Jak bezpečně získat vodík doma?

Metody výroby vodíku v průmyslových podmínkách

Extrakce přeměnou metanu

... Voda ve formě páry, předehřátá na 1000 stupňů Celsia, se smísí s methanem pod tlakem a v přítomnosti katalyzátoru. Tato metoda je zajímavá a osvědčená, je třeba také poznamenat, že se neustále zdokonaluje: probíhá hledání nových katalyzátorů, levnějších a efektivnějších.

Zvažte nejstarší způsob výroby vodíku - zplyňování uhlí

... Za předpokladu, že není přístup vzduchu a teplota 1300 stupňů Celsia, se ohřívá uhlí a vodní pára. Vodík je tedy vytěsňován z vody a získává se oxid uhličitý (vodík bude nahoře, oxid uhličitý, také získaný v důsledku reakce, je dole). To bude oddělení plynné směsi, vše je velmi jednoduché.

Získávání vodíku pomocí elektrolýza vody

je považována za nejjednodušší možnost. Pro jeho realizaci je nutné nalít do nádoby roztok sody a také tam umístit dva elektrické prvky. Jeden bude nabit kladně (anoda) a druhý záporně (katoda). Když je aplikován proud, vodík půjde na katodu a kyslík na anodu.

Získávání vodíku metodou částečná oxidace

... K tomu se používá slitina hliníku a gália. Umístí se do vody, což během reakce vede k tvorbě vodíku a oxidu hlinitého. Gallium je nezbytné, aby reakce proběhla v plném rozsahu (tento prvek zabrání předčasné oxidaci hliníku).

Nedávno získaná relevance metoda využití biotechnologie

: za podmínky nedostatku kyslíku a síry začínají chlamydomony intenzivně uvolňovat vodík. Velmi zajímavý efekt, který se nyní aktivně studuje.

Nezapomeňte na další starou, osvědčenou metodu výroby vodíku, která spočívá v použití různých alkalické prvky

a voda. V zásadě je tato technika proveditelná v laboratorním prostředí s zavedenými nezbytnými bezpečnostními opatřeními. V průběhu reakce (probíhá zahříváním a katalyzátory) se tedy tvoří oxid kovu a vodík. Zbývá jen sbírat.

Získejte vodík interakce vody a oxidu uhelnatého

možné pouze v průmyslovém prostředí. Vzniká oxid uhličitý a vodík, princip jejich separace je popsán výše.

Rozsah generátoru vodíku

H2 je moderní nosič energie, který se aktivně používá v mnoha průmyslových oblastech. Zde je jen několik:

• výroba chlorovodíku (HC) 1;
• výroba paliva pro raketomety;
• výroba čpavku;
• zpracování kovů a řezání na něm;
• vývoj hnojiv pro letní chaty;
• syntéza kyseliny dusičné;
• tvorba methylalkoholu;
• potravinářský průmysl;
• výroba kyseliny chlorovodíkové;
• tvorba systémů teplé podlahy.

Kromě toho se HHO stalo velmi užitečným v každodenním životě, i když s výhradami. Nejprve se používá pro autonomní topné systémy. Kromě toho se Brownův plyn přidává do benzínu ve snaze oklamat motor a ušetřit palivo.

Oba případy mají své vlastní zvláštnosti. Při organizování domácího vytápění tedy musíte vzít v úvahu, že teplota spalování HHO je řádově vyšší než teplota metanu. V tomto ohledu je nutné zakoupit speciální, drahý kotel s tepelně odolnou tryskou. V opačném případě bude majitel a jeho dům ve velkém nebezpečí.

Vynález má následující výhody

Teplo získané oxidací plynů lze použít přímo na místě a vodík a kyslík se získávají z likvidace odpadní páry a procesní vody.

Nízká spotřeba vody při výrobě elektřiny a tepla.

Jednoduchost cesty.

Významné úspory energie jako utratí se pouze za zahřátí startéru na stanovený tepelný režim.

Vysoká produktivita procesu, protože disociace molekul vody trvá desetiny sekundy.

Výbuch a požární bezpečnost metody, protože při jeho provádění není potřeba nádob na sběr vodíku a kyslíku.

Během provozu zařízení se voda mnohokrát čistí a převádí na destilovanou vodu. To eliminuje usazeniny a vodní kámen, což zvyšuje životnost instalace.

Instalace je vyrobena z obyčejné oceli; kromě kotlů vyrobených ze žáruvzdorných ocelí s obložením a stíněním jejich stěn. To znamená, že nejsou vyžadovány žádné speciální drahé materiály.

Vynález může najít uplatnění v

průmyslu nahrazením uhlovodíků a jaderného paliva v elektrárnách levnou, rozšířenou a ekologickou vodou při zachování výkonu těchto elektráren.

Vodík doma: má to výhodu

Hned si povšimneme: je nerentabilní používat k vytápění domu generátor vodíku. Při výrobě čisté H2 utratíte více elektřiny, než kolik energie po jejím spálení získáte. Za 1 kW tepla se tedy utratí 2 kW elektřiny, to znamená, že to nemá žádnou výhodu. Je jednodušší instalovat některý z elektrických kotlů doma.

Chcete-li vyměnit 1 litr benzínu pro auto, budete potřebovat 4766 litrů čistého vodíku nebo 7150 litrů plynného kyslíku, z čehož 1/3 je kyslík. Dosud ani ty nejlepší mozky na světě nevyvinuly jednotku schopnou podat takový výkon.

NÁROK

Způsob výroby vodíku a kyslíku z vodní páry

, včetně průchodu této páry elektrickým polem, vyznačující se tím, že používají přehřátou vodní páru s teplotou
500 - 550 o C.
, prošlo vysokonapěťovým stejnosměrným elektrickým polem, aby disociovalo páru a rozdělilo ji na atomy vodíku a kyslíku.

Už dlouho jsem chtěl udělat podobnou věc. Ale další experimenty s baterií a párem elektrod nedosáhly. Chtěl jsem vyrobit plnohodnotný aparát na výrobu vodíku v množstvích, abych mohl nafouknout balón. Než jsem doma vyrobil plnohodnotný přístroj na elektrolýzu vody, rozhodl jsem se zkontrolovat vše na modelu.

Obecné schéma elektrolyzéru vypadá takto.

Tento model není vhodný pro plné denní použití. Ale podařilo se nám tento nápad vyzkoušet.

Rozhodl jsem se tedy použít pro elektrody grafit. Vynikajícím zdrojem grafitu pro elektrody je sběrač trolejbusů. Na koncových zastávkách je jich spousta. Je třeba si uvědomit, že jedna z elektrod se zhroutí.

Viděli jsme a dokončili se souborem. Intenzita elektrolýzy závisí na síle proudu a ploše elektrod.

Dráty jsou připojeny k elektrodám. Dráty musí být pečlivě izolovány.

V případě modelu s elektrolyzérem jsou docela vhodné plastové lahve. V krytu jsou vytvořeny otvory pro trubky a dráty.

Vše je důkladně potaženo tmelem.

Pro spojení dvou nádob jsou vhodné odřezané hrdla lahví.

Musí být spojeny dohromady a šev musí být roztaven.

Matice jsou vyrobeny z uzávěrů lahví.

Otvory jsou vyrobeny ve dvou lahvích ve spodní části. Vše je propojeno a pečlivě vyplněno tmelem.

Jako zdroj napětí použijeme síť 220 V pro domácnost. Chci vás varovat, že se jedná o poměrně nebezpečnou hračku. Pokud tedy nemáte dostatečné dovednosti nebo máte pochybnosti, je lepší neopakovat to.V domácí síti máme střídavý proud, pro elektrolýzu musí být narovnán. Diodový můstek je k tomu ideální. Ten na fotografii nebyl dostatečně silný a rychle vyhořel. Nejlepší volbou byl čínský diodový můstek MB156 v hliníkovém pouzdře.

Diodový můstek je velmi horký. Bude vyžadováno aktivní chlazení. Chladič pro procesor počítače je perfektní. Pro skříň lze použít spojovací krabici vhodné velikosti. Prodává se v elektrickém zboží.

Pod diodový můstek musí být umístěno několik vrstev lepenky.

V krytu spojovací krabice jsou vytvořeny potřebné otvory.

Takto vypadá sestavená jednotka. Elektrolyzér je napájen ze sítě, ventilátor je napájen univerzálním zdrojem energie. Jako elektrolyt se používá roztok jedlé sody. Zde je třeba si uvědomit, že čím vyšší je koncentrace roztoku, tím vyšší je rychlost reakce. Zároveň je ale také vyšší vytápění. Navíc reakce rozkladu sodíku na katodě přispěje k zahřátí. Tato reakce je exotermická. Ve výsledku se vytvoří vodík a hydroxid sodný.

Zařízení na fotografii výše bylo velmi horké. Muselo se pravidelně vypínat a počkat, až vychladne. Problém s ohřevem byl částečně vyřešen ochlazením elektrolytu. K tomu jsem použil stolní fontánové čerpadlo. Dlouhá trubice vede z jedné láhve do druhé pumpou a kbelíkem studené vody.

Relevance tohoto čísla je dnes poměrně vysoká, protože rozsah použití vodíku je extrémně rozsáhlý a v čisté podobě se prakticky nenachází nikde v přírodě. Proto bylo vyvinuto několik technik, které umožňují extrakci tohoto plynu z jiných sloučenin chemickými a fyzikálními reakcemi. To je popsáno v článku výše.

Získávání vodíku a kontrola jeho čistoty

Vodík lze získat reakcí zinku a kyseliny chlorovodíkové.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑

Zinek vytěsňuje vodík z kyselin, stejně jako všechny kovy stojící v řadě napětí nalevo od vodíku.

Chcete-li sbírat vodík ve zkumavce, musíte jej otočit vzhůru nohama, protože vodík je lehčí než vzduch a má sklon nahoru. Tato metoda sběru vodíku se nazývá „metoda výtlaku vzduchu“.

Obr. 1. Získávání vodíku a jeho shromažďování výtlakem vzduchu

Zkumavka hromadí vodík, ale obsahuje také vzduch, a tedy kyslík. Vodík a kyslík jsou výbušné směsi. Shromážděný vodík zapálíme střepinou. Zkumavka je malá a výbuch vodíku a kyslíku je jen ostrým nárazem. Čím méně kyslíku ve směsi, tím tišší bavlna.

Pokud je vodík shromážděný ve zkumavce čistý, uslyšíme tupé praskání. Takový vodík lze zapálit.

Výroba vodíku pro domácnost

Výběr elektrolyzéru

Chcete-li získat prvek domu, potřebujete speciální zařízení - elektrolyzér. Na trhu existuje mnoho možností pro takové zařízení, zařízení nabízejí jak známé technologické společnosti, tak i malí výrobci. Značkové jednotky jsou dražší, ale kvalita sestavení je vyšší.

Domácí spotřebič je malý a snadno se používá. Jeho hlavní podrobnosti jsou:

Elektrolyzér - co to je

• reformátor;
• čisticí systém;
• palivové články;
• kompresorové zařízení;
• nádoba na skladování vodíku.

Jednoduchá voda z vodovodu se bere jako surovina a elektřina pochází z běžné zásuvky. Solární jednotky šetří elektřinu.

Domácí vodík se používá v systémech vytápění nebo vaření. A také obohacují směs paliva a vzduchu za účelem zvýšení výkonu motorů automobilu.

Výroba zařízení vlastníma rukama

Je ještě levnější vyrobit si zařízení sami doma.Suchý článek vypadá jako uzavřená nádoba, která se skládá ze dvou elektrodových desek v nádobě s elektrolytickým roztokem. World Wide Web nabízí řadu montážních schémat pro zařízení různých modelů:

• se dvěma filtry;
• s horním nebo spodním uspořádáním nádoby;
• se dvěma nebo třemi ventily;
• s pozinkovanou deskou;
• na elektrodách.

Schéma zařízení pro elektrolýzu
Není těžké vytvořit jednoduché zařízení na výrobu vodíku. Bude to vyžadovat:

• plech z nerezové oceli;
• průhledná trubice;
• kování;
• plastová nádoba (1,5 l);
• vodní filtr a zpětný ventil.

Zařízení jednoduchého zařízení na výrobu vodíku
Kromě toho bude zapotřebí různý hardware: matice, podložky, šrouby. Prvním krokem je rozříznutí listu na 16 čtvercových oddílů, z každého z nich vyříznout roh. V opačném rohu od něj musíte vyvrtat otvor pro šroubování desek. Aby byl zajištěn konstantní proud, musí být desky připojeny podle schématu plus - minus - plus - minus. Tyto části jsou od sebe izolovány trubkou a při připojení šroubem a podložkami (tři kusy mezi deskami). 8 desek je umístěno na plus a minus.

Pokud jsou žebra desek správně sestavena, nedotknou se elektrod. Sestavené díly jsou spuštěny do plastové nádoby. V místě, kde se stěny dotýkají šroubů, jsou vytvořeny dva montážní otvory. Namontujte pojistný ventil k odstranění přebytečného plynu. Ve víku nádoby jsou namontovány armatury a švy jsou utěsněny silikonem.

Testování přístroje

Chcete-li zařízení otestovat, proveďte několik akcí:

Schéma výroby vodíku

1. Naplňte tekutinou.
2. Zakryjte víkem a připojte jeden konec trubky k armatuře.
3. Druhý je ponořen do vody.
4. Připojte ke zdroji napájení.

Po připojení zařízení do zásuvky bude po několika sekundách patrný proces elektrolýzy a srážení.

Čistá voda nemá dobrou elektrickou vodivost. Chcete-li zlepšit tento indikátor, musíte vytvořit elektrolytický roztok přidáním hydroxidu alkalického - sodného. Nachází se ve sloučeninách na čištění trubek, jako je krtek.

Způsoby výroby vodíku

Vodík je bezbarvý plynný prvek bez zápachu s hustotou 1/14 vzhledem ke vzduchu. Ve svobodném stavu je to vzácné. Vodík je obvykle kombinován s jinými chemickými prvky: kyslík, uhlík.

Výroba vodíku pro průmyslové potřeby a energetiku se provádí několika metodami. Nejoblíbenější jsou:

• elektrolýza vody;
• metoda koncentrace;
• kondenzace při nízké teplotě;
• adsorpce.

Vodík lze izolovat nejen z plynných nebo vodných sloučenin. Vodík se vyrábí vystavením dřeva a uhlí vysokým teplotám a zpracováním biologického odpadu.

Atomový vodík pro energetiku se získává metodou tepelné disociace molekulární látky na drátu z platiny, wolframu nebo palladia. Zahřívá se ve vodíkové atmosféře pod tlakem menším než 1,33 Pa. A také radioaktivní prvky se používají k výrobě vodíku.

Tepelná disociace

Metoda elektrolýzy

Nejjednodušší a nejoblíbenější metodou vývoje vodíku je elektrolýza vody. Umožňuje výrobu prakticky čistého vodíku. Zvažují se další výhody této metody:

Princip činnosti generátoru vodíku při elektrolýze

• dostupnost surovin;
• přijetí prvku pod tlakem;
• schopnost automatizovat proces kvůli nedostatku pohyblivých částí.

Postup štěpení kapaliny elektrolýzou je obráceným spalováním vodíku. Podstatou je, že pod vlivem stejnosměrného proudu se na elektrody ponořené do vodného roztoku elektrolytu uvolňují kyslík a vodík.

Za další výhodu se považuje výroba vedlejších produktů s průmyslovou hodnotou.Proto je zapotřebí velké množství kyslíku ke katalýze technologických procesů v energetickém sektoru, čištění půdy a vodních útvarů a likvidaci domácího odpadu. Těžká voda získaná během elektrolýzy se používá v energetice v jaderných reaktorech.

Výroba vodíku koncentrací

Tato metoda je založena na oddělení prvku od směsí plynů, které jej obsahují. Největší část látky vyráběné v průmyslových objemech se tedy získává parním reformováním metanu. Vodík extrahovaný v tomto procesu se používá v energetice, rafinaci ropy, v raketovém průmyslu a při výrobě dusíkatých hnojiv. Proces získávání H2 se provádí různými způsoby:

• krátký cyklus;
• kryogenní;
• membrána.

Druhá metoda je považována za nejefektivnější a méně nákladnou.

Kondenzace při nízké teplotě

Tento způsob získávání H2 spočívá v silném ochlazení plynných sloučenin pod tlakem. Ve výsledku se transformují na dvoufázový systém, který se následně separátorem oddělí na kapalnou složku a plyn. K chlazení se používají kapalná média:

• voda;
• zkapalněný ethan nebo propan;
• kapalný amoniak.

Tento postup není tak snadný, jak se zdá. Nebude možné čistě oddělit uhlovodíkové plyny najednou. Některé ze složek opouštějí plyn odebraný z oddělovacího oddílu, což není ekonomické. Problém lze vyřešit hlubokým ochlazením suroviny před separací. To ale vyžaduje hodně energie.

V moderních nízkoteplotních kondenzátorových systémech jsou navíc k dispozici kolony pro demethanizaci nebo deethanizaci. Plynná fáze se odstraní z posledního separačního stupně a kapalina se po výměně tepla posílá do destilační kolony proudem surového plynu.

Adsorpční metoda

Během adsorpce se k uvolňování vodíku používají adsorbenty - pevné látky, které absorbují potřebné složky plynné směsi. Jako adsorbenty se používají aktivní uhlí, silikátový gel, zeolity. K provedení tohoto procesu se používají speciální zařízení - cyklické adsorbéry nebo molekulární síta. Při provádění pod tlakem může tato metoda regenerovat 85% vodíku.

Pokud porovnáme adsorpci s kondenzací při nízké teplotě, můžeme zaznamenat nižší materiálové a provozní náklady procesu - v průměru o 30 procent. Vodík se vyrábí adsorpcí pro energetiku a za použití rozpouštědel. Tato metoda umožňuje extrakci 90 procent H2 z plynné směsi a získání konečného produktu s koncentrací vodíku až 99,9%.