Ako bezpečne získať vodík doma?

Metódy výroby vodíka v priemyselných podmienkach

Extrakcia konverziou metánu

... Voda v parnej fáze, predhriatej na 1 000 stupňov Celzia, sa zmieša s metánom pod tlakom a v prítomnosti katalyzátora. Táto metóda je zaujímavá a osvedčená, je tiež potrebné poznamenať, že sa neustále zdokonaľuje: hľadanie nových katalyzátorov, lacnejších a účinnejších, prebieha.

Zvážte najstaršiu metódu výroby vodíka - splyňovanie uhlia

... Za predpokladu, že nie je prístup vzduchu a teplota 1300 stupňov Celzia, sa uhlie a vodná para ohrievajú. Vodík sa teda vytesní z vody a získa sa oxid uhličitý (vodík bude na vrchu, oxid uhličitý, tiež získaný v dôsledku reakcie, je na dne). Bude to oddelenie zmesi plynov, všetko je veľmi jednoduché.

Získanie vodíka pomocou elektrolýza vody

sa považuje za najjednoduchšiu možnosť. Na jeho realizáciu je potrebné do nádoby naliať roztok sódy a tiež tam umiestniť dva elektrické prvky. Jeden bude nabitý kladne (anóda) a druhý záporne (katóda). Keď je aplikovaný prúd, vodík pôjde na katódu a kyslík na anódu.

Získanie vodíka metódou čiastočná oxidácia

... Na tento účel sa používa zliatina hliníka a gália. Vkladá sa do vody, čo počas reakcie vedie k tvorbe vodíka a oxidu hlinitého. Gálium je potrebné na to, aby reakcia prebehla v plnom rozsahu (tento prvok zabráni predčasnému oxidovaniu hliníka).

Nedávno získaná relevancia metóda využívania biotechnológie

: pod podmienkou nedostatku kyslíka a síry začnú chlamydomóny intenzívne uvoľňovať vodík. Veľmi zaujímavý efekt, ktorý sa teraz aktívne študuje.

Nezabudnite na ďalší starý, osvedčený spôsob výroby vodíka, ktorý spočíva v použití rôznych alkalické prvky

a voda. Táto technika je v zásade uskutočniteľná v laboratórnych podmienkach, keď sú zavedené potrebné bezpečnostné opatrenia. V priebehu reakcie (prebieha zahrievaním a s katalyzátormi) teda vzniká oxid kovu a vodík. Zostáva iba zbierať.

Získajte vodík interakcia vody a oxidu uhoľnatého

možné iba v priemyselnom prostredí. Vzniká oxid uhličitý a vodík, princíp ich separácie je opísaný vyššie.

Rozsah generátora vodíka

H2 je moderný nosič energie, ktorý sa aktívne používa v mnohých priemyselných oblastiach. Tu je iba niekoľko:

• výroba chlorovodíka (HC) 1;
• výroba paliva pre raketomety;
• výroba amoniaku;
• spracovanie kovov a rezanie na ňom;
• vývoj hnojív pre letné chaty;
• syntéza kyseliny dusičnej;
• tvorba metylalkoholu;
• potravinársky priemysel;
• výroba kyseliny chlorovodíkovej;
• vytvorenie systémov teplej podlahy.

Okrem toho sa HHO stalo veľmi užitočným v každodennom živote, aj keď s výhradami. V prvom rade sa používa pre autonómne vykurovacie systémy. Okrem toho sa Brownov benzín pridáva do benzínu v snahe oklamať motor a ušetriť tak palivo.

Oba prípady majú svoje vlastné zvláštnosti. Pri organizovaní domáceho vykurovania musíte brať do úvahy, že teplota spaľovania HHO je rádovo vyššia ako teplota metánu. V tejto súvislosti je potrebné zakúpiť špeciálny, drahý kotol s tepelne odolnou tryskou. V opačnom prípade bude majiteľ a jeho dom v značnom nebezpečenstve.

Vynález má nasledujúce výhody

Teplo získané oxidáciou plynov sa môže použiť priamo na mieste a vodík a kyslík sa získavajú zneškodňovaním odpadovej pary a procesnej vody.

Nízka spotreba vody pri výrobe elektriny a tepla.

Jednoduchosť cesty.

Významné úspory energie ako míňa sa iba na zahriatie štartéra na stanovený tepelný režim.

Vysoká produktivita procesu, pretože disociácia molekúl vody trvá desatiny sekundy.

Výbuch a požiarna bezpečnosť metódy, pretože pri jeho implementácii nie sú potrebné nádoby na zachytávanie vodíka a kyslíka.

Počas prevádzky zariadenia sa voda mnohokrát čistí a mení sa na destilovanú vodu. To eliminuje usadeniny a vodný kameň, čo zvyšuje životnosť zariadenia.

Inštalácia je vyrobená z obyčajnej ocele; okrem kotlov vyrobených zo žiaruvzdorných ocelí s obložením a tienením ich stien. To znamená, že nie sú potrebné žiadne špeciálne drahé materiály.

Vynález môže nájsť uplatnenie v

priemysel nahradením uhľovodíkov a jadrového paliva v elektrárňach lacnou, rozšírenou a ekologickou vodou pri zachovaní sily týchto elektrární.

Vodík doma: je tu jeho výhoda

Hneď si všimneme: je nerentabilné používať na vykurovanie domu vodíkový generátor. Pri výrobe čistej H2 strávite viac elektriny, ako po jej spálení prijmete. Takže na 1 kW tepla sa minú 2 kW elektriny, to znamená, že to nemá žiadny prínos. Je jednoduchšie inštalovať ktorýkoľvek z elektrických kotlov doma.

Na výmenu 1 litra benzínu v automobile budete potrebovať 4766 litrov čistého vodíka alebo 7150 litrov plynného kyslíka, z čoho 1/3 predstavuje kyslík. Doteraz ani tie najlepšie mysle na svete nevyvinuli jednotku schopnú podať taký výkon.

NÁROK

Spôsob výroby vodíka a kyslíka z vodnej pary

, vrátane prechodu tejto pary elektrickým poľom, vyznačujúci sa tým, že používajú prehriatu vodnú paru s teplotou
500 - 550 o C.
, prešlo cez vysokonapäťové jednosmerné elektrické pole na disociáciu pár a ich rozdelenie na atómy vodíka a kyslíka.

Už dávno som chcel urobiť podobnú vec. Ale ďalšie experimenty s batériou a dvojicou elektród nedosiahli. Chcel som vyrobiť plnohodnotný prístroj na výrobu vodíka v množstve, aby som nafúkol balón. Predtým, ako som si doma vyrobil plnohodnotný prístroj na elektrolýzu vody, rozhodol som sa skontrolovať všetko na modeli.

Všeobecná schéma elektrolyzéra vyzerá takto.

Tento model nie je vhodný na úplné denné použitie. Nám sa to ale podarilo otestovať.

Preto som sa rozhodol pre elektródy použiť grafit. Vynikajúcim zdrojom grafitu pre elektródy je zberač trolejbusov. Na koncových zastávkach ich leží dosť veľa. Je potrebné pamätať na to, že jedna z elektród sa zrúti.

Videli sme a dokončili sme súborom. Intenzita elektrolýzy závisí od sily prúdu a oblasti elektród.

K elektródam sú pripojené drôty. Drôty musia byť starostlivo izolované.

Pre prípad modelu s elektrolyzérom sú celkom vhodné plastové fľaše. V kryte sú vyrobené otvory pre rúry a drôty.

Všetko je dôkladne natreté tmelom.

Hrdlá odrezaných fliaš sú vhodné na spojenie dvoch nádob.

Musia byť spojené a šev musí byť roztavený.

Orechy sú vyrobené z uzáverov fliaš.

Otvory sú vyrobené v dvoch fľašiach v spodnej časti. Všetko je spojené a opatrne vyplnené tmelom.

Ako zdroj napätia použijeme sieť 220V pre domácnosť. Chcem vás varovať, že ide o dosť nebezpečnú hračku. Ak teda nemáte dostatočné zručnosti alebo existujú pochybnosti, je lepšie neopakovať to.V sieti domácnosti máme striedavý prúd, pre elektrolýzu musí byť narovnaný. Diódový mostík je na to ideálny. Ten na fotografii nebol dostatočne výkonný a rýchlo vyhorel. Najlepšou možnosťou bol čínsky diódový mostík MB156 v hliníkovom puzdre.

Diódový mostík sa veľmi zahrieva. Bude potrebné aktívne chladenie. Chladič pre procesor počítača je perfektný. Pre kryt sa môže použiť spojovacia skrinka vhodnej veľkosti. Predáva sa v elektrickom tovare.

Pod diódový mostík musí byť položených niekoľko vrstiev lepenky.

V kryte spojovacej skrinky sú vytvorené potrebné otvory.

Takto vyzerá zostavená jednotka. Elektrolyzér je napájaný z elektrickej siete, ventilátor je napájaný z univerzálneho zdroja energie. Ako elektrolyt sa používa roztok sódy bikarbóny. Tu je potrebné pamätať na to, že čím vyššia je koncentrácia roztoku, tým vyššia je reakčná rýchlosť. Ale zároveň je aj kúrenie vyššie. Reakcia rozkladu sodíka na katóde navyše prispeje k zahriatiu. Táto reakcia je exotermická. Vďaka tomu vznikne vodík a hydroxid sodný.

Zariadenie na fotografii vyššie bolo veľmi horúce. Muselo sa to pravidelne vypínať a čakať, kým vychladne. Problém s ohrevom sa čiastočne vyriešil ochladením elektrolytu. Na to som použil stolovú fontánovú pumpu. Dlhá trubica vedie z jednej fľaše do druhej cez čerpadlo a vedro so studenou vodou.

Relevantnosť tohto problému je dnes dosť veľká z dôvodu skutočnosti, že rozsah použitia vodíka je mimoriadne rozsiahly a v čistej podobe sa prakticky nenachádza v prírode. Preto bolo vyvinutých niekoľko techník, ktoré umožňujú extrakciu tohto plynu z iných zlúčenín chemickými a fyzikálnymi reakciami. Toto je diskutované v článku vyššie.

Získavanie vodíka a kontrola jeho čistoty

Vodík je možné získať reakciou zinku a kyseliny chlorovodíkovej.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑

Zinok vytláča vodík z kyselín, rovnako ako všetky kovy stojace v sérii napätí vľavo od vodíka.

Ak chcete zhromaždiť vodík v skúmavke, musíte ho obrátiť hore dnom, pretože vodík je ľahší ako vzduch a má sklon nahor. Táto metóda zhromažďovania vodíka sa nazýva „metóda výtlaku vzduchu“.

Obr. 1. Získavanie vodíka a jeho zhromažďovanie výtlakom vzduchu

V skúmavke sa hromadí vodík, ale obsahuje aj vzduch, a teda kyslík. Vodík a kyslík sú výbušné zmesi. Zhromaždený vodík zapálime trieskou. Skúmavka je malá a výbuch vodíka a kyslíka je len ostrým treskom. Čím menej kyslíka v zmesi, tým tichšia bavlna.

Ak je vodík zhromaždený v skúmavke čistý, potom budeme počuť tupý puk. Takýto vodík sa môže zapáliť.

Výroba vodíka v domácnosti

Výber elektrolyzéra

Na získanie prvku domu potrebujete špeciálny prístroj - elektrolyzér. Na trhu existuje veľa možností pre takéto vybavenie, prístroje ponúkajú známe technologické korporácie aj malí výrobcovia. Značkové jednotky sú drahšie, ale kvalita zostavenia je vyššia.

Domáci spotrebič je malý a ľahko použiteľný. Jeho hlavné podrobnosti sú:

Elektrolyzér - čo to je

• reformátor;
• čistiaci systém;
• palivové články;
• kompresorové zariadenie;
• nádoba na skladovanie vodíka.

Jednoduchá voda z vodovodu sa berie ako surovina a elektrina pochádza z bežnej zásuvky. Solárne jednotky šetria elektrickú energiu.

Domáci vodík sa používa v systémoch kúrenia alebo varenia. A tiež obohacujú zmes paliva a vzduchu s cieľom zvýšiť výkon motorov automobilu.

Výroba prístroja vlastnými rukami

Je ešte lacnejšie vyrobiť si zariadenie doma.Suchý článok vyzerá ako uzavretá nádoba, ktorá sa skladá z dvoch elektródových dosiek v nádobe s elektrolytickým roztokom. World Wide Web ponúka rôzne montážne schémy pre zariadenia rôznych modelov:

• s dvoma filtrami;
• s horným alebo spodným usporiadaním nádoby;
• s dvoma alebo tromi ventilmi;
• s pozinkovanou doskou;
• na elektródy.

Schéma zariadenia na elektrolýzu
Nie je ťažké vytvoriť jednoduché zariadenie na výrobu vodíka. Bude to vyžadovať:

• plech z nehrdzavejúcej ocele;
• priehľadná trubica;
• armatúry;
• plastová nádoba (1,5 l);
• vodný filter a spätný ventil.

Zariadenie jednoduchého zariadenia na výrobu vodíka
Okrem toho bude potrebný rôzny hardvér: matice, podložky, skrutky. Prvým krokom je rozrezanie listu na 16 štvorcových priečinkov, z každého z nich vyrezať roh. V opačnom rohu od neho musíte vyvŕtať otvor na zaskrutkovanie dosiek. Na zaistenie konštantného prúdu musia byť platne pripojené podľa schémy plus - mínus - plus - mínus. Tieto časti sú navzájom izolované rúrkou a pri spojení pomocou skrutky a podložiek (tri kusy medzi doskami). 8 platní je umiestnených na plus a mínus.

Po správnom zostavení sa rebrá platní nedotknú elektród. Zostavené diely sa spustia do plastovej nádoby. V mieste, kde sa steny dotýkajú skrutiek, sú vytvorené dva montážne otvory. Namontujte poistný ventil na odstránenie prebytočného plynu. Vo veku nádoby sú pripevnené tvarovky a švy utesnené silikónom.

Testovanie prístroja

Ak chcete zariadenie otestovať, vykonajte niekoľko akcií:

Schéma výroby vodíka

1. Naplňte tekutinou.
2. Kryt s vekom, pripojte jeden koniec rúrky k armatúre.
3. Druhá je ponorená do vody.
4. Pripojte k zdroju napájania.

Po pripojení zariadenia k zásuvke bude po niekoľkých sekundách zreteľný proces elektrolýzy a zrážanie.

Čistá voda nemá dobrú elektrickú vodivosť. Aby ste zlepšili tento indikátor, musíte pripraviť elektrolytický roztok pridaním hydroxidu alkalického kovu - sodíka. Nachádza sa v zlúčeninách na čistenie rúr, ako je krtek.

Metódy výroby vodíka

Vodík je bezfarebný plynný prvok bez zápachu s hustotou 1/14 vo vzťahu k vzduchu. V slobodnom stave je to zriedkavé. Vodík sa zvyčajne kombinuje s inými chemickými prvkami: kyslíkom, uhlíkom.

Výroba vodíka pre priemyselné potreby a energetiku sa uskutočňuje niekoľkými metódami. Najobľúbenejšie sú:

• elektrolýza vody;
• koncentračná metóda;
• kondenzácia pri nízkej teplote;
• adsorpcia.

Vodík možno izolovať nielen z plynných alebo vodných zlúčenín. Vodík sa vyrába vystavením dreva a uhlia vysokým teplotám, ako aj spracovaním biologického odpadu.

Atómový vodík pre energetiku sa získava pomocou metódy tepelnej disociácie molekulárnej látky na drôte vyrobenom z platiny, volfrámu alebo paládia. Zahrieva sa vo vodíkovej atmosfére pod tlakom menej ako 1,33 Pa. A tiež rádioaktívne prvky sa používajú na výrobu vodíka.

Tepelná disociácia

Metóda elektrolýzy

Najjednoduchšou a najpopulárnejšou metódou vývoja vodíka je elektrolýza vody. Umožňuje výrobu prakticky čistého vodíka. Zvažujú sa ďalšie výhody tejto metódy:

Princíp činnosti generátora vodíka pri elektrolýze

• dostupnosť surovín;
• prijatie prvku pod tlakom;
• schopnosť automatizovať proces kvôli nedostatku pohyblivých častí.

Postup štiepenia kvapaliny elektrolýzou je obrátený pri spaľovaní vodíka. Jej podstatou je, že pod vplyvom jednosmerného prúdu sa na elektródy ponorené do vodného roztoku elektrolytu uvoľňujú kyslík a vodík.

Za ďalšiu výhodu sa považuje výroba vedľajších produktov s priemyselnou hodnotou.Preto je potrebné veľké množstvo kyslíka na katalýzu technologických procesov v energetickom sektore, čistenie pôdy a vodných útvarov a zneškodňovanie domáceho odpadu. Ťažká voda získavaná počas elektrolýzy sa používa v energetike v jadrových reaktoroch.

Produkcia vodíka koncentráciou

Táto metóda je založená na oddelení prvku od plynných zmesí, ktoré ho obsahujú. Takže najväčšia časť látky vyrobenej v priemyselných objemoch sa extrahuje pomocou parného reformovania metánu. Vodík extrahovaný v tomto procese sa používa v energetike, rafinácii ropy, v raketovom priemysle, ako aj na výrobu dusíkatých hnojív. Proces získavania H2 sa vykonáva rôznymi spôsobmi:

• krátky cyklus;
• kryogénne;
• membrána.

Posledná uvedená metóda sa považuje za najefektívnejšiu a menej nákladnú.

Kondenzácia pri nízkej teplote

Tento spôsob získavania H2 spočíva v silnom ochladení plynných zlúčenín pod tlakom. Vďaka tomu sa transformujú na dvojfázový systém, ktorý sa následne separátorom separuje na kvapalnú zložku a plyn. Na chladenie sa používajú kvapalné médiá:

• voda;
• skvapalnený etán alebo propán;
• tekutý amoniak.

Tento postup nie je taký ľahký, ako sa zdá. Nebude možné čisto oddeliť uhľovodíkové plyny naraz. Niektoré zo zložiek odchádzajú s plynom odoberaným z oddeľovacieho oddelenia, čo nie je ekonomické. Problém je možné vyriešiť hlbokým ochladením suroviny pred separáciou. To si ale vyžaduje veľa energie.

V moderných nízkoteplotných kondenzátorových systémoch sú dodatočne poskytnuté kolóny na demetanizáciu alebo deetanizáciu. Plynná fáza sa odstráni z posledného separačného stupňa a kvapalina sa po výmene tepla odvádza prúdom surového plynu do destilačnej kolóny.

Adsorpčná metóda

Pri adsorpcii sa na uvoľnenie vodíka používajú adsorbenty - tuhé látky, ktoré absorbujú potrebné zložky plynnej zmesi. Ako adsorbenty sa používajú aktívne uhlie, silikátový gél, zeolity. Na uskutočnenie tohto procesu sa používajú špeciálne zariadenia - cyklické adsorbéry alebo molekulárne sitá. Ak je táto metóda implementovaná pod tlakom, môže regenerovať 85% vodíka.

Ak porovnáme adsorpciu s kondenzáciou pri nízkej teplote, môžeme si všimnúť nižšie materiálové a prevádzkové náklady procesu - v priemere o 30 percent. Vodík sa vyrába adsorpciou pre energetiku a s použitím rozpúšťadiel. Táto metóda umožňuje extrakciu 90 percent H2 z plynnej zmesi a získanie konečného produktu s koncentráciou vodíka až 99,9%.