidir. Elektroliz ile üretilen ağır su, enerji endüstrisinde nükleer reaktörlerde kullanılmaktadır.

Konsantrasyon ile hidrojen üretimi

Bu yöntem, bir elementin onu içeren gaz karışımlarından ayrılmasına dayanır. Böylece, endüstriyel hacimlerde üretilen maddenin en büyük kısmı, metanın buhar reformasyonu kullanılarak ekstrakte edilir. Bu süreçte üretilen hidrojen, enerji, petrol arıtma, roket endüstrisinde ve ayrıca azotlu gübre üretiminde kullanılmaktadır. H2 elde etme süreci farklı şekillerde gerçekleştirilir:

• kısa döngü;
• kriyojenik;
• zar.

İkinci yöntem en etkili ve daha ucuz olarak kabul edilir.

Düşük sıcaklıklarda yoğuşma

H2 elde etmek için bu teknik, gaz bileşiklerinin basınç altında güçlü bir şekilde soğutulmasından oluşur. Sonuç olarak, daha sonra bir ayırıcı ile sıvı bileşen ve gaza ayrılan iki fazlı bir sisteme dönüştürülürler. Soğutma için sıvı ortam kullanılır:

• Su;
• sıvılaştırılmış etan veya propan;
• sıvı amonyak.

Bu prosedür göründüğü kadar basit değildir. Hidrokarbon gazlarını tek seferde temiz bir şekilde ayırmak mümkün olmayacaktır. Bileşenlerin bir kısmı ekonomik olmayan ayırma bölmesinden alınan gazla birlikte ayrılacaktır. Sorun, hammaddenin ayrılmadan önce derin soğutulmasıyla çözülebilir. Ancak bu çok fazla enerji gerektirir.

Düşük sıcaklıklı kondansatörlerin modern sistemlerinde ek olarak demetanizasyon veya deetanizasyon kolonları sağlanır. Gaz fazı son ayırma aşamasından uzaklaştırılır ve sıvı, ısı değişiminden sonra ham gaz akışı ile damıtma kolonuna gönderilir.

Adsorpsiyon yöntemi

Adsorpsiyon sırasında, gaz karışımının gerekli bileşenlerini emen hidrojen - katı maddeleri serbest bırakmak için adsorbanlar kullanılır. Adsorban olarak aktif karbon, silikat jel, zeolitler kullanılmaktadır. Bu işlemi gerçekleştirmek için özel cihazlar kullanılır - döngüsel adsorbe ediciler veya moleküler elekler. Basınç altında uygulandığında, bu yöntem yüzde 85 hidrojeni geri kazanabilir.

Adsorpsiyonu düşük sıcaklıkta yoğuşma ile karşılaştırırsak, işlemin daha düşük malzeme ve işletme maliyetlerini - ortalama olarak yüzde 30 oranında - not edebiliriz. Adsorpsiyon yöntemi, enerji için ve çözücülerin kullanımıyla hidrojen üretir. Bu yöntem, gaz karışımından H2'nin yüzde 90'ının çıkarılmasına ve %99,9'a kadar hidrojen konsantrasyonu ile nihai ürünün üretilmesine izin verir.