Jak bezpiecznie pozyskać wodór w domu?

Metody wytwarzania wodoru w warunkach przemysłowych

Ekstrakcja przez konwersję metanu

... Wodę w stanie pary, podgrzaną wstępnie do 1000 stopni Celsjusza, miesza się z metanem pod ciśnieniem iw obecności katalizatora. Ta metoda jest ciekawa i sprawdzona, należy też zaznaczyć, że jest ciągle doskonalona: trwają poszukiwania nowych katalizatorów, tańszych i skuteczniejszych.

Rozważ najstarszą metodę produkcji wodoru - zgazowanie węgla

... W przypadku braku dostępu powietrza i temperatury 1300 stopni Celsjusza węgiel i para wodna są podgrzewane. W ten sposób wodór wypiera się z wody, a uzyskuje się dwutlenek węgla (u góry wodór, u dołu dwutlenek węgla, również otrzymany w wyniku reakcji). Będzie to oddzielenie mieszaniny gazów, wszystko jest bardzo proste.

Pozyskiwanie wodoru wg elektroliza wody

jest uważany za najprostszą opcję. Do jego wykonania konieczne jest wlanie roztworu sody do pojemnika, a także umieszczenie tam dwóch elementów elektrycznych. Jedna będzie naładowana dodatnio (anoda), a druga ujemnie (katoda). Pod wpływem prądu wodór trafia do katody, a tlen do anody.

Pozyskiwanie wodoru metodą częściowe utlenianie

... W tym celu stosuje się stop aluminium i galu. Umieszcza się go w wodzie, co prowadzi do powstania wodoru i tlenku glinu podczas reakcji. Gal jest niezbędny do pełnego przebiegu reakcji (pierwiastek ten zapobiega przedwczesnemu utlenianiu aluminium).

Niedawno nabyte znaczenie metoda wykorzystania biotechnologii

: pod warunkiem braku tlenu i siarki chlamydomony zaczynają intensywnie uwalniać wodór. Bardzo interesujący efekt, który jest obecnie aktywnie badany.

Nie zapomnij o innej starej, sprawdzonej metodzie produkcji wodoru, która polega na użyciu innego pierwiastki alkaliczne

i woda. W zasadzie ta technika jest możliwa do wykonania w warunkach laboratoryjnych z zachowaniem niezbędnych środków bezpieczeństwa. W ten sposób w trakcie reakcji (przebiega z ogrzewaniem i katalizatorami) powstaje tlenek metalu i wodór. Pozostaje tylko go zebrać.

Zdobądź wodór interakcja wody i tlenku węgla

możliwe tylko w środowisku przemysłowym. Powstaje dwutlenek węgla i wodór, zasada ich rozdzielania została opisana powyżej.

Zakres generatora wodoru

H2 to nowoczesny nośnik energii aktywnie wykorzystywany w wielu obszarach przemysłowych. Oto tylko kilka z nich:

• produkcja chlorowodoru (HC) l;
• produkcja paliwa do wyrzutni rakiet;
• produkcja amoniaku;
• obróbka metalu i cięcie na nim;
• opracowanie nawozów do domków letniskowych;
• synteza kwasu azotowego;
• tworzenie alkoholu metylowego;
• przemysł spożywczy;
• produkcja kwasu solnego;
• tworzenie systemów ciepłej podłogi.

Ponadto HHO stało się bardzo przydatne w życiu codziennym, choć z zastrzeżeniami. Przede wszystkim służy do autonomicznych systemów grzewczych. Ponadto do benzyny dodaje się gaz Browna, aby oszukać silnik i zaoszczędzić na paliwie.

Oba przypadki mają swoje osobliwości. Tak więc organizując ogrzewanie domu, należy wziąć pod uwagę, że temperatura spalania HHO jest o rząd wielkości wyższa niż metanu. W związku z tym konieczne jest zakupienie specjalnego, drogiego kotła z żaroodporną dyszą. W przeciwnym razie właściciel i jego dom będą w poważnym niebezpieczeństwie.

WYNALAZKU MA NASTĘPUJĄCE ZALETY

Ciepło uzyskane z utleniania gazów można wykorzystać bezpośrednio na miejscu, a wodór i tlen pozyskiwane są z utylizacji pary odpadowej i wody procesowej.

Niskie zużycie wody przy wytwarzaniu energii elektrycznej i ciepła.

Prostota drogi.

Znaczne oszczędności energii, jak wydaje się tylko na rozgrzanie rozrusznika do ustalonego reżimu termicznego.

Wysoka produktywność procesu, ponieważ dysocjacja cząsteczek wody trwa dziesiątki sekundy.

Bezpieczeństwo wybuchowe i pożarowe metody, ponieważ w jego wykonaniu nie ma potrzeby stosowania zbiorników do zbierania wodoru i tlenu.

Podczas eksploatacji instalacji woda jest wielokrotnie oczyszczana, przekształcana w wodę destylowaną. Eliminuje to osady i kamień, co wydłuża żywotność instalacji.

Instalacja wykonana jest ze zwykłej stali; z wyjątkiem kotłów wykonanych ze stali żaroodpornych z wykładziną i osłonami ścian. Oznacza to, że nie są wymagane żadne specjalne drogie materiały.

Wynalazek może znaleźć zastosowanie w

przemysłu poprzez zastępowanie węglowodorów i paliw jądrowych w elektrowniach tanią, powszechną i przyjazną dla środowiska wodą, przy jednoczesnym zachowaniu mocy tych elektrowni.

Wodór w domu: czy jest korzyść

Od razu zauważamy: używanie generatora wodoru do ogrzewania domu jest nieopłacalne. Spędzisz więcej energii na wytwarzanie czystego H2, niż otrzymasz energię po spaleniu. Tak więc na 1 kW ciepła zużywane są 2 kW energii elektrycznej, to znaczy nie ma korzyści. Łatwiej jest zainstalować dowolny z kotłów elektrycznych w domu.

Aby wymienić 1 litr benzyny na samochód, będziesz potrzebować 4766 litrów czystego wodoru lub 7150 litrów tlenowodoru, z czego 1/3 to tlen. Jak dotąd, nawet najlepsze umysły na świecie nie opracowały jednostki, która byłaby w stanie zapewnić taką wydajność.

ROSZCZENIE

Metoda wytwarzania wodoru i tlenu z pary wodnej

, w tym przepuszczanie tej pary przez pole elektryczne, charakteryzujące się tym, że wykorzystują przegrzaną parę wodną o określonej temperaturze
500 - 550 o C
przechodził przez pole elektryczne prądu stałego o wysokim napięciu, aby zdysocjować parę i rozdzielić ją na atomy wodoru i tlenu.

Od dawna chciałem zrobić podobną rzecz. Ale dalsze eksperymenty z baterią i parą elektrod nie dotarły. Chciałem zrobić pełnoprawną aparaturę do produkcji wodoru, w ilościach potrzebnych do nadmuchania balonu. Przed wykonaniem pełnoprawnej aparatury do elektrolizy wody w domu postanowiłem sprawdzić wszystko na modelu.

Ogólny schemat elektrolizera wygląda następująco.

Ten model nie nadaje się do pełnego codziennego użytku. Ale udało nam się przetestować pomysł.

Postanowiłem więc użyć grafitu do elektrod. Doskonałym źródłem grafitu do elektrod jest kolektor trolejbusowy. Na końcowych przystankach leży ich mnóstwo. Należy pamiętać, że jedna z elektrod zapadnie się.

Zobaczyliśmy i sfinalizowaliśmy za pomocą pliku. Intensywność elektrolizy zależy od natężenia prądu i powierzchni elektrod.

Przewody są przymocowane do elektrod. Przewody należy dokładnie zaizolować.

W przypadku modelu ogniwa elektrolitycznego całkiem odpowiednie są plastikowe butelki. W pokrywie wykonane są otwory na rury i przewody.

Wszystko jest dokładnie pokryte szczeliwem.

Odcięte szyjki butelek nadają się do łączenia dwóch pojemników.

Muszą być połączone, a szew musi zostać stopiony.

Nakrętki są wykonane z zakrętek do butelek.

Otwory są wykonane w dwóch butelkach na dole. Wszystko jest połączone i starannie wypełnione szczeliwem.

Jako źródło napięcia użyjemy domowej sieci 220V. Chcę Cię ostrzec, że to raczej niebezpieczna zabawka. Jeśli więc nie masz wystarczających umiejętności lub są wątpliwości, lepiej nie powtarzać.W sieci domowej mamy prąd przemienny, do elektrolizy należy go wyprostować. Mostek diodowy jest do tego idealny. Ten na zdjęciu nie był wystarczająco mocny i szybko się wypalił. Najlepszą opcją był chiński mostek diodowy MB156 w aluminiowej obudowie.

Mostek diodowy bardzo się nagrzewa. Wymagane będzie aktywne chłodzenie. Chłodnica dla procesora komputera jest idealna. W obudowie można zastosować puszkę przyłączeniową o odpowiednim rozmiarze. Sprzedawane w produktach elektrycznych.

Pod mostkiem diodowym należy ułożyć kilka warstw kartonu.

Niezbędne otwory są wykonane w pokrywie puszki przyłączeniowej.

Tak wygląda zmontowana jednostka. Elektrolizer zasilany jest z sieci, wentylator zasilany jest z uniwersalnego źródła zasilania. Jako elektrolit stosuje się roztwór sody oczyszczonej. Tutaj należy pamiętać, że im wyższe stężenie roztworu, tym wyższa szybkość reakcji. Ale jednocześnie ogrzewanie jest również wyższe. Ponadto do nagrzewania się przyczyni się reakcja rozkładu sodu na katodzie. Ta reakcja jest egzotermiczna. W rezultacie powstanie wodór i wodorotlenek sodu.

Urządzenie na powyższym zdjęciu było bardzo gorące. Trzeba go było okresowo wyłączać i czekać, aż ostygnie. Problem z ogrzewaniem został częściowo rozwiązany przez chłodzenie elektrolitu. Do tego użyłem stołowej pompy fontannowej. Długa rurka biegnie od jednej butelki do drugiej przez pompkę i wiadro zimnej wody.

Aktualność tego zagadnienia jest dziś dość duża ze względu na to, że sfera stosowania wodoru jest niezwykle rozległa, aw czystej postaci praktycznie nigdzie nie występuje. Dlatego opracowano kilka technik, które pozwalają na ekstrakcję tego gazu z innych związków poprzez reakcje chemiczne i fizyczne. Omówiono to w powyższym artykule.

Pozyskiwanie wodoru i sprawdzanie jego czystości

Wodór można otrzymać w reakcji cynku i kwasu solnego.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑

Cynk wypiera wodór z kwasów, podobnie jak wszystkie metale stojące w szeregu napięć na lewo od wodoru.

Aby zebrać wodór w probówce, odwróć ją do góry nogami, ponieważ wodór jest lżejszy od powietrza i ma tendencję do unoszenia się w górę. Ta metoda zbierania wodoru nazywana jest „metodą wypierania powietrza”.

Figa. 1. Pozyskiwanie wodoru i zbieranie go metodą wypierania powietrza

Probówka gromadzi wodór, ale zawiera również powietrze, a więc tlen. Wodór i tlen są mieszaninami wybuchowymi. Zebrany wodór zapalamy drzazgą. Probówka jest mała, a eksplozja wodoru i tlenu to po prostu gwałtowny huk. Im mniej tlenu w mieszance, tym cichsza bawełna.

Jeśli wodór zebrany w probówce jest czysty, to usłyszymy głuchy trzask. Taki wodór można zapalić.

Produkcja wodoru w gospodarstwie domowym

Wybór elektrolizera

Aby uzyskać element domu, potrzebujesz specjalnej aparatury - elektrolizera. Na rynku istnieje wiele opcji na tego typu urządzenia, urządzenia te oferują zarówno znane koncerny technologiczne, jak i drobni producenci. Markowe jednostki są droższe, ale jakość wykonania jest wyższa.

Urządzenie domowe jest małe i łatwe w użyciu. Jego główne szczegóły to:

Elektrolizer - co to jest

• reformator;
• system czyszczenia;
• ogniwa paliwowe;
• sprzęt sprężarkowy;
• pojemnik do przechowywania wodoru.

Jako surowiec pobierana jest zwykła woda z kranu, a prąd pochodzi ze zwykłego gniazdka. Jednostki zasilane energią słoneczną oszczędzają energię elektryczną.

Domowy wodór jest stosowany w systemach grzewczych lub kuchennych. A także wzbogacają mieszankę paliwowo-powietrzną w celu zwiększenia mocy silników samochodu.

Wykonanie aparatu własnymi rękami

Jeszcze taniej jest zrobić urządzenie samodzielnie w domu.Sucha komórka wygląda jak zamknięty pojemnik, który składa się z dwóch płytek elektrod w pojemniku z roztworem elektrolitycznym. Sieć WWW oferuje różnorodne schematy montażu urządzeń różnych modeli:

• z dwoma filtrami;
• z górnym lub dolnym układem pojemnika;
• z dwoma lub trzema zaworami;
• z płytą ocynkowaną;
• na elektrodach.

Schemat urządzenia do elektrolizy
Stworzenie prostego urządzenia do produkcji wodoru nie jest trudne. Będzie to wymagało:

• blacha ze stali nierdzewnej;
• przezroczysta tuba;
• armatura;
• plastikowy pojemnik (1,5 l);
• filtr wody i zawór zwrotny.

Urządzenie prostego urządzenia do produkcji wodoru
Ponadto potrzebny będzie różny sprzęt: nakrętki, podkładki, śruby. Pierwszym krokiem jest pocięcie arkusza na 16 kwadratowych przegródek, wycięcie rogu z każdej z nich. W przeciwległym rogu należy wywiercić otwór do przykręcenia płyt. Aby zapewnić stały prąd, płytki należy podłączyć zgodnie ze schematem plus - minus - plus - minus. Części te są odizolowane od siebie rurką, a na połączeniu śrubą i podkładkami (trzy części między płytami). 8 talerzy jest umieszczonych na plusie i minusie.

Prawidłowo zmontowane żebra płytek nie będą dotykać elektrod. Zmontowane części są opuszczane do plastikowego pojemnika. W miejscu styku ścian wykonuje się dwa otwory montażowe za pomocą śrub. Zainstaluj zawór bezpieczeństwa, aby usunąć nadmiar gazu. W pokrywie pojemnika osadzone są okucia, a szwy uszczelnione silikonem.

Testowanie aparatu

Aby przetestować urządzenie, wykonaj kilka czynności:

Schemat produkcji wodoru

1. Napełnij płynem.
2. Zakrywając pokrywką, podłącz jeden koniec rurki do złączki.
3. Drugi jest zanurzony w wodzie.
4. Podłącz do źródła zasilania.

Po podłączeniu urządzenia do gniazdka po kilku sekundach zauważalny będzie proces elektrolizy i wytrącanie.

Czysta woda nie ma dobrej przewodności elektrycznej. Aby poprawić ten wskaźnik, musisz stworzyć roztwór elektrolityczny, dodając alkaliczny - wodorotlenek sodu. Występuje w środkach do czyszczenia rur, takich jak Mole.

Metody wytwarzania wodoru

Wodór to bezbarwny i bezwonny pierwiastek gazowy o gęstości 1/14 w stosunku do powietrza. W stanie wolnym jest to rzadkie. Zwykle wodór łączy się z innymi pierwiastkami chemicznymi: tlenem, węglem.

Produkcja wodoru na potrzeby przemysłu i energetyki odbywa się kilkoma metodami. Najpopularniejsze to:

• elektroliza wody;
• metoda koncentracji;
• kondensacja w niskiej temperaturze;
• adsorpcja.

Wodór można izolować nie tylko ze związków gazowych czy wodnych. Wodór jest wytwarzany poprzez wystawianie drewna i węgla na działanie wysokich temperatur, a także w wyniku przetwarzania bioodpadów.

Wodór atomowy dla energetyki otrzymywany jest metodą dysocjacji termicznej substancji molekularnej na drucie z platyny, wolframu lub palladu. Jest ogrzewany w atmosferze wodoru pod ciśnieniem mniejszym niż 1,33 Pa. A także pierwiastki radioaktywne są używane do otrzymywania wodoru.

Dysocjacja termiczna

Metoda elektrolizy

Najprostszą i najpopularniejszą metodą wydzielania wodoru jest elektroliza wody. Pozwala na produkcję praktycznie czystego wodoru. Rozważane są inne zalety tej metody:

Zasada działania elektrolizy generatora wodoru

• dostępność surowców;
• otrzymanie elementu pod ciśnieniem;
• możliwość zautomatyzowania procesu ze względu na brak ruchomych części.

Procedura rozszczepiania cieczy przez elektrolizę jest odwrotnością procesu spalania wodoru. Jego istotą jest to, że pod wpływem prądu stałego na elektrodach zanurzonych w wodnym roztworze elektrolitu uwalniany jest tlen i wodór.

Dodatkowym atutem jest wytwarzanie produktów ubocznych o wartości przemysłowej.W związku z tym potrzebna jest duża ilość tlenu do katalizowania procesów technologicznych w energetyce, oczyszczania gleby i zbiorników wodnych oraz unieszkodliwiania odpadów domowych. Uzyskana podczas elektrolizy ciężka woda jest wykorzystywana w energetyce w reaktorach jądrowych.

Produkcja wodoru przez stężenie

Metoda ta polega na oddzieleniu pierwiastka od zawierających go mieszanin gazowych. W związku z tym większa część substancji produkowanej przemysłowo jest ekstrahowana za pomocą reformingu parowego metanu. Wodór pozyskiwany w tym procesie wykorzystywany jest w energetyce, rafinerii ropy naftowej, przemyśle rakietowym, a także do produkcji nawozów azotowych. Proces otrzymywania H2 przebiega na różne sposoby:

• krótki cykl;
• kriogeniczne;
• membrana.

Ta ostatnia metoda jest uważana za najbardziej skuteczną i mniej kosztowną.

Kondensacja w niskiej temperaturze

Ta metoda otrzymywania H2 polega na silnym schłodzeniu związków gazowych pod ciśnieniem. W efekcie przekształcane są w układ dwufazowy, który następnie separatorem rozdziela na składnik ciekły i gaz. Do chłodzenia stosowane są media płynne:

• woda;
• skroplony etan lub propan;
• ciekły amoniak.

Ta procedura nie jest tak łatwa, jak się wydaje. Nie będzie można od razu czystego oddzielenia gazów węglowodorowych. Niektóre komponenty opuszczą się wraz z gazem pobranym z przedziału separacji, co nie jest ekonomiczne. Problem można rozwiązać poprzez głębokie schłodzenie surowca przed separacją. Ale to wymaga dużo energii.

W nowoczesnych niskotemperaturowych układach skraplaczy dodatkowo przewidziano kolumny odmetanowujące lub odetanizujące. Faza gazowa jest usuwana z ostatniego stopnia separacji, a ciecz kierowana jest do kolumny destylacyjnej ze strumieniem surowego gazu po wymianie ciepła.

Metoda adsorpcji

Podczas adsorpcji do uwolnienia wodoru stosuje się adsorbenty - ciała stałe, które pochłaniają niezbędne składniki mieszaniny gazów. Jako adsorbenty stosuje się węgiel aktywny, żel krzemianowy, zeolity. Do przeprowadzenia tego procesu wykorzystywane są specjalne urządzenia - cykliczne adsorbery lub sita molekularne. Ta metoda stosowana pod ciśnieniem pozwala odzyskać 85% wodoru.

Jeśli porównamy adsorpcję z kondensacją niskotemperaturową, możemy zauważyć niższy koszt materiałowy i eksploatacyjny procesu - średnio o 30 proc. Wodór produkowany jest metodą adsorpcji dla energetyki oraz przy użyciu rozpuszczalników. Metoda ta pozwala na ekstrakcję 90% H2 z mieszaniny gazów i uzyskanie końcowego produktu o stężeniu wodoru do 99,9%.