Как да си набавим водород безопасно у дома?

Методи за получаване на водород в промишлени условия

Екстракция чрез преобразуване на метан

... Водата в парно състояние, предварително загрята до 1000 градуса по Целзий, се смесва с метан под налягане и в присъствието на катализатор. Този метод е интересен и доказан, също така трябва да се отбележи, че той непрекъснато се усъвършенства: тече търсенето на нови катализатори, по-евтини и по-ефективни.

Помислете за най-стария метод за получаване на водород - газификация на въглища

... При условие че няма достъп до въздух и температура от 1300 градуса по Целзий, въглищата и водните пари се нагряват. По този начин водородът се измества от водата и се получава въглероден диоксид (водородът ще бъде отгоре, въглеродният диоксид, също получен в резултат на реакцията, е отдолу). Това ще бъде отделянето на газовата смес, всичко е много просто.

Получаване на водород чрез електролиза на водата

се счита за най-простия вариант. За неговото изпълнение е необходимо да се излее содов разтвор в контейнера и също така да се поставят два електрически елемента там. Единият ще се зарежда положително (анод), а другият отрицателно (катод). Когато се приложи ток, водородът ще премине към катода, а кислородът към анода.

Получаване на водород по метода частично окисление

... За това се използва сплав от алуминий и галий. Поставя се във вода, което води до образуването на водород и алуминий по време на реакцията. Галият е необходим, за да протече реакцията изцяло (този елемент ще предотврати преждевременното окисляване на алуминия).

Наскоро придобита актуалност метод за използване на биотехнологии

: при условие на липса на кислород и сяра, хламидомонадите започват интензивно да отделят водород. Много интересен ефект, който сега се изучава активно.

Не забравяйте и друг стар, доказан метод за производство на водород, който се състои в използването на различни алкални елементи

и вода. По принцип тази техника е осъществима в лаборатория с необходимите мерки за безопасност. Така в хода на реакцията (протича с нагряване и с катализатори) се образуват метален оксид и водород. Остава само да го съберете.

Вземете водород от взаимодействие на вода и въглероден окис

възможно само в индустриална среда. Образуват се въглероден диоксид и водород, принципът на тяхното разделяне е описан по-горе.

Обхватът на водородния генератор

H2 е модерен енергиен носител, който се използва активно в много индустриални области. Ето само няколко:

• производство на хлороводород (HC) l;
• производство на гориво за ракетни установки;
• производство на амоняк;
• обработка на метал и рязане върху него;
• разработване на торове за вили;
• синтез на азотна киселина;
• създаването на метилов алкохол;
• хранително-вкусовата промишленост;
• производство на солна киселина;
• създаване на системи за топъл под.

Освен това HHO стана много полезен в ежедневието, макар и с резерви. На първо място, той се използва за автономни отоплителни системи. Освен това газът на Браун се добавя към бензина в опит да заблуди двигателя и да спести гориво.

И двата случая имат свои особености. Така че, когато се организира отоплението на дома, е необходимо да се вземе предвид, че температурата на горене на HHO е с порядък по-висока от тази на метана. В тази връзка е необходимо да се закупи специален, скъп котел с топлоустойчива дюза. В противен случай собственикът и домът му ще бъдат в значителна опасност.

ИЗОБРЕТЕНИЕТО СЛЕДВА СЛЕДНИТЕ ПРЕДИМСТВА

Топлината, получена от окисляването на газовете, може да се използва директно на място, а водородът и кислородът се получават от изхвърлянето на отпадна пара и технологична вода.

Нисък разход на вода при генериране на електричество и топлина.

Простотата на пътя.

Значителни икономии на енергия като изразходва се само за загряване на стартера до установения термичен режим.

Висока производителност на процеса, тъй като дисоциацията на водните молекули продължава десети от секундата.

Експлозия и пожарна безопасност на метода, тъй като при неговото изпълнение няма нужда от контейнери за събиране на водород и кислород.

По време на работата на инсталацията водата многократно се пречиства, превръщайки се в дестилирана вода. Това елиминира утайката и котления камък, което увеличава експлоатационния живот на инсталацията.

Инсталацията е изработена от обикновена стомана; с изключение на котли от топлоустойчиви стомани с облицовка и екраниране на стените им. Тоест не се изискват специални скъпи материали.

Изобретението може да намери приложение в

промишлеността чрез заместване на въглеводородите и ядреното гориво в електроцентралите с евтина, широко разпространена и екологична вода, като същевременно се запази мощта на тези централи.

Водородът у дома: има ли полза

Нека веднага отбележим: не е изгодно да се използва водороден генератор за отопление на дома. Ще изразходвате повече електричество, произвеждайки чист H2, отколкото ще получите енергия след изгарянето му. И така, за 1 kW топлина се изразходват 2 kW електроенергия, тоест няма полза. По-лесно е да инсталирате някой от електрическите котли у дома.

За да замените 1 литър бензин за автомобил, ще ви трябват 4766 литра чист водород или 7150 литра газ оксиводород, 1/3 от който е кислород. Досега дори и най-добрите умове в света не са разработили единица, способна да постигне такова представяне.

ИСК

Метод за получаване на водород и кислород от водни пари

, включително преминаване на тази пара през електрическо поле, характеризиращо се с това, че те използват прегрята водна пара с температура
500 - 550 o C
, преминали през електрическо поле с постоянен ток с високо напрежение, за да дисоциират парите и да ги разделят на водородни и кислородни атоми.

Отдавна искам да направя подобно нещо. Но по-нататъшни експерименти с батерия и чифт електроди не достигнаха. Исках да направя пълноценен апарат за производство на водород, в количества за надуване на балон. Преди да направя пълноценен апарат за електролиза на вода у дома, реших да проверя всичко на модела.

Общата схема на електролизера изглежда така.

Този модел не е подходящ за пълноценна ежедневна употреба. Но успяхме да тестваме идеята.

Затова реших да използвам графит за електродите. Отличен източник на графит за електроди е колекторът на тролейбусната шина. Има много от тях, които лежат на крайните спирки. Трябва да се помни, че един от електродите ще се срути.

Видяхме и модифицирахме с файл. Интензивността на електролизата зависи от силата на тока и площта на електродите.

Към електродите са прикрепени проводници. Проводниците трябва да бъдат внимателно изолирани.

Пластмасовите бутилки са напълно подходящи за случая на модела на електролизера. В капака за тръби и проводници се правят дупки.

Всичко е изцяло покрито с уплътнител.

Отрязаните гърла на бутилките са подходящи за свързване на два контейнера.

Те трябва да бъдат съединени заедно и шевът да бъде разтопен.

Ядките са направени от капачки на бутилки.

Дупките се правят в две бутилки отдолу. Всичко е свързано и внимателно запълнено с уплътнител.

Като източник на напрежение ще използваме битова мрежа 220V. Искам да ви предупредя, че това е доста опасна играчка. Така че, ако нямате достатъчно умения или има съмнения, по-добре е да не повтаряте.В битовата мрежа имаме променлив ток, за електролиза той трябва да бъде изправен. Диодният мост е идеален за това. Този на снимката не беше достатъчно мощен и бързо изгоря. Най-добрият вариант беше китайският диоден мост MB156 в алуминиев корпус.

Диодният мост се нагрява много. Ще е необходимо активно охлаждане. Охладителят за компютърен процесор е перфектен. За заграждението може да се използва разпределителна кутия с подходящ размер. Продава се в електрически стоки.

Под диодния мост трябва да се поставят няколко слоя картон.

Необходимите отвори са направени в капака на разпределителната кутия.

Ето как изглежда сглобеният блок. Електролизаторът се захранва от мрежата, вентилаторът се захранва от универсален източник на енергия. Като електролит се използва разтвор на сода за хляб. Тук трябва да се помни, че колкото по-висока е концентрацията на разтвора, толкова по-висока е скоростта на реакцията. Но в същото време отоплението е и по-високо. Освен това, реакцията на натриево разлагане на катода ще допринесе за нагряването. Тази реакция е екзотермична. В резултат на това ще се образуват водород и натриев хидроксид.

Устройството на снимката по-горе беше много горещо. Трябваше периодично да се изключва и да се изчака, докато изстине. Проблемът с отоплението беше частично решен чрез охлаждане на електролита. За това използвах настолна помпа за фонтан. Дълга тръба минава от една бутилка в друга през помпа и кофа със студена вода.

Актуалността на този въпрос днес е доста висока поради факта, че сферата на използване на водород е изключително обширна и в чист вид практически не се среща никъде в природата. Ето защо са разработени няколко техники, които позволяват извличането на този газ от други съединения чрез химични и физични реакции. Това е обсъдено в статията по-горе.

Получаване на водород и проверка за чистота

Водородът може да бъде получен чрез взаимодействие на цинк и солна киселина.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑

Цинкът измества водорода от киселините, както всички метали, стоящи в поредицата от напрежения вляво от водорода.

За да събирате водород в епруветка, трябва да го обърнете с главата надолу, защото водородът е по-лек от въздуха и има тенденция нагоре. Този метод за събиране на водород се нарича „метод за изместване на въздуха“.

Фиг. 1. Получаване на водород и събирането му чрез изместване на въздуха

Епруветката натрупва водород, но съдържа и въздух и следователно кислород. Водородът и кислородът са взривоопасни смеси. Запалваме събрания водород с треска. Епруветката е малка и експлозията на водород и кислород е просто остър удар. Колкото по-малко кислород в сместа, толкова по-тих памук.

Ако водородът, събран в епруветката, е чист, тогава ще чуем тъп поп. Такъв водород може да бъде запален.

Битово производство на водород

Избор на електролизатор

За да получите елемент от къщата, имате нужда от специален апарат - електролизатор. На пазара има много опции за подобно оборудване, устройствата се предлагат както от известни технологични корпорации, така и от малки производители. Марковите единици са по-скъпи, но качеството им на изработка е по-високо.

Домакинският уред е малък и лесен за използване. Основните му подробности са:

Електролизатор - какво е това

• реформатор;
• система за почистване;
• горивни клетки;
• компресорно оборудване;
• контейнер за съхранение на водород.

Обикновената вода от чешмата се приема като суровина, а електричеството идва от обикновен изход. Слънчевите агрегати пестят от електричество.

Домашният водород се използва в отоплителни или готварски системи. А също така те обогатяват сместа гориво-въздух, за да увеличат мощността на двигателите на автомобила.

Изработване на апарат със собствените си ръце

Още по-евтино е да направите устройството сами вкъщи.Сухата клетка изглежда като запечатан контейнер, който се състои от две електродни пластини в контейнер с електролитен разтвор. World Wide Web предлага разнообразни схеми за сглобяване на устройства от различни модели:

• с два филтъра;
• с разположение отгоре или отдолу на контейнера;
• с два или три клапана;
• с поцинкована дъска;
• върху електродите.

Схема на устройството за електролиза
Не е трудно да се създаде просто устройство за производство на водород. Това ще изисква:

• лист неръждаема стомана;
• прозрачна тръба;
• фитинги;
• пластмасов контейнер (1,5 л);
• воден филтър и възвратен клапан.

Устройството на просто устройство за производство на водород
Освен това ще е необходим различен хардуер: гайки, шайби, болтове. Първата стъпка е да изрежете листа на 16 квадратни отделения, отрязвайки ъгъл от всяко от тях. В противоположния ъгъл от него е необходимо да се пробие отвор за болтоване на плочите. За да се осигури постоянен ток, плочите трябва да бъдат свързани съгласно схемата плюс - минус - плюс - минус. Тези части са изолирани една от друга с тръба, а при свързването с болт и шайби (три парчета между плочите). 8 табели са поставени върху плюс и минус.

Когато са правилно сглобени, ребрата на плочите няма да докосват електродите. Сглобените части се спускат в пластмасов контейнер. На мястото, където стените се допират, са направени два монтажни отвора с болтове. Инсталирайте предпазен клапан за отстраняване на излишния газ. Фитингите са монтирани в капака на контейнера и шевовете са запечатани със силикон.

Тестване на апарата

За да тествате устройството, изпълнете няколко действия:

Схема за производство на водород

1. Напълнете с течност.
2. Покривайки с капак, свържете единия край на тръбата към фитинга.
3. Вторият е потопен във вода.
4. Свържете към източник на захранване.

След включване на устройството в контакт, след няколко секунди, процесът на електролиза и валежите ще бъдат забележими.

Чистата вода няма добра електрическа проводимост. За да подобрите този показател, трябва да създадете електролитен разтвор, като добавите алкално - натриев хидроксид. Той се съдържа в смеси за почистване на тръби като Mole.

Методи за получаване на водород

Водородът е газообразен елемент без цвят и мирис с плътност 1/14 спрямо въздуха. В свободно състояние това е рядко. Обикновено водородът се комбинира с други химични елементи: кислород, въглерод.

Производството на водород за промишлени нужди и енергетиката се извършва по няколко метода. Най-популярните са:

• електролиза на вода;
• метод на концентрация;
• нискотемпературна кондензация;
• адсорбция.

Водородът може да бъде изолиран не само от газообразни или водни съединения. Водородът се получава чрез излагане на дървесина и въглища на високи температури, както и чрез преработка на биоотпадъци.

Атомният водород за енергетиката се получава с помощта на метода на термична дисоциация на молекулярно вещество върху тел от платина, волфрам или паладий. Той се нагрява във водородна атмосфера под налягане под 1,33 Pa. А също така радиоактивните елементи се използват за получаване на водород.

Термична дисоциация

Метод на електролиза

Най-простият и популярен метод за отделяне на водород е водната електролиза. Позволява производството на практически чист водород. Други предимства на този метод са:

Принципът на действие на електролизния водороден генератор

• наличност на суровини;
• получаване на елемент под налягане;
• възможността за автоматизиране на процеса поради липсата на движещи се части.

Процедурата за разделяне на течност чрез електролиза е обратната на горенето на водорода. Същността му е, че под въздействието на постоянен ток кислородът и водородът се отделят при електродите, потопени във воден електролитен разтвор.

Допълнително предимство се счита за производството на странични продукти с индустриална стойност.По този начин е необходимо голямо количество кислород за катализиране на технологичните процеси в енергийния сектор, почистване на почвата и водните обекти и изхвърляне на битовите отпадъци. Тежка вода, получена по време на електролиза, се използва в енергетиката в ядрените реактори.

Производство на водород чрез концентрация

Този метод се основава на отделянето на даден елемент от съдържащите го газови смеси. Така че, най-голямата част от веществото, произведено в промишлени обеми, се извлича с помощта на парен риформинг на метан. Водородът, извлечен по този процес, се използва в енергетиката, рафинирането на нефт, ракетостроенето, както и за производството на азотни торове. Процесът на получаване на H2 се извършва по различни начини:

• кратък цикъл;
• криогенен;
• мембрана.

Последният метод се счита за най-ефективен и по-евтин.

Кондензация при ниска температура

Този метод за получаване на Н2 се състои в силно охлаждане на газообразни съединения под налягане. В резултат на това те се трансформират в двуфазна система, която впоследствие се разделя чрез сепаратор в течен компонент и газ. За охлаждане се използват течни среди:

• вода;
• втечнен етан или пропан;
• течен амоняк.

Тази процедура не е толкова лесна, колкото звучи. Няма да е възможно да се отделят едновременно чисто въглеводородни газове. Някои от компонентите ще си тръгнат с газ, взет от отделителното отделение, което не е икономично. Проблемът може да бъде решен чрез дълбоко охлаждане на суровината преди разделяне. Но това изисква много енергия.

В съвременните нискотемпературни кондензаторни системи допълнително са предвидени колони за деметанизация или деетанизация. Газовата фаза се отстранява от последния етап на разделяне и течността се изпраща в ректификационната колона с потока от суров газ след топлообмен.

Метод на адсорбция

По време на адсорбцията за отделяне на водород се използват адсорбенти - твърди вещества, които абсорбират необходимите компоненти на газовата смес. Като адсорбенти се използват активен въглен, силикатен гел, зеолити. За осъществяването на този процес се използват специални устройства - циклични адсорбери или молекулярни сита. Когато се прилага под налягане, този метод може да възстанови 85% водород.

Ако сравним адсорбцията с нискотемпературна кондензация, можем да отбележим по-ниски материални и експлоатационни разходи на процеса - средно с 30 процента. Водородът се получава чрез адсорбция за енергетиката и с използване на разтворители. Този метод позволява извличане на 90% от Н2 от газовата смес и получаване на крайния продукт с концентрация на водород до 99,9%.