איך להשיג מימן בבטחה בבית?

שיטות לייצור מימן בתנאים תעשייתיים

מיצוי באמצעות המרת מתאן

... מים במצב אדי, מחוממים מראש ל -1000 מעלות צלזיוס, מעורבבים עם מתאן בלחץ ובנוכחות זרז. שיטה זו מעניינת ומוכחת, יש לציין גם כי היא משתפרת כל העת: החיפוש אחר זרזים חדשים, זול ויעיל יותר, בעיצומו.

שקול את השיטה העתיקה ביותר לייצור מימן - גיזוז פחם

... בתנאי שאין גישה לאוויר וטמפרטורה של 1300 מעלות צלזיוס, פחם ואדי מים מחוממים. לפיכך, מימן נעקר ממים, ומתקבל פחמן דו חמצני (מימן יהיה בחלקו העליון, פחמן דו חמצני, המתקבל גם כתוצאה מהתגובה, נמצא בתחתיתו). זו תהיה ההפרדה של תערובת הגז, הכל פשוט מאוד.

השגת מימן על ידי אלקטרוליזה של מים

נחשבת לאפשרות הפשוטה ביותר. לצורך יישומו, יש צורך לשפוך תמיסת סודה למיכל, ולהניח שם גם שני אלמנטים חשמליים. אחד יטען באופן חיובי (אנודה) והשני שלילי (קתודה). כאשר מרימים זרם, מימן יעבור לקתודה וחמצן לאנודה.

השגת מימן בשיטה חמצון חלקי

... לשם כך משתמשים בסגסוגת אלומיניום וגליום. הוא ממוקם במים, מה שמוביל ליצירת מימן ואלומינה במהלך התגובה. גליום נחוץ בכדי שהתגובה תתקיים במלואה (אלמנט זה ימנע מהתחממות האלומיניום בטרם עת).

רלוונטיות שנרכשה לאחרונה שיטת שימוש בביוטכנולוגיה

: בתנאי מחסור בחמצן וגופרית, כלמידומונס מתחילים לשחרר מימן באופן אינטנסיבי. אפקט מעניין מאוד שנחקר כעת באופן פעיל.

אל תשכח עוד שיטה ישנה ומוכחת לייצור מימן, הכוללת שימוש בשונה יסודות אלקליין

ומים. באופן עקרוני, טכניקה זו אפשרית בסביבת מעבדה עם אמצעי הבטיחות הנדרשים. לפיכך, במהלך התגובה (זה ממשיך עם חימום ועם זרזים), נוצרים תחמוצת מתכת ומימן. נותר רק לאסוף אותו.

קבל מימן על ידי אינטראקציה של מים ופחמן חד חמצני

אפשרי רק בסביבה תעשייתית. נוצרים פחמן דו חמצני ומימן, עקרון הפרדתם מתואר לעיל.

היקף מחולל המימן

H2 הוא נושא אנרגיה מודרני הנמצא בשימוש פעיל באזורי תעשייה רבים. הנה רק כמה:

• ייצור מימן כלורי (HC) l;
• ייצור דלק למשגרי רקטות;
• ייצור אמוניה;
• עיבוד וחיתוך מתכות עליו;
• פיתוח דשנים לבקתות קיץ;
• סינתזה של חומצה חנקתית;
• יצירת אלכוהול מתיל;
• תעשיית המזון;
• ייצור חומצה הידרוכלורית;
• יצירת מערכות רצפה חמות.

בנוסף, HHO הפך שימושי מאוד בחיי היומיום, אם כי בסייג. קודם כל, הוא משמש למערכות חימום אוטונומיות. בנוסף, הגז של בראון מתווסף לבנזין בניסיון להערים על המנוע ולחסוך בדלק.

לשני המקרים המוזרויות שלהם. לכן, כאשר מארגנים חימום ביתי, יש לקחת בחשבון שטמפרטורת הבעירה של HHO היא בסדר גודל גבוה יותר מזו של מתאן. בהקשר זה, יש צורך לרכוש דוד מיוחד ויקר עם זרבובית עמידה בחום. אחרת, הבעלים וביתו יהיו בסכנה ניכרת.

ההמצאה כוללת את היתרונות הבאים

ניתן להשתמש ישירות במקום בחום המתקבל מחמצון גזים, ומימן וחמצן מתקבלים מפינוי אדים פסולת ומים מעובדים.

צריכת מים נמוכה בעת הפקת חשמל וחום.

פשטות הדרך.

חיסכון משמעותי באנרגיה כ הוא מושקע רק בחימום המתנע למשטר התרמי הקים.

פרודוקטיביות גבוהה של התהליך, כי דיסוציאציה של מולקולות מים נמשכת עשיריות שנייה.

פיצוץ ובטיחות אש בשיטה, כי ביישומה, אין צורך במיכלים לאיסוף מימן וחמצן.

במהלך הפעלת המתקן מטהרים מים שוב ושוב והופכים למים מזוקקים. זה מבטל משקעים וקנה מידה, מה שמגדיל את חיי השירות של ההתקנה.

ההתקנה עשויה מפלדה רגילה; למעט דוודים עשויים פלדות עמידות בחום עם בטנה ומסוככות של קירותיהם. כלומר, אין צורך בחומרים יקרים מיוחדים.

ההמצאה יכולה למצוא יישום ב

התעשייה על ידי החלפת פחמימנים ודלק גרעיני בתחנות כוח במים זולים, נרחבים וידידותיים לסביבה, תוך שמירה על כוחם של תחנות אלה.

מימן בבית: האם יש יתרון

נציין מיד: לא משתלם להשתמש בגנרטור מימן לחימום הבית. תוציא יותר חשמל בהפקת H2 טהור מכפי שתקבל אנרגיה לאחר שריפתו. אז עבור 1 קילוואט של חום מוציאים 2 קילוואט חשמל, כלומר אין תועלת. קל יותר להתקין כל אחד מהדודים החשמליים בבית.

כדי להחליף 1 ליטר בנזין לרכב, תזדקק ל 4766 ליטר מימן טהור או 7150 ליטר גז אוקסי מימן, אשר 1/3 מהם הוא חמצן. עד כה, אפילו מיטב המוחות בעולם לא פיתחו יחידה המסוגלת לספק ביצועים כאלה.

תְבִיעָה

שיטה להפקת מימן וחמצן מאדי מים

, כולל העברת קיטור זה דרך שדה חשמלי, המאופיין בכך שהם משתמשים בקיטור מים מחומם-על בטמפרטורה
500 - 550 מעלות צלזיוס
, עבר דרך שדה חשמלי זרם ישר במתח גבוה כדי לנתק את האדים ולהפרידו לאטומי מימן וחמצן.

כבר מזמן רציתי לעשות דבר דומה. אבל ניסויים נוספים עם סוללה וזוג אלקטרודות לא הגיעו. רציתי להכין מכשיר מן המניין לייצור מימן בכמויות לנפח בלון. לפני שהכנתי מכשיר מן המניין לאלקטרוליזה של מים בבית, החלטתי לבדוק הכל על המודל.

התוכנית הכללית של האלקטרוליזר נראית כך.

דגם זה אינו מתאים לשימוש יומיומי מלא. אבל הצלחנו לבדוק את הרעיון.

אז החלטתי להשתמש בגרפיט לאלקטרודות. מקור מצוין של גרפיט לאלקטרודות הוא אספן אוטובוס העגלות. יש הרבה כאלה ששוכבים בתחנות הקצה. צריך לזכור שאחת האלקטרודות תתמוטט.

ראינו ושינו עם קובץ. עוצמת האלקטרוליזה תלויה בעוצמת הזרם ובאזור האלקטרודות.

חוטים מחוברים לאלקטרודות. על החוטים להיות מבודדים בקפידה.

בקבוקי פלסטיק די מתאימים למקרה של דגם האלקטרוליזר. חורים עשויים בכיסוי עבור צינורות וחוטים.

הכל מצופה היטב בחומר איטום.

צווארי בקבוקים חתוכים מתאימים לחיבור שני מיכלים.

צריך לחבר אותם יחד ולהמוסס את התפר.

האגוזים עשויים מכסי בקבוק.

חורים עשויים בשני בקבוקים בתחתית. הכל מחובר ומלא בקפידה בחומר איטום.

נשתמש ברשת ביתית של 220 וולט כמקור מתח. אני רוצה להזהיר אותך שמדובר בצעצוע מסוכן למדי. לכן, אם אין לך כישורים מספיקים או שיש ספקות, עדיף לא לחזור על כך.ברשת הביתית יש לנו זרם חילופין, לצורך אלקטרוליזה יש ליישר אותו. גשר דיודה מושלם לכך. זה שבתצלום לא היה מספיק חזק ונשרף במהירות. האפשרות הטובה ביותר הייתה גשר הדיודות MB156 הסיני במארז אלומיניום.

גשר הדיודה מתחמם מאוד. יידרש קירור פעיל. מצנן למעבד מחשב מושלם. ניתן להשתמש בתיבת צומת בגודל מתאים למתחם. נמכר במוצרי חשמל.

יש להציב כמה שכבות קרטון מתחת לגשר הדיודה.

החורים הדרושים מיוצרים בכיסוי של תיבת הצומת.

כך נראית היחידה המורכבת. האלקטרוליזר מופעל מרשת החשמל, המאוורר מופעל על ידי מקור כוח אוניברסלי. תמיסת סודה לשתייה משמשת כאלקטרוליט. כאן יש לזכור שככל שריכוז התמיסה גבוה יותר כך קצב התגובה גבוה יותר. אך יחד עם זאת, גם החימום גבוה יותר. יתר על כן, התגובה של פירוק נתרן בקטודה תתרום לחימום. תגובה זו היא אקסותרמית. כתוצאה מכך, ייווצר מימן ונתרן הידרוקסיד.

המכשיר בתמונה למעלה היה חם מאוד. היה צריך לכבות אותו מעת לעת ולהמתין עד שיתקרר. בעיית החימום נפתרה חלקית על ידי קירור האלקטרוליט. לשם כך השתמשתי במשאבת מזרקה לשולחן העבודה. צינור ארוך עובר מבקבוק אחד למשנהו דרך משאבה ודלי מים קרים.

הרלוונטיות של נושא זה כיום גבוהה למדי בשל העובדה שתחום השימוש במימן הוא נרחב ביותר, ובצורתו הטהורה הוא כמעט ולא נמצא בשום מקום בטבע. לכן פותחו כמה טכניקות המאפשרות הפקת גז זה מתרכובות אחרות באמצעות תגובות כימיות ופיזיקליות. זה נדון במאמר לעיל.

השגת מימן ובדיקת טוהר

ניתן להשיג מימן באמצעות תגובת אבץ וחומצה מלח.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑

אבץ מעביר מימן מחומצות, כמו כל המתכות העומדות בסדרת המתחים שמשמאל למימן.

כדי לאסוף מימן במבחנה, אתה צריך להפוך אותו הפוך מכיוון שהמימן קל יותר מאוויר ונוטה כלפי מעלה. שיטה זו לאיסוף מימן מכונה "שיטת תזוזת האוויר".

תאנה. 1. השגת מימן ואיסוףו על ידי תזוזת אוויר

המבחנה צוברת מימן, אך היא מכילה גם אוויר, ולכן חמצן. מימן וחמצן הם תערובות נפץ. אנו מציתים את המימן שנאסף בעזרת רסיס. המבחנה קטנה ופיצוץ של מימן וחמצן הוא פשוט מהלומה חדה. ככל שתערובת פחות חמצן, הכותנה שקטה יותר.

אם המימן שנאסף במבחנה הוא טהור, אז נשמע פופ עמום. ניתן להצית מימן כזה.

ייצור מימן ביתי

בחירת אלקטרוליזר

כדי להשיג אלמנט של הבית, אתה צריך מנגנון מיוחד - אלקטרוליזר. ישנן אפשרויות רבות עבור ציוד כזה בשוק, מכשירים מוצעים על ידי תאגידי טכנולוגיה ידועים ויצרנים קטנים. יחידות ממותגות יקרות יותר, אך איכות הבנייה שלהן גבוהה יותר.

המכשיר הביתי קטן ונוח לשימוש. הפרטים העיקריים שלה הם:

אלקטרוליזר - מה זה

• מְתַקֵן;
• מערכת ניקוי;
• תאי דלק;
• ציוד מדחס;
• מיכל לאחסון מימן.

מי ברז פשוטים נלקחים כחומר גלם, והחשמל מגיע משקע רגיל. יחידות המונעות על ידי שמש חוסכות בחשמל.

מימן ביתי משמש במערכות חימום או בישול. וגם הם מעשירים את תערובת הדלק-אוויר במטרה להגביר את כוחם של מנועי המכונית.

מכין מנגנון במו ידיך

אפילו זול יותר להכין את המכשיר לבד בבית.תא יבש נראה כמו מיכל אטום, המורכב משתי לוחות אלקטרודה במיכל עם תמיסה אלקטרוליטית. האינטרנט מציע מגוון תוכניות הרכבה למכשירים מדגמים שונים:

• עם שני פילטרים;
• עם סידור עליון או תחתון של המכולה;
• עם שניים או שלושה שסתומים;
• עם לוח מגולוון;
• על האלקטרודות.

תרשים מכשיר אלקטרוליזה
מכשיר פשוט לייצור מימן לא קשה ליצור. זה ידרוש:

• יריעות נירוסטה;
• צינור שקוף;
• אביזרים;
• מיכל פלסטיק (1.5 ליטר);
• מסנן מים ושסתום שאינו חוזר.

המכשיר של מכשיר פשוט לייצור מימן
בנוסף, יהיה צורך בחומרה שונות: אגוזים, מנקי, ברגים. השלב הראשון הוא חיתוך הסדין ל -16 תאים רבועים, חתך פינה מכל אחד מהם. בפינה הנגדית ממנו נדרש לקדוח חור לבריחת הלוחות. כדי להבטיח זרם קבוע, על הלוחות להיות מחוברים על פי ערכת הפלוס - מינוס - פלוס - מינוס. חלקים אלה מבודדים זה מזה בעזרת צינור, ובחיבור באמצעות בריח ומכונות כביסה (שלוש חלקים בין הלוחות). 8 צלחות מונחות על פלוס ומינוס.

כאשר הם מורכבים כראוי, צלעות הצלחות לא ייגעו באלקטרודות. החלקים המורכבים מונמכים למיכל פלסטיק. בנקודה שבה הקירות נוגעים, שני חורי הרכבה מיוצרים עם ברגים. התקן שסתום בטיחות להסרת עודפי גז. אביזרים מותקנים במכסה המיכל והתפרים אטומים בסיליקון.

בדיקת המנגנון

כדי לבדוק את המכשיר, בצע מספר פעולות:

תוכנית ייצור מימן

1. ממלאים בנוזל.
2. מכסים במכסה, מחברים קצה אחד של הצינור לחיבור.
3. השנייה טובלת במים.
4. התחבר למקור חשמל.

לאחר חיבור המכשיר לשקע, לאחר מספר שניות, ניתן יהיה להבחין בתהליך האלקטרוליזה ובמשקעים.

למים טהורים אין מוליכות חשמלית טובה. כדי לשפר אינדיקטור זה, עליך ליצור פתרון אלקטרוליטי על ידי הוספת אלקלי - נתרן הידרוקסיד. הוא נמצא בתרכובות לניקוי צינורות כמו השומה.

שיטות לייצור מימן

מימן הוא יסוד גזי חסר צבע וריח עם צפיפות של 1/14 יחסית לאוויר. במצב חופשי זה נדיר. בדרך כלל מימן משולב עם יסודות כימיים אחרים: חמצן, פחמן.

ייצור מימן לצרכים תעשייתיים והנדסת חשמל מתבצע בכמה שיטות. הפופולריים ביותר הם:

• אלקטרוליזה של מים;
• שיטת ריכוז;
• עיבוי בטמפרטורה נמוכה;
• סְפִיחָה.

ניתן לבודד מימן לא רק מתרכובות גזיות או מים. מימן מיוצר על ידי חשיפת עץ ופחם לטמפרטורות גבוהות, כמו גם על ידי עיבוד פסולת ביולוגית.

מימן אטומי להנדסת חשמל מתקבל בשיטת ניתוק תרמי של חומר מולקולרי על חוט עשוי פלטינה, טונגסטן או פלדיום. הוא מחומם באטמוספירה של מימן בלחץ של פחות מ- 1.33 אבא. וגם אלמנטים רדיואקטיביים משמשים להשגת מימן.

דיסוציאציה תרמית

שיטת אלקטרוליזה

השיטה הפשוטה והפופולארית ביותר להתפתחות מימן היא אלקטרוליזת מים. זה מאפשר ייצור של מימן טהור כמעט. יתרונות נוספים של שיטה זו הם:

עקרון הפעולה של מחולל מימן אלקטרוליזה

• זמינות של חומרי גלם;
• קבלת אלמנט בלחץ;
• היכולת להפוך את התהליך לאוטומטי בגלל היעדר חלקים נעים.

הליך פיצול הנוזל באמצעות אלקטרוליזה הוא הפוך מהבעירה של מימן. המהות שלה היא שתחת השפעת זרם ישר, חמצן ומימן משתחררים באלקטרודות הטבולות בתמיסת אלקטרוליטים מימית.

יתרון נוסף נחשב לייצור תוצרי לוואי בעלי ערך תעשייתי.לפיכך, יש צורך בכמות גדולה של חמצן לזרז תהליכים טכנולוגיים בתחום האנרגיה, לניקוי גופי אדמה ומים ולפינוי פסולת ביתית. מים כבדים המתקבלים במהלך אלקטרוליזה משמשים להנדסת חשמל בכורים גרעיניים.

ייצור מימן לפי ריכוז

שיטה זו מבוססת על הפרדת אלמנט מתערובות גז המכילות אותו. לכן, החלק הגדול ביותר של החומר המיוצר בכמויות תעשייתיות מופק באמצעות רפורמות קיטור של מתאן. מימן המופק בתהליך זה משמש בתעשיות אנרגיה, זיקוק נפט, בניית רקטות וכן לייצור דשני חנקן. תהליך השגת H2 מתבצע בדרכים שונות:

• מחזור קצר;
• קריוגני;
• קְרוּם.

השיטה האחרונה נחשבת ליעילה ביותר ופחות יקרה.

עיבוי בטמפרטורה נמוכה

שיטה זו להשגת H2 מורכבת מקירור חזק של תרכובות גזיות בלחץ. כתוצאה מכך הם הופכים למערכת דו-פאזית, המופרדת לאחר מכן על ידי מפריד לרכיב נוזלי וגז. מדיה נוזלית משמשת לקירור:

• מים;
• אתאן או פרופאן נוזלי;
• אמוניה נוזלית.

הליך זה לא קל כמו שזה נשמע. לא ניתן יהיה להפריד בבת אחת בין גזי פחמימנים. חלק מהרכיבים ייצאו עם גז שנלקח מתא ההפרדה, שאינו חסכוני. ניתן לפתור את הבעיה על ידי קירור עמוק של חומר הגלם לפני ההפרדה. אבל זה דורש הרבה אנרגיה.

במערכות מעבים מודרניות בטמפרטורה נמוכה, מוצעים בנוסף עמודי דה-דה-דה-דה-דה-דה-דה-נטנזציה. שלב הגז מוסר משלב ההפרדה האחרון, והנוזל נשלח לעמוד התיקון עם זרם הגז הגולמי לאחר החלפת חום.

שיטת ספיחה

במהלך ספיחה, כדי לשחרר מימן, משתמשים בספחים - מוצקים הסופגים את הרכיבים הדרושים בתערובת הגז. פחמן פעיל, ג'ל סיליקט, זאוליטים משמשים כנספחים. לשם ביצוע תהליך זה משתמשים במכשירים מיוחדים - סופחים מחזוריים או מסננות מולקולריות. כאשר היא מיושמת בלחץ, שיטה זו יכולה להחזיר 85% מימן.

אם נשווה ספיחה עם עיבוי בטמפרטורה נמוכה, נוכל לציין עלות חומרית ותפעולית נמוכה יותר של התהליך - בממוצע, ב -30 אחוז. מימן מיוצר על ידי ספיחה להנדסת חשמל ובשימוש בממיסים. שיטה זו מאפשרת הפקה של 90 אחוז H2 מתערובת הגז וקבלת המוצר הסופי בריכוז מימן של עד 99.9%.