Kuinka saada vetyä turvallisesti kotona?

Menetelmät vedyn tuottamiseksi teollisissa olosuhteissa

Uutto metaanikonversiolla

... Höyrytilassa oleva vesi, joka on esilämmitetty 1000 celsiusasteeseen, sekoitetaan metaaniin paineen alaisena ja katalyytin läsnä ollessa. Tämä menetelmä on mielenkiintoinen ja todistettu, on myös huomattava, että sitä kehitetään jatkuvasti: uusien, halvempien ja tehokkaampien katalyyttien etsiminen on käynnissä.

Harkitse vanhinta menetelmää vedyn tuottamiseksi - hiilen kaasutus

... Ilman pääsyn puuttuessa ja 1300 celsiusasteen lämpötilassa hiili ja vesihöyry lämmitetään. Siten vety syrjäytyy vedestä ja saadaan hiilidioksidi (vety on yläosassa, myös reaktion tuloksena saatu hiilidioksidi on pohjassa). Tämä on kaasuseoksen erottaminen, kaikki on hyvin yksinkertaista.

Vedyn saaminen veden elektrolyysi

pidetään yksinkertaisin vaihtoehto. Sen toteuttamiseksi on tarpeen kaataa soodaliuos säiliöön ja sijoittaa sinne myös kaksi sähköelementtiä. Yksi latautuu positiivisesti (anodi) ja toinen negatiivisesti (katodi). Kun virta syötetään, vety menee katodiin ja happi anodiin.

Vedyn saaminen menetelmällä osittainen hapetus

... Tätä varten käytetään alumiinin ja galliumin seosta. Se asetetaan veteen, mikä johtaa vedyn ja alumiinioksidin muodostumiseen reaktion aikana. Gallium on välttämätön, jotta reaktio tapahtuu täydellisesti (tämä elementti estää alumiinia hapettumasta ennenaikaisesti).

Äskettäin hankittu merkitys menetelmä biotekniikan käyttämiseksi

: hapen ja rikin puutteen vuoksi klamydomonat alkavat vapauttaa vetyä voimakkaasti. Erittäin mielenkiintoinen vaikutus, jota tutkitaan nyt aktiivisesti.

Älä unohda toista vanhaa, todistettua vedyntuotantomenetelmää, joka koostuu erilaisen käytöstä emäksiset alkuaineet

ja vettä. Periaatteessa tämä tekniikka on mahdollista laboratorioympäristössä tarvittavien turvatoimenpiteiden kanssa. Siten reaktion aikana (se etenee kuumentamalla ja katalyyttien kanssa) muodostuu metallioksidia ja vetyä. On vain kerätä se.

Hanki vetyä veden ja hiilimonoksidin vuorovaikutus

mahdollista vain teollisuusympäristössä. Hiilidioksidia ja vetyä muodostuu, niiden erottamisen periaate on kuvattu edellä.

Vetygeneraattorin soveltamisala

H2 on moderni energian kantaja, jota käytetään aktiivisesti monilla teollisuusalueilla. Tässä on vain muutama:

• kloorivety (HC) 1 tuotanto;
• polttoaineen tuotanto rakettien laukaisimiin;
• ammoniakin tuotanto;
• metallin jalostus ja leikkaus;
• lannoitteiden kehittäminen kesämökeille;
• typpihapon synteesi;
• metyylialkoholin luominen;
• Ruokateollisuus;
• suolahapon tuotanto;
• lämpimien lattiajärjestelmien luominen.

Lisäksi HHO: sta on tullut erittäin hyödyllinen jokapäiväisessä elämässä, vaikkakin varauksin. Ensinnäkin sitä käytetään autonomisiin lämmitysjärjestelmiin. Lisäksi Brownin kaasua lisätään bensiiniin yrittäen huijata moottoria ja säästää polttoainetta.

Molemmilla tapauksissa on omat erityispiirteensä. Joten kodin lämmitystä järjestettäessä on otettava huomioon, että HHO: n palamislämpötila on suuruusluokkaa korkeampi kuin metaanin. Tässä suhteessa on tarpeen ostaa erityinen, kallis kattila, jossa on lämmönkestävä suutin. Muuten omistaja ja hänen kotinsa ovat huomattavassa vaarassa.

Keksinnöllä on seuraavia etuja

Kaasujen hapetuksesta saatua lämpöä voidaan käyttää suoraan työmaalla, ja vety ja happi saadaan jätehöyryn ja prosessiveden hävittämisestä.

Alhainen vedenkulutus sähköä ja lämpöä tuotettaessa.

Tavan yksinkertaisuus.

Merkittävät energiansäästöt se käytetään vain käynnistimen lämmittämiseen vakiintuneeseen lämpöjärjestelmään.

Prosessin korkea tuottavuus, koska vesimolekyylien dissosiaatio kestää kymmenesosaa sekunnista.

Menetelmän räjähdys ja paloturvallisuus, koska sen toteuttamisessa ei ole tarvetta säiliöille vedyn ja hapen keräämiseksi.

Laitoksen käytön aikana vesi puhdistetaan toistuvasti, jolloin se muuttuu tislatuksi vedeksi. Tämä eliminoi sedimentit ja kalkki, mikä pidentää asennuksen käyttöikää.

Asennus on valmistettu tavallisesta teräksestä; lukuun ottamatta kuumankestävistä teräksistä valmistettuja kattiloita, joiden seinät on vuorattu ja suojattu. Eli mitään erityisiä kalliita materiaaleja ei tarvita.

Keksintöä voidaan käyttää sovelluksessa

teollisuudelle korvaamalla hiilivety ja ydinpolttoaine voimalaitoksissa halvalla, laajalle levinneellä ja ympäristöystävällisellä vedellä säilyttäen samalla näiden voimalaitosten teho.

Vety kotona: onko siitä hyötyä

Huomaamme heti: vetygeneraattorin käyttäminen talon lämmittämiseen on kannattamatonta. Vietät enemmän sähköä puhtaan H2: n tuottamiseen kuin saat energiaa polttamisen jälkeen. Joten 1 kW lämpöä varten kulutetaan 2 kW sähköä, eli siitä ei ole hyötyä. Minkä tahansa sähkökattilan asentaminen kotiin on helpompaa.

1 litran bensiinin korvaamiseksi autossa tarvitset 4766 litraa puhdasta vetyä tai 7150 litraa oksivetykaasua, josta 1/3 on happea. Toistaiseksi edes maailman parhaat mielet eivät ole kehittäneet yksikköä, joka kykenisi tuottamaan tällaista suorituskykyä.

VAATIMUS

Menetelmä vedyn ja hapen tuottamiseksi vesihöyrystä

mukaan lukien tämän höyryn kuljettaminen sähkökentän läpi, tunnettu siitä, että ne käyttävät ylikuumennettua vesihöyryä lämpötilassa
500-550 o C
, kulkee suurjännitteisen tasavirran sähkökentän läpi höyryn erottamiseksi ja erottamiseksi vety- ja happiatomeiksi.

Olen kauan halunnut tehdä samanlaisen asian. Mutta lisätestit paristolla ja elektrodiparilla eivät saavuttaneet. Halusin tehdä täysimittaisen laitteen vedyn tuottamiseksi määrinä ilmapallon täyttämiseksi. Ennen kuin tein täysimittaisen laitteen veden elektrolyysiin kotona, päätin tarkistaa kaikki mallit.

Elektrolysaattorin yleinen kaavio näyttää tältä.

Tämä malli ei sovi koko päivittäiseen käyttöön. Mutta onnistuimme testaamaan idean.

Joten päätin käyttää elektrodeissa grafiittia. Erinomainen grafiitin lähde elektrodeille on johdinautokerääjä. Päätepysäkkeissä on paljon niitä. On muistettava, että yksi elektrodeista romahtaa.

Näimme ja viimeistelimme tiedostolla. Elektrolyysin intensiteetti riippuu virran voimakkuudesta ja elektrodien pinta-alasta.

Johdot on kiinnitetty elektrodeihin. Johdot on eristettävä huolellisesti.

Elektrolysaattorimallin tapauksessa muovipullot ovat varsin sopivia. Reikiä tehdään putkien ja johtojen suojaan.

Kaikki on päällystetty tiivistysaineella.

Leikatut pullonkaulat sopivat kahden astian yhdistämiseen.

Ne on liitettävä yhteen ja sauma on sulatettava.

Mutterit on valmistettu pullonkorkkeista.

Reiät tehdään kahteen pulloon alaosassa. Kaikki on kytketty ja täytetty huolellisesti tiivistysaineella.

Käytämme 220 V: n kotiverkkoa jännitelähteenä. Haluan varoittaa, että tämä on melko vaarallinen lelu. Joten, jos sinulla ei ole riittäviä taitoja tai epäilet, on parempi olla toistamatta.Kotitalousverkossa meillä on vaihtovirta, elektrolyysiä varten se on suoristettava. Diodisilta on täydellinen tähän. Kuvassa oleva ei ollut tarpeeksi voimakas ja paloi nopeasti. Paras vaihtoehto oli kiinalainen MB156-diodisilta alumiinikotelossa.

Diodisilta kuumenee hyvin. Aktiivinen jäähdytys vaaditaan. Jäähdytin tietokoneen prosessorille on täydellinen. Koteloon voidaan käyttää sopivan kokoista liitäntärasiaa. Myydään sähkötuotteissa.

Diodisillan alle on asetettava useita kerroksia pahvia.

Tarvittavat reiät tehdään liitäntäkotelon kanteen.

Tältä näyttää koottu yksikkö. Elektrolysaattori saa virtaa verkkovirrasta, puhallin virtaa yleisestä virtalähteestä. Ruokasoodaliuosta käytetään elektrolyyttinä. Tässä on muistettava, että mitä korkeampi liuoksen konsentraatio, sitä suurempi reaktionopeus. Mutta samalla lämmitys on myös korkeampi. Lisäksi natriumin hajoamisen reaktio katodissa vaikuttaa lämmitykseen. Tämä reaktio on eksoterminen. Tämän seurauksena muodostuu vety ja natriumhydroksidi.

Yllä olevan kuvan laite oli erittäin kuuma. Se oli kytkettävä pois päältä ajoittain ja odotettava, kunnes se jäähtyy. Lämmitysongelma ratkaistiin osittain jäähdyttämällä elektrolyytti. Tätä varten käytin pöydän suihkulähdepumppua. Pitkä putki kulkee pullosta toiseen pumpun ja ämpäri kylmää vettä.

Tämän aiheen merkitys on nykyään melko suuri johtuen siitä, että vedyn käyttöalue on erittäin laaja, eikä puhtaassa muodossaan sitä käytännössä löydy missään luonnossa. Siksi on kehitetty useita tekniikoita, jotka mahdollistavat tämän kaasun uuttamisen muista yhdisteistä kemiallisilla ja fysikaalisilla reaktioilla. Tätä käsitellään yllä olevassa artikkelissa.

Vedyn hankkiminen ja sen puhtauden tarkistaminen

Vetyä voidaan saada saattamalla sinkki ja suolahappo reagoimaan.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 '

Sinkki syrjäyttää vedyn hapoista, kuten kaikki metallit, jotka seisovat jännitesarjassa vedyn vasemmalla puolella.

Vedyn keräämiseksi koeputkeen sinun on käännettävä se ylösalaisin, koska vety on ilmaa kevyempi ja taipumus ylöspäin. Tätä vedyn keräysmenetelmää kutsutaan "ilmansiirtomenetelmäksi".

Kuva. 1. Vedyn saaminen ja sen kerääminen ilmansiirtymällä

Koeputki kerää vetyä, mutta se sisältää myös ilmaa ja siten happea. Vety ja happi ovat räjähtäviä seoksia. Sytytämme kerätyn vedyn sirulla. Koeputki on pieni ja vedyn ja hapen räjähdys on vain terävä paukku. Mitä vähemmän happea seoksessa, sitä hiljaisempi puuvilla.

Jos koeputkeen kerätty vety on puhdasta, kuulemme tylsän popin. Tällainen vety voi syttyä.

Kotitalouksien vedyn tuotanto

Elektrolysaattorin valinta

Talon elementin hankkimiseen tarvitaan erityinen laite - elektrolyysi. Tällaisille laitteille on markkinoilla monia vaihtoehtoja; laitteita tarjoavat sekä tunnetut teknologiayritykset että pienet valmistajat. Merkkituotteet ovat kalliimpia, mutta rakennuksen laatu on korkeampi.

Kodinkone on pieni ja helppo käyttää. Sen tärkeimmät yksityiskohdat ovat:

Elektrolysaattori - mikä se on

• uskonpuhdistaja;
• puhdistusjärjestelmä;
• polttokennot;
• kompressorilaitteet;
• säiliö vedyn varastointiin.

Yksinkertainen vesijohtovesi otetaan raaka-aineeksi, ja sähkö tulee tavallisesta pistorasiasta. Aurinkokäyttöiset yksiköt säästävät sähköä.

Kotivetyä käytetään lämmitys- tai ruoanlaittojärjestelmissä. Lisäksi ne rikastuttavat polttoaine-ilma-seosta auton moottoreiden tehon lisäämiseksi.

Laitteen tekeminen omin käsin

On vielä halvempaa tehdä laite itse kotona.Kuiva kenno näyttää suljetulta säiliöltä, joka koostuu kahdesta elektrodilevystä säiliössä, jossa on elektrolyyttiliuos. World Wide Web tarjoaa erilaisia ​​kokoonpanomalleja eri mallien laitteille:

• kahdella suodattimella;
• säiliön ylä- tai alajärjestelyllä;
• kahdella tai kolmella venttiilillä;
• galvanoidulla levyllä;
• elektrodeilla.

Elektrolyysilaitteen kaavio
Ei ole vaikeaa luoda yksinkertaista laitetta vedyn tuottamiseksi. Se vaatii:

• ruostumaton teräslevy;
• läpinäkyvä putki;
• varusteet;
• muovisäiliö (1,5 l);
• vedensuodatin ja takaiskuventtiili.

Yksinkertaisen laitteen laite vedyn tuottamiseksi
Lisäksi tarvitaan erilaisia ​​laitteita: muttereita, aluslaattoja, pultteja. Ensimmäinen vaihe on leikata arkki 16 neliöosastoon ja leikata kulma jokaisesta. Sen vastakkaisessa kulmassa sinun on porattava reikä levyjen pulttaamista varten. Tasaisen virran varmistamiseksi levyt on kytkettävä plus - miinus - plus - miinus -mallin mukaisesti. Nämä osat on eristetty toisistaan ​​putkella ja liitännässä pultilla ja aluslevyillä (kolme kappaletta levyjen välillä). 8 levyä asetetaan plus ja miinus.

Oikein koottuina levyjen kylkiluut eivät kosketa elektrodeja. Kokoonpanot osat lasketaan muoviastiaan. Seinien kosketuskohdassa tehdään kaksi kiinnitysreikää pultilla. Asenna varoventtiili ylimääräisen kaasun poistamiseksi. Liittimet asennetaan astian kanteen ja saumat tiivistetään silikonilla.

Laitteen testaus

Testaa laitetta suorittamalla useita toimintoja:

Vedyntuotantojärjestelmä

1. Täytä nesteellä.
2. Yhdistä kannen peittämällä putken toinen pää liittimeen.
3. Toinen on upotettu veteen.
4. Liitä virtalähteeseen.

Kun laite on kytketty pistorasiaan, muutaman sekunnin kuluttua elektrolyysiprosessi ja saostuminen ovat havaittavissa.

Puhtaalla vedellä ei ole hyvää sähkönjohtavuutta. Tämän indikaattorin parantamiseksi sinun on luotava elektrolyyttiliuos lisäämällä alkali- natriumhydroksidia. Se löytyy putkenpuhdistusaineista, kuten mooli.

Menetelmät vedyn tuottamiseksi

Vety on väritön ja hajuton kaasumainen alkuaine, jonka tiheys on 1/14 suhteessa ilmaan. Vapaassa tilassa se on harvinaista. Yleensä vety yhdistetään muiden kemiallisten alkuaineiden kanssa: happi, hiili.

Vedyntuotantoa teollisuuden tarpeisiin ja sähkötekniikkaa varten toteutetaan useilla menetelmillä. Suosituimmat ovat:

• veden elektrolyysi;
• väkevöintimenetelmä;
• alhaisen lämpötilan kondensaatio;
• adsorptio.

Vety voidaan eristää paitsi kaasu- tai vesiyhdisteistä. Vetyä tuotetaan altistamalla puu ja hiili korkeille lämpötiloille sekä jalostamalla biojätettä.

Atomivety energiateollisuudelle saadaan käyttämällä menetelmää, jolla molekyyliaine hajotetaan platinasta, volframista tai palladiumista valmistetulle langalle. Se kuumennetaan vetyatmosfäärissä alle 1,33 Pa: n paineessa. Vedyn saamiseksi käytetään myös radioaktiivisia elementtejä.

Terminen dissosiaatio

Elektrolyysimenetelmä

Yksinkertaisin ja suosituin menetelmä vedyn evoluutiossa on vesielektrolyysi. Se mahdollistaa käytännössä puhtaan vedyn tuotannon. Muita tämän menetelmän etuja ovat:

Elektrolyysivetygeneraattorin toimintaperiaate

• raaka-aineiden saatavuus;
• vastaanotetaan elementti paineen alaisena;
• kyky automatisoida prosessi liikkuvien osien puuttumisen vuoksi.

Menettely nesteen jakamiseksi elektrolyysillä on päinvastainen vedyn palamisesta. Sen olemus on, että tasavirran vaikutuksesta happea ja vetyä vapautuu elektrolyytin vesiliuokseen kastettuihin elektrodeihin.

Lisäetuna pidetään teollisesti arvokkaiden sivutuotteiden tuotantoa.Siksi tarvitaan suuri määrä happea katalysoimaan energia-alan teknisiä prosesseja, puhdistamaan maaperä ja vesimuodostumat ja hävittämään kotitalousjätteet. Elektrolyysin aikana saatua raskasta vettä käytetään ydinreaktorien energiatekniikassa.

Vedyn tuotanto väkevöimällä

Tämä menetelmä perustuu elementin erottamiseen sitä sisältävistä kaasuseoksista. Siten suurin osa teollisesti tuotetusta aineesta uutetaan metaanin höyryreformoinnilla. Tässä prosessissa uutettua vetyä käytetään energia-, öljynjalostus-, rakettienrakennusteollisuudessa sekä typpilannoitteiden tuotannossa. H2: n saaminen suoritetaan eri tavoin:

• lyhyt sykli;
• kryogeeninen;
• kalvo.

Jälkimmäistä menetelmää pidetään tehokkaimpana ja edullisempana.

Alhaisen lämpötilan kondensaatio

Tämä menetelmä H2: n saamiseksi koostuu kaasumaisten yhdisteiden voimakkaasta jäähdyttämisestä paineen alla. Seurauksena on, että ne muunnetaan kaksivaiheiseksi järjestelmäksi, joka erotetaan erottimen avulla nestemäiseksi komponentiksi ja kaasuksi. Nestemäisiä aineita käytetään jäähdytykseen:

• vesi;
• nesteytetty etaani tai propaani;
• nestemäinen ammoniakki.

Tämä menettely ei ole niin helppoa kuin miltä se kuulostaa. Hiilivetykaasujen puhdistaminen kerralla ei ole mahdollista. Osa komponenteista lähtee erotusosastosta otetun kaasun kanssa, mikä ei ole taloudellista. Ongelma voidaan ratkaista raaka-aineen syvällä jäähdytyksellä ennen erottamista. Mutta tämä vaatii paljon energiaa.

Nykyaikaisissa matalalämpöisissä lauhdutinjärjestelmissä käytetään lisäksi demetanointi- tai deetanointipylväitä. Kaasufaasi poistetaan viimeisestä erotusvaiheesta ja neste lähetetään tislauskolonniin raaka-kaasuvirralla lämmönvaihdon jälkeen.

Adsorptiomenetelmä

Adsorboinnin aikana vedyn vapauttamiseksi käytetään adsorbentteja - kiinteitä aineita, jotka absorboivat tarvittavat kaasuseoksen komponentit. Adsorbentteina käytetään aktiivihiiltä, ​​silikaattigeeliä, zeoliitteja. Tämän prosessin suorittamiseksi käytetään erityisiä laitteita - syklisiä adsorboijia tai molekyyliseuloja. Paineistettuna tämä menetelmä voi saada talteen 85 prosenttia vetyä.

Jos verrataan adsorptiota alhaisen lämpötilan kondensaatioon, voidaan todeta, että prosessin materiaali- ja käyttökustannukset ovat pienemmät - keskimäärin 30 prosenttia. Vetyä tuotetaan adsorptiolla energiateollisuuteen ja liuottimia käyttämällä. Tämä menetelmä sallii 90 prosentin H2: n uuttamisen kaasuseoksesta ja lopullisen tuotteen saamisen vetypitoisuudella jopa 99,9%.