Cum să obțineți hidrogen în siguranță acasă?

Metode de producere a hidrogenului în condiții industriale

Extracția prin conversie de metan

... Apa în stare de vapori, preîncălzită la 1000 grade Celsius, este amestecată cu metan sub presiune și în prezența unui catalizator. Această metodă este interesantă și dovedită, de asemenea, trebuie remarcat faptul că este în mod constant îmbunătățit: este în curs de căutare noi catalizatori, mai ieftini și mai eficienți.

Luați în considerare cea mai veche metodă de producere a hidrogenului - gazeificarea cărbunelui

... În absența accesului la aer și la o temperatură de 1300 grade Celsius, cărbunele și vaporii de apă sunt încălziți. Astfel, hidrogenul este deplasat din apă și se obține dioxid de carbon (hidrogenul va fi în partea de sus, dioxidul de carbon, obținut și ca urmare a reacției, este în partea de jos). Aceasta va fi separarea amestecului de gaze, totul este foarte simplu.

Obținerea hidrogenului prin electroliza apei

este considerată cea mai simplă opțiune. Pentru punerea sa în aplicare, este necesar să turnați o soluție de sodiu în recipient și să plasați acolo două elemente electrice. Unul va fi încărcat pozitiv (anod), iar celălalt negativ (catod). Când se aplică curent, hidrogenul va merge către catod și oxigenul către anod.

Obținerea hidrogenului prin metodă oxidare parțială

... Pentru aceasta, se folosește un aliaj de aluminiu și galiu. Este plasat în apă, ceea ce duce la formarea de hidrogen și alumină în timpul reacției. Galiul este necesar pentru ca reacția să se producă în totalitate (acest element va împiedica oxidarea prematură a aluminiului).

Relevanță dobândită recent metoda de utilizare a biotehnologiei

: în condiția lipsei de oxigen și sulf, chlamydomonasul începe să elibereze intens hidrogen. Un efect foarte interesant, care este acum studiat activ.

Nu uitați o altă metodă veche, dovedită de producere a hidrogenului, care constă în utilizarea diferitelor elemente alcaline

si apa. În principiu, această tehnică este fezabilă într-un cadru de laborator, cu măsurile de siguranță necesare. Astfel, în cursul reacției (se continuă cu încălzirea și cu catalizatorii), se formează un oxid metalic și hidrogen. Rămâne doar să-l colectăm.

Obțineți hidrogen interacțiunea apei și a monoxidului de carbon

posibil doar într-un mediu industrial. Se formează dioxid de carbon și hidrogen, principiul separării lor este descris mai sus.

Domeniul de aplicare al generatorului de hidrogen

H2 este un purtător modern de energie care este utilizat în mod activ în multe zone industriale. Iată doar câteva:

• producerea de clorură de hidrogen (HC) l;
• producția de combustibil pentru lansatoare de rachete;
• producerea de amoniac;
• prelucrarea și tăierea metalelor pe acesta;
• dezvoltarea îngrășămintelor pentru căsuțele de vară;
• sinteza acidului azotic;
• crearea alcoolului metilic;
• industria alimentară;
• producerea acidului clorhidric;
• crearea de sisteme de podea caldă.

În plus, HHO a devenit foarte util în viața de zi cu zi, deși cu rezerve. În primul rând, este utilizat pentru sisteme de încălzire autonome. În plus, gazul lui Brown este adăugat la benzină în încercarea de a păcăli motorul și de a economisi combustibil.

Ambele cazuri au propriile lor particularități. Deci, atunci când organizați încălzirea locuinței, trebuie să țineți cont de faptul că temperatura de ardere a HHO este cu un ordin de mărime mai mare decât cea a metanului. În acest sens, este necesar să achiziționați un cazan special, scump, cu o duză rezistentă la căldură. În caz contrar, proprietarul și locuința acestuia vor fi în pericol considerabil.

INVENȚIA CONȚINE URMătoarele AVANTAJE

Căldura obținută prin oxidarea gazelor poate fi utilizată direct la fața locului, iar hidrogenul și oxigenul se obțin din eliminarea aburului rezidual și a apei de proces.

Consum redus de apă la generarea de energie electrică și căldură.

Simplitatea drumului.

Economii semnificative de energie ca se cheltuiește numai pentru încălzirea starterului la regimul termic stabilit.

Productivitate ridicată a procesului, deoarece disocierea moleculelor de apă durează zecimi de secundă.

Siguranța la explozie și la incendiu a metodei, deoarece în implementarea sa, nu este nevoie de containere pentru colectarea hidrogenului și oxigenului.

În timpul funcționării instalației, apa este purificată de mai multe ori, fiind transformată în apă distilată. Acest lucru elimină sedimentele și calcarul, ceea ce crește durata de viață a instalației.

Instalația este realizată din oțel obișnuit; cu excepția cazanelor din oțeluri rezistente la căldură cu căptușeală și ecranare a pereților lor. Adică nu sunt necesare materiale speciale scumpe.

Invenția își poate găsi aplicația în

industria înlocuind hidrocarburile și combustibilul nuclear din centralele electrice cu apă ieftină, răspândită și ecologică, menținând în același timp puterea acestor centrale.

Hidrogen acasă: există un beneficiu

Observăm imediat: nu este rentabil să folosești un generator de hidrogen pentru a încălzi o casă. Veți cheltui mai multă energie electrică producând H2 pur decât veți primi energie după ce ați ars-o. Deci, pentru 1 kW de căldură, se consumă 2 kW de energie electrică, adică nu există niciun beneficiu. Este mai ușor să instalați oricare dintre cazanele electrice acasă.

Pentru a înlocui 1 litru de benzină pentru o mașină, veți avea nevoie de 4766 litri de hidrogen pur sau 7150 de litri de gaz oxidrogen, din care 1/3 este oxigen. Până în prezent, nici cele mai bune minți din lume nu au dezvoltat o unitate capabilă să ofere o astfel de performanță.

REVENDICARE

Metoda de producere a hidrogenului și a oxigenului din vaporii de apă

, inclusiv trecerea acestui abur printr-un câmp electric, caracterizat prin aceea că utilizează abur de apă supraîncălzit cu o temperatură
500 - 550 o C
, a trecut printr-un câmp electric de înaltă tensiune cu curent continuu pentru a disocia vaporii și a-l separa în atomi de hidrogen și oxigen.

De mult am vrut să fac un lucru similar. Dar nu s-au ajuns la alte experimente cu o baterie și o pereche de electrozi. Am vrut să fac un aparat cu drepturi depline pentru producerea de hidrogen, în cantități, pentru a umfla un balon. Înainte de a face un aparat complet pentru electroliza apei acasă, am decis să verific totul pe model.

Schema generală a electrolizatorului arată astfel.

Acest model nu este potrivit pentru utilizarea zilnică completă. Dar am reușit să testăm ideea.

Așa că am decis să folosesc grafit pentru electrozi. O sursă excelentă de grafit pentru electrozi este colectorul de troleibuz. Există o mulțime de oameni care stau în jurul valorii de la opriri. Trebuie amintit că unul dintre electrozi se va prăbuși.

Am văzut și finalizat cu un fișier. Intensitatea electrolizei depinde de puterea curentului și de aria electrozilor.

Sârmele sunt atașate la electrozi. Firele trebuie izolate cu grijă.

Pentru cazul modelului de electrolizator, sticlele din plastic sunt destul de potrivite. Găurile sunt realizate în capac pentru conducte și fire.

Totul este bine acoperit cu etanșant.

Gâturile de sticlă tăiate sunt potrivite pentru conectarea a două containere.

Acestea trebuie unite și cusătura trebuie topită.

Nucile sunt fabricate din capace pentru sticle.

Găurile sunt realizate în două sticle în partea de jos. Totul este conectat și umplut cu atenție cu etanșant.

Vom folosi o rețea de uz casnic de 220V ca sursă de tensiune. Vreau să vă avertizez că aceasta este o jucărie destul de periculoasă. Deci, dacă nu aveți suficiente abilități sau există îndoieli, atunci este mai bine să nu repetați.În rețeaua menajeră, avem un curent alternativ, pentru electroliză trebuie îndreptat. Un pod cu diode este perfect pentru aceasta. Cel din fotografie nu era suficient de puternic și a ars rapid. Cea mai bună opțiune a fost podul chinezesc cu diode MB156 într-o carcasă din aluminiu.

Puntea diodei se încălzește foarte tare. Va fi necesară răcirea activă. Un cooler pentru un procesor de computer este perfect. O cutie de joncțiune de dimensiuni adecvate poate fi utilizată pentru incintă. Vândut în articole electrice.

Mai multe straturi de carton trebuie așezate sub puntea diodei.

Găurile necesare sunt făcute în capacul cutiei de joncțiune.

Așa arată unitatea asamblată. Electrolizorul este alimentat de la rețea, ventilatorul este alimentat de o sursă de alimentare universală. O soluție de bicarbonat de sodiu este utilizată ca electrolit. Aici trebuie amintit că, cu cât concentrația soluției este mai mare, cu atât este mai mare viteza de reacție. Dar, în același timp, încălzirea este și mai mare. Mai mult, reacția de descompunere a sodiului la catod va contribui la încălzire. Această reacție este exotermă. Ca rezultat, se vor forma hidrogen și hidroxid de sodiu.

Dispozitivul din fotografia de mai sus era foarte fierbinte. Trebuia oprit periodic și așteptați până se răcește. Problema încălzirii a fost parțial rezolvată prin răcirea electrolitului. Pentru aceasta am folosit o pompă de fântână de masă. Un tub lung trece de la o sticlă la alta printr-o pompă și o găleată cu apă rece.

Relevanța acestui număr astăzi este destul de mare datorită faptului că scopul utilizării hidrogenului este extrem de extins și, în forma sa pură, practic nu se găsește nicăieri în natură. De aceea au fost dezvoltate mai multe tehnici care permit extragerea acestui gaz din alți compuși prin reacții chimice și fizice. Acest lucru este discutat în articolul de mai sus.

Obținerea hidrogenului și verificarea purității acestuia

Hidrogenul poate fi obținut prin reacția zincului și a acidului clorhidric.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑

Zincul deplasează hidrogenul din acizi, ca toate metalele care se află în seria tensiunilor din stânga hidrogenului.

Pentru a colecta hidrogenul într-o eprubetă, trebuie să-l întoarceți cu susul în jos, deoarece hidrogenul este mai ușor decât aerul și tinde în sus. Această metodă de colectare a hidrogenului se numește „metoda de deplasare a aerului”.

Smochin. 1. Obținerea hidrogenului și colectarea acestuia prin deplasarea aerului

Eprubeta acumulează hidrogen, dar conține și aer și, prin urmare, oxigen. Hidrogenul și oxigenul sunt amestecuri explozive. Aprindem hidrogenul colectat cu o așchie. Eprubeta este mică, iar explozia de hidrogen și oxigen este doar o lovitură ascuțită. Cu cât este mai puțin oxigen în amestec, cu atât este mai liniștit bumbacul.

Dacă hidrogenul colectat în eprubetă este pur, atunci vom auzi o bubuitură plictisitoare. Un astfel de hidrogen poate fi aprins.

Producția de hidrogen de uz casnic

Selectarea electrolizatorului

Pentru a obține un element al casei, aveți nevoie de un aparat special - un electrolizator. Există multe opțiuni pentru astfel de echipamente pe piață, dispozitivele sunt oferite atât de corporații tehnologice bine cunoscute, cât și de producători mici. Unitățile de marcă sunt mai scumpe, dar calitatea construcției este mai mare.

Aparatul de uz casnic este mic și ușor de utilizat. Principalele sale detalii sunt:

Electrolizator - ce este

• reformator;
• sistem de curatare;
• celule de combustibil;
• echipamente pentru compresoare;
• un recipient pentru stocarea hidrogenului.

Apa simplă de la robinet este luată ca materie primă, iar electricitatea provine dintr-o priză obișnuită. Unitățile alimentate cu energie solară economisesc energie electrică.

Hidrogenul de acasă este utilizat în sistemele de încălzire sau gătit. Și, de asemenea, îmbogățesc amestecul combustibil-aer pentru a crește puterea motoarelor mașinii.

Realizarea unui aparat cu propriile mâini

Este chiar mai ieftin să faci dispozitivul singur acasă.O celulă uscată arată ca un recipient sigilat, care constă din două plăci de electrod într-un recipient cu o soluție electrolitică. World Wide Web oferă o varietate de scheme de asamblare pentru dispozitive de diferite modele:

• cu două filtre;
• cu dispunerea superioară sau inferioară a containerului;
• cu două sau trei supape;
• cu placa zincata;
• pe electrozi.

Diagrama dispozitivului de electroliză
Nu este dificil să creezi un dispozitiv simplu pentru producerea hidrogenului. Va necesita:

• tabla de otel inoxidabil;
• tub transparent;
• fitinguri;
• recipient din plastic (1,5 l);
• filtru de apă și supapă de reținere.

Dispozitivul unui dispozitiv simplu pentru producerea hidrogenului
În plus, vor fi necesare diverse componente hardware: piulițe, șaibe, șuruburi. Primul pas este să tăiați foaia în 16 compartimente pătrate, tăiați un colț din fiecare dintre ele. În colțul opus de acesta, trebuie să găuriți o gaură pentru șurubarea plăcilor. Pentru a asigura un curent constant, plăcile trebuie conectate conform schemei plus - minus - plus - minus. Aceste părți sunt izolate unele de altele cu un tub și la conexiunea cu un șurub și șaibe (trei piese între plăci). 8 plăci sunt plasate pe plus și minus.

Când sunt asamblate corespunzător, coastele plăcilor nu vor atinge electrozii. Piesele asamblate sunt coborâte într-un recipient din plastic. În punctul în care pereții ating șuruburile, sunt realizate două găuri de montare. Instalați o supapă de siguranță pentru a elimina excesul de gaz. Fitingurile sunt montate în capacul recipientului, iar cusăturile sunt sigilate cu silicon.

Testarea aparatului

Pentru a testa dispozitivul, efectuați mai multe acțiuni:

Schema de producere a hidrogenului

1. Umpleți cu lichid.
2. Acoperind cu un capac, conectați un capăt al tubului la fiting.
3. Al doilea este scufundat în apă.
4. Conectați-vă la o sursă de alimentare.

După conectarea dispozitivului la o priză, după câteva secunde, procesul de electroliză și precipitațiile vor fi vizibile.

Apa pură nu are o conductivitate electrică bună. Pentru a îmbunătăți acest indicator, trebuie să creați o soluție electrolitică prin adăugarea unui hidroxid de sodiu alcalin. Se găsește în compuși de curățare a țevilor, cum ar fi Mole.

Metode de producere a hidrogenului

Hidrogenul este un element gazos incolor și inodor cu o densitate de 1/14 față de aer. Într-un stat liber, este rar. De obicei hidrogenul este combinat cu alte elemente chimice: oxigen, carbon.

Producția de hidrogen pentru necesități industriale și electrotehnică se realizează prin mai multe metode. Cele mai populare sunt:

• electroliza apei;
• metoda de concentrare;
• condens de temperatură scăzută;
• adsorbţie.

Hidrogenul poate fi izolat nu numai de compuși gazoși sau de apă. Hidrogenul este produs prin expunerea lemnului și cărbunelui la temperaturi ridicate, precum și prin prelucrarea deșeurilor biologice.

Hidrogenul atomic pentru inginerie electrică se obține folosind metoda disocierii termice a unei substanțe moleculare pe un fir realizat din platină, tungsten sau paladiu. Este încălzit într-o atmosferă de hidrogen la o presiune mai mică de 1,33 Pa. Și, de asemenea, elementele radioactive sunt folosite pentru a produce hidrogen.

Disocierea termică

Metoda electrolizei

Cea mai simplă și mai populară metodă de evoluție a hidrogenului este electroliza apei. Permite producerea de hidrogen practic pur. Alte avantaje ale acestei metode sunt luate în considerare:

Principiul funcționării generatorului de hidrogen de electroliză

• disponibilitatea materiilor prime;
• primirea unui element sub presiune;
• capacitatea de a automatiza procesul din cauza lipsei pieselor mobile.

Procedura de divizare a unui lichid prin electroliză este inversul arderii hidrogenului. Esența sa este că sub influența curentului continuu, oxigenul și hidrogenul sunt eliberați pe electrozii înmuiați într-o soluție apoasă de electroliți.

Un avantaj suplimentar este considerat a fi producția de subproduse cu valoare industrială.Astfel, este necesară o cantitate mare de oxigen pentru a cataliza procesele tehnologice din sectorul energetic, pentru a curăța solul și corpurile de apă și pentru a elimina deșeurile menajere. Apa grea obținută în timpul electrolizei este utilizată în domeniul energiei electrice în reactoarele nucleare.

Producția de hidrogen prin concentrație

Această metodă se bazează pe separarea unui element de amestecurile de gaze care îl conțin. Deci, cea mai mare parte a substanței produse în volume industriale este extrasă folosind reformarea cu abur a metanului. Hidrogenul extras în acest proces este utilizat în industria energetică, rafinarea petrolului, industria construcțiilor de rachete, precum și pentru producerea de îngrășăminte cu azot. Procesul de obținere a H2 se desfășoară în diferite moduri:

• ciclu scurt;
• criogenice;
• membrană.

Această din urmă metodă este considerată cea mai eficientă și mai puțin costisitoare.

Condensare la temperatură scăzută

Această metodă de obținere a H2 constă în răcirea puternică a compușilor gazoși sub presiune. Ca urmare, acestea sunt transformate într-un sistem bifazat, care este separat ulterior printr-un separator într-o componentă lichidă și un gaz. Mediile lichide sunt utilizate pentru răcire:

• apă;
• etan sau propan lichefiat;
• amoniac lichid.

Această procedură nu este atât de ușoară pe cât pare. Nu va fi posibilă separarea curată a gazelor de hidrocarburi simultan. Unele componente vor pleca cu gaz preluat din compartimentul de separare, ceea ce nu este economic. Problema poate fi rezolvată prin răcirea profundă a materiei prime înainte de separare. Dar acest lucru necesită multă energie.

În sistemele moderne de condensare cu temperatură scăzută, sunt furnizate suplimentar coloane de demetanizare sau deetanizare. Faza gazoasă este îndepărtată de la ultima etapă de separare, iar lichidul este trimis în coloana de distilare cu un flux de gaz brut după schimbul de căldură.

Metoda de adsorbție

În timpul adsorbției, pentru a elibera hidrogen, se folosesc adsorbanți - solide care absorb componentele necesare ale amestecului gazos. Carbonul activ, gelul de silicat, zeoliții sunt folosiți ca adsorbanți. Pentru a efectua acest proces, se utilizează dispozitive speciale - adsorbanți ciclici sau site moleculare. Atunci când este implementată sub presiune, această metodă poate recupera 85% hidrogen.

Dacă comparăm adsorbția cu condensul la temperatură scăzută, putem observa un cost material și operațional mai mic al procesului - în medie, cu 30 la sută. Hidrogenul este produs prin adsorbție pentru tehnica energiei electrice și cu ajutorul solvenților. Această metodă permite extragerea a 90% din H2 din amestecul gazos și obținerea produsului final cu o concentrație de hidrogen de până la 99,9%.