Mga pamamaraan para sa paggawa ng hydrogen sa mga kondisyong pang-industriya
Pagkuha sa pamamagitan ng pagbabago ng methane
... Ang tubig sa isang singaw na estado, preheated sa 1000 degree Celsius, ay halo-halong may methane sa ilalim ng presyon at sa pagkakaroon ng isang katalista. Ang pamamaraang ito ay kawili-wili at napatunayan, dapat ding pansinin na ito ay patuloy na pinapabuti: ang paghahanap para sa mga bagong catalista, mas mura at mas epektibo, ay isinasagawa.
Isaalang-alang ang pinaka sinaunang pamamaraan ng paggawa ng hydrogen - gasification ng karbon
... Sa kawalan ng pag-access sa hangin at temperatura na 1300 degree Celsius, pinainit ang karbon at singaw ng tubig. Sa gayon, ang hydrogen ay nawala sa tubig, at ang carbon dioxide ay nakuha (ang hydrogen ay nasa itaas, ang carbon dioxide, na nakuha rin bilang isang resulta ng reaksyon, ay nasa ilalim). Ito ang magiging paghihiwalay ng pinaghalong gas, lahat ay napaka-simple.
Pagkuha ng hydrogen ni electrolysis ng tubig
ay itinuturing na pinakasimpleng pagpipilian. Para sa pagpapatupad nito, kinakailangan na ibuhos ang isang solusyon sa soda sa lalagyan, at ilagay din doon ang dalawang elemento ng elektrisidad. Sisingilin ng positibo ang isa (anode) at ang isa pang negatibo (cathode). Kapag inilapat ang kasalukuyang, ang hydrogen ay pupunta sa cathode at oxygen sa anode.
Pagkuha ng hydrogen sa pamamagitan ng pamamaraan bahagyang oksihenasyon
... Para sa mga ito, ginagamit ang isang haluang metal ng aluminyo at galium. Ito ay inilalagay sa tubig, na hahantong sa pagbuo ng hydrogen at alumina sa panahon ng reaksyon. Kinakailangan ang Gallium para maganap ang reaksyon (maiiwasan ng elementong ito ang aluminyo mula sa oxidizing nang maaga).
Kamakailang nakuha na kaugnayan pamamaraan ng paggamit ng biotechnology
: sa ilalim ng kundisyon ng kakulangan ng oxygen at asupre, ang chlamydomonas ay nagsisimulang masidhing ilabas ang hydrogen. Isang napaka-kagiliw-giliw na epekto na ngayon ay aktibong pinag-aaralan.
Huwag kalimutan ang isa pang luma, napatunayan na pamamaraan ng paggawa ng hydrogen, na binubuo sa paggamit ng iba mga sangkap ng alkalina
at tubig. Sa prinsipyo, ang pamamaraan na ito ay magagawa sa isang setting ng laboratoryo na may mga kinakailangang hakbang sa kaligtasan. Kaya, sa kurso ng reaksyon (nagpapatuloy ito sa pag-init at may mga catalista), isang metal oxide at hydrogen ang nabuo. Nananatili lamang ito upang kolektahin ito.
Kumuha ng hydrogen sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng tubig at carbon monoxide
posible lamang sa isang pang-industriya na kapaligiran. Ang carbon dioxide at hydrogen ay nabuo, ang prinsipyo ng kanilang paghihiwalay ay inilarawan sa itaas.
Ang saklaw ng hydrogen generator
Ang H2 ay isang modernong carrier ng enerhiya na aktibong ginagamit sa maraming mga pang-industriya na lugar. Narito ang ilan lamang:
- paggawa ng hydrogen chloride (HC) l;
- paggawa ng gasolina para sa mga rocket launcher;
- paggawa ng amonya;
- pagproseso ng metal at pagputol dito;
- pag-unlad ng mga pataba para sa mga cottage ng tag-init;
- pagbubuo ng nitric acid;
- ang paglikha ng methyl alkohol;
- industriya ng pagkain;
- paggawa ng hydrochloric acid;
- paglikha ng mga warm system ng sahig.
Bilang karagdagan, ang HHO ay naging napaka kapaki-pakinabang sa pang-araw-araw na buhay, kahit na may mga pagpapareserba. Una sa lahat, ginagamit ito para sa mga autonomous na sistema ng pag-init. Bilang karagdagan, ang gas ni Brown ay idinagdag sa gasolina sa pagtatangkang linlangin ang makina at makatipid sa gasolina.
Ang parehong mga kaso ay may kani-kanilang mga kakaibang katangian. Kaya, kapag nag-aayos ng pagpainit sa bahay, kailangan mong isaalang-alang na ang temperatura ng pagkasunog ng HHO ay isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa methane. Sa pagsasaalang-alang na ito, kinakailangan upang bumili ng isang espesyal, mamahaling boiler na may init na lumalaban ng nguso ng gripo. Kung hindi man, ang may-ari at ang kanyang tahanan ay nasa malaking panganib.
ANG IMBENTYON AY MAY sumusunod na mga kalamangan
Ang init na nakuha mula sa oksihenasyon ng mga gas ay maaaring magamit nang direkta sa lugar, at ang hydrogen at oxygen ay nakuha mula sa pagtatapon ng basura singaw at proseso ng tubig.
Mababang pagkonsumo ng tubig kapag bumubuo ng kuryente at init.
Ang simple ng paraan.
Makabuluhang pagtitipid ng enerhiya bilang ginugol lamang ito sa pag-init ng nagsisimula sa itinatag na rehimeng thermal.
Mataas na pagiging produktibo ng proseso, dahil ang paghiwalay ng mga molekula ng tubig ay tumatagal ng ikasampu ng isang segundo.
Ang kaligtasan ng pagsabog at sunog ng pamamaraan, sapagkat sa pagpapatupad nito, hindi na kailangan ng mga lalagyan para sa pagkolekta ng hydrogen at oxygen.
Sa panahon ng pagpapatakbo ng pag-install, ang tubig ay paulit-ulit na nalinis, na ginagawang dalisay na tubig. Tinatanggal nito ang mga sediment at limescale, na nagdaragdag ng buhay ng serbisyo ng pag-install.
Ang pag-install ay gawa sa ordinaryong bakal; maliban sa mga boiler na gawa sa mga steels na lumalaban sa init na may lining at kalasag ng kanilang mga dingding. Iyon ay, hindi kinakailangan ng mga espesyal na mamahaling materyales.
Ang imbensyon ay maaaring makahanap ng aplikasyon sa
industriya sa pamamagitan ng pagpapalit ng hydrocarbon at nuclear fuel sa mga planta ng kuryente ng murang, laganap at environmentally friendly na tubig, habang pinapanatili ang lakas ng mga halaman.
Hydrogen sa bahay: may pakinabang ba
Napansin namin kaagad: hindi kapaki-pakinabang ang paggamit ng isang hydrogen generator upang magpainit ng isang bahay. Gumagastos ka ng mas maraming kuryente na gumagawa ng purong H2 kaysa makakatanggap ka ng enerhiya pagkatapos itong sunugin. Kaya, para sa 1 kW ng init, 2 kW ng kuryente ang ginugol, iyon ay, walang pakinabang. Mas madaling mag-install ng anuman sa mga electric boiler sa bahay.
Upang mapalitan ang 1 litro ng gasolina para sa isang kotse, kakailanganin mo ng 4766 liters ng purong hydrogen o 7150 liters ng oxyhydrogen gas, 1/3 na kung saan ay oxygen. Sa ngayon, kahit na ang pinakamahusay na mga kaisipan sa mundo ay hindi nakabuo ng isang yunit na may kakayahang maghatid ng naturang pagganap.
CLAIM
Paraan para sa paggawa ng hydrogen at oxygen mula sa singaw ng tubig
, kabilang ang pagpasa sa singaw na ito sa pamamagitan ng isang electric field, na nailalarawan sa paggamit nila ng sobrang init ng singaw ng tubig na may temperatura
500 - 550 o C
, dumaan sa isang mataas na boltahe na kasalukuyang kasalukuyang patlang ng kuryente upang ihiwalay ang singaw at ihiwalay ito sa mga hydrogen at oxygen atoms.
Matagal ko nang nais gawin ang isang katulad na bagay. Ngunit ang karagdagang mga eksperimento sa isang baterya at isang pares ng mga electrode ay hindi naabot. Nais kong gumawa ng isang ganap na aparato para sa paggawa ng hydrogen, sa dami upang mapalaki ang isang lobo. Bago gumawa ng isang ganap na aparato para sa electrolysis ng tubig sa bahay, nagpasya akong suriin ang lahat sa modelo.
Ang pangkalahatang pamamaraan ng electrolyzer ay ganito ang hitsura.
Ang modelong ito ay hindi angkop para sa buong araw-araw na paggamit. Ngunit nagawa naming subukan ang ideya.
Kaya't nagpasya akong gumamit ng grapayt para sa mga electrode. Ang isang mahusay na mapagkukunan ng grapayt para sa mga electrodes ay ang kolektor ng trolley bus. Mayroong maraming mga nakahiga sa dulo ng mga hintuan. Dapat tandaan na ang isa sa mga electrode ay babagsak.
Nakita at natapos namin sa isang file. Ang kasidhian ng electrolysis ay nakasalalay sa lakas ng kasalukuyang at ang lugar ng mga electrode.
Ang mga wire ay nakakabit sa mga electrode. Ang mga wire ay dapat na maingat na insulated.
Para sa kaso ng modelo ng electrolyzer, ang mga plastik na bote ay medyo angkop. Ang mga butas ay ginawa sa takip para sa mga tubo at wire.
Ang lahat ay lubusang pinahiran ng sealant.
Ang mga cut-off na leeg ng bote ay angkop para sa pagkonekta ng dalawang lalagyan.
Kailangan nilang pagsamahin nang magkasama at ang seam ay dapat matunaw.
Ang mga mani ay gawa sa mga takip ng bote.
Ang mga butas ay ginawa sa dalawang bote sa ilalim. Ang lahat ay konektado at maingat na puno ng sealant.
Gumagamit kami ng isang 220V network ng sambahayan bilang isang mapagkukunan ng boltahe. Nais kong babalaan ka na ito ay isang mapanganib na laruan. Kaya, kung wala kang sapat na mga kasanayan o may mga pagdududa, mas mabuti na huwag ulitin.Sa network ng sambahayan, mayroon kaming alternating kasalukuyang, para sa electrolysis dapat itong ituwid. Ang isang tulay ng diode ay perpekto para dito. Ang nasa larawan ay hindi sapat na malakas at mabilis na nasunog. Ang pinakamahusay na pagpipilian ay ang Chinese MB156 diode bridge sa isang kaso ng aluminyo.
Napakainit ng tulay ng diode. Kailangan ng aktibong paglamig. Ang isang cooler para sa isang computer processor ay perpekto. Ang isang kantong kahon ng isang angkop na sukat ay maaaring magamit para sa enclosure. Nabenta sa mga produktong elektroniko.
Maraming mga layer ng karton ang dapat ilagay sa ilalim ng tulay ng diode.
Ang mga kinakailangang butas ay ginawa sa takip ng kantong kahon.
Ito ang hitsura ng binuo unit. Ang electrolyzer ay pinalakas mula sa mains, ang fan ay pinalakas ng isang unibersal na mapagkukunan ng kuryente. Ang isang solusyon sa baking soda ay ginagamit bilang isang electrolyte. Narito dapat tandaan na mas mataas ang konsentrasyon ng solusyon, mas mataas ang rate ng reaksyon. Ngunit sa parehong oras, ang pag-init ay mas mataas din. Bukod dito, ang reaksyon ng agnas ng sosa sa katod ay mag-aambag sa pag-init. Ang reaksyong ito ay exothermic. Bilang isang resulta, mabubuo ang hydrogen at sodium hydroxide.
Ang aparato sa larawan sa itaas ay napakainit. Kailangang patayin ito pana-panahon at maghintay hanggang sa lumamig ito. Ang problema sa pag-init ay bahagyang nalutas sa pamamagitan ng paglamig ng electrolyte. Para sa mga ito gumamit ako ng isang tabletop fountain pump. Ang isang mahabang tubo ay tumatakbo mula sa isang bote patungo sa isa pa sa pamamagitan ng isang bomba at isang balde ng malamig na tubig.
Ang kaugnayan ng isyung ito ngayon ay lubos na mataas dahil sa ang katunayan na ang globo ng paggamit ng hydrogen ay labis na malawak, at sa dalisay na porma nito halos hindi ito matatagpuan kahit saan sa kalikasan. Iyon ang dahilan kung bakit maraming mga diskarte ang nabuo na nagpapahintulot sa pagkuha ng gas na ito mula sa iba pang mga compound sa pamamagitan ng mga reaksyong kemikal at pisikal. Tinalakay ito sa artikulo sa itaas.
Pagkuha ng hydrogen at suriin ito para sa kadalisayan
Maaaring makuha ang hydrogen sa pamamagitan ng pagtugon sa sink at hydrochloric acid.
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑
Inilipat ng sink ang hydrogen mula sa mga acid, tulad ng lahat ng mga metal na nakatayo sa serye ng mga voltages sa kaliwa ng hydrogen.
Upang makolekta ang hydrogen sa isang test tube, kailangan mong baligtarin ito, dahil ang hydrogen ay mas magaan kaysa sa hangin at may kaugaliang paitaas. Ang pamamaraang ito ng pagkolekta ng hydrogen ay tinatawag na "paraan ng pag-aalis ng hangin."
Fig. 1. Pagkuha ng hydrogen at pagkolekta nito sa pamamagitan ng pag-aalis ng hangin
Ang test tube ay naipon ng hydrogen, ngunit naglalaman din ito ng hangin, at samakatuwid ay oxygen. Ang hydrogen at oxygen ay mga explosive mixture. Pinapaso namin ang nakolektang hydrogen na may isang maliit na piraso. Ang test tube ay maliit at ang pagsabog ng hydrogen at oxygen ay isang matalim na putok lamang. Ang mas kaunting oxygen sa pinaghalong, mas tahimik ang koton.
Kung ang hydrogen na nakolekta sa test tube ay puro, pagkatapos ay makakarinig kami ng isang mapurol na pop. Ang nasabing hydrogen ay maaaring maapaso.
Paggawa ng hydrogen ng sambahayan
Pagpili ng electrolyzer
Upang makakuha ng isang elemento ng bahay, kailangan mo ng isang espesyal na patakaran ng pamahalaan - isang electrolyser. Maraming mga pagpipilian para sa naturang kagamitan sa merkado, ang mga aparato ay inaalok ng parehong kilalang mga korporasyon ng teknolohiya at maliliit na tagagawa. Mas mahal ang mga branded unit, ngunit mas mataas ang kalidad ng pagbuo.
Ang gamit sa bahay ay maliit at madaling gamitin. Ang mga pangunahing detalye nito ay:
Electrolyzer - ano ito
- repormador;
- sistema ng paglilinis;
- mga fuel cell;
- kagamitan sa tagapiga;
- isang lalagyan para sa pagtatago ng hydrogen.
Ang simpleng tubig sa gripo ay kinuha bilang hilaw na materyal, at ang kuryente ay nagmula sa isang regular na outlet. Ang mga yunit na pinapatakbo ng solar ay nakakatipid sa kuryente.
Ginagamit ang home hydrogen sa mga sistema ng pag-init o pagluluto. At pinayaman din nila ang pinaghalong fuel-air upang madagdagan ang lakas ng mga makina ng kotse.
Paggawa ng isang aparato gamit ang iyong sariling mga kamay
Ito ay kahit na mas mura upang gawin ang aparato sa iyong sarili sa bahay.Ang isang tuyong cell ay parang isang selyadong lalagyan, na binubuo ng dalawang mga plate ng elektrod sa isang lalagyan na may solusyon na electrolytic. Nag-aalok ang World Wide Web ng iba't ibang mga scheme ng pagpupulong para sa mga aparato ng iba't ibang mga modelo:
- na may dalawang mga filter;
- na may itaas o ibaba na pag-aayos ng lalagyan;
- na may dalawa o tatlong mga balbula;
- na may galvanized board;
- sa mga electrode.
Diagram ng aparato ng electrolysis
Hindi mahirap lumikha ng isang simpleng aparato para sa paggawa ng hydrogen. Mangangailangan ito ng:
- sheet stainless steel;
- transparent na tubo;
- mga kabit;
- lalagyan ng plastik (1.5 l);
- filter ng tubig at balbula na hindi bumalik.
Ang aparato ng isang simpleng aparato para sa paggawa ng hydrogen
Bilang karagdagan, kakailanganin ang iba't ibang mga hardware: mga mani, washer, bolts. Ang unang hakbang ay upang i-cut ang sheet sa 16 square square, putulin ang isang sulok mula sa bawat isa sa kanila. Sa kabaligtaran na sulok mula dito, kailangan mong mag-drill ng isang butas para sa bolting ng mga plate. Upang matiyak ang patuloy na kasalukuyang, ang mga plato ay dapat na konektado ayon sa plus - minus - plus - minus scheme. Ang mga bahagi na ito ay nakahiwalay mula sa bawat isa na may isang tubo, at sa koneksyon sa isang bolt at washers (tatlong piraso sa pagitan ng mga plato). Ang 8 plate ay nakalagay sa plus at minus.
Kapag maayos na natipon, ang mga tadyang ng mga plato ay hindi hawakan ang mga electrode. Ang mga naipong bahagi ay ibinaba sa isang lalagyan ng plastik. Sa puntong kung saan ang mga pader ay hawakan, ang dalawang mga butas na tumataas ay ginawa gamit ang mga bolt. Mag-install ng isang balbula sa kaligtasan upang alisin ang labis na gas. Ang mga kabit ay naka-mount sa takip ng lalagyan at ang mga seam ay tinatakan ng silicone.
Pagsubok sa patakaran ng pamahalaan
Upang subukan ang aparato, magsagawa ng maraming mga pagkilos:
Skema sa paggawa ng hydrogen
- Punan ng likido.
- Pagtakip sa isang takip, ikonekta ang isang dulo ng tubo sa angkop.
- Ang pangalawa ay isawsaw sa tubig.
- Kumonekta sa isang mapagkukunan ng kuryente.
Pagkatapos i-plug ang aparato sa isang outlet, pagkatapos ng ilang segundo, mapapansin ang proseso ng electrolysis at pag-ulan.
Ang purong tubig ay walang magandang kondaktibidad sa kuryente. Upang mapabuti ang tagapagpahiwatig na ito, kailangan mong lumikha ng isang electrolytic solution sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang alkali - sodium hydroxide. Ito ay matatagpuan sa mga compound ng paglilinis ng tubo tulad ng nunal.
Mga pamamaraan para sa paggawa ng hydrogen
Ang hydrogen ay isang walang kulay at walang amoy na sangkap ng gas na may density na 1/14 na may kaugnayan sa hangin. Sa isang libreng estado, ito ay bihirang. Kadalasan ang hydrogen ay pinagsama sa iba pang mga sangkap ng kemikal: oxygen, carbon.
Ang produksyon ng hydrogen para sa pang-industriya na pangangailangan at power engineering ay isinasagawa ng maraming mga pamamaraan. Ang pinakatanyag ay:
- electrolysis ng tubig;
- paraan ng konsentrasyon;
- mababang kondensasyon ng mababang temperatura;
- adsorption.
Ang hydrogen ay maaaring ihiwalay hindi lamang mula sa mga compound ng gas o tubig. Ang hydrogen ay ginawa sa pamamagitan ng paglalantad ng kahoy at karbon sa mataas na temperatura, pati na rin sa pamamagitan ng pagproseso ng biowaste.
Ang atomic hydrogen para sa power engineering ay nakuha gamit ang pamamaraan ng thermal dissociation ng isang molekular na sangkap sa isang wire na gawa sa platinum, tungsten o palladium. Ito ay pinainit sa isang hydrogen na kapaligiran sa ilalim ng presyon ng mas mababa sa 1.33 Pa. At ginagamit din ang mga elemento ng radioactive upang makakuha ng hydrogen.
Thermal dissociation
Paraan ng electrolysis
Ang pinakasimpleng at pinakatanyag na pamamaraan ng ebolusyon ng hydrogen ay ang electrolysis ng tubig. Pinapayagan ang paggawa ng praktikal na purong hydrogen. Ang iba pang mga pakinabang ng pamamaraang ito ay:
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng electrolysis hydrogen generator
- pagkakaroon ng mga hilaw na materyales;
- pagtanggap ng isang elemento sa ilalim ng presyon;
- ang kakayahang i-automate ang proseso dahil sa kakulangan ng gumagalaw na mga bahagi.
Ang pamamaraan para sa paghahati ng isang likido sa pamamagitan ng electrolysis ay ang reverse ng pagkasunog ng hydrogen. Ang kakanyahan nito ay sa ilalim ng impluwensya ng direktang kasalukuyang, ang oxygen at hydrogen ay inilabas sa mga electrode na nahuhulog sa isang may tubig na solusyon sa electrolyte.
Ang isang karagdagang kalamangan ay itinuturing na ang paggawa ng mga by-product na may halagang pang-industriya.Samakatuwid, isang malaking halaga ng oxygen ang kinakailangan upang ma-catalyze ang mga teknolohikal na proseso sa sektor ng enerhiya, linisin ang mga katawan ng lupa at tubig, at itapon ang basura ng sambahayan. Ang mabibigat na tubig na nakuha sa panahon ng electrolysis ay ginagamit sa power engineering sa mga nuclear reactor.
Produksyon ng hydrogen sa pamamagitan ng konsentrasyon
Ang pamamaraang ito ay batay sa paghihiwalay ng isang elemento mula sa mga mixture ng gas na naglalaman nito. Kaya, ang pinakamalaking bahagi ng sangkap na ginawa ng pang-industriya ay nakuha gamit ang pag-aayos ng singaw ng mitein. Ang hydrogen na nakuha sa prosesong ito ay ginagamit sa enerhiya, pagpino ng langis, mga industriya ng rocket-building, pati na rin para sa paggawa ng mga nitrogen fertilizers. Ang proseso ng pagkuha ng H2 ay isinasagawa sa iba't ibang paraan:
- maikling-ikot;
- cryogenic;
- lamad.
Ang huling pamamaraan ay isinasaalang-alang ang pinaka mabisa at mas mura.
Mababang kondensasyon ng mababang temperatura
Ang pamamaraang ito ng pagkuha ng H2 ay binubuo sa malakas na paglamig ng mga gas na compound sa ilalim ng presyon. Bilang isang resulta, nabago ang mga ito sa isang dalawang-yugto na sistema, na kasunod na pinaghihiwalay ng isang separator sa isang likidong sangkap at isang gas. Ginagamit ang Liquid media para sa paglamig:
- tubig;
- liquefied ethane o propane;
- likidong ammonia.
Ang pamamaraang ito ay hindi kasingdali ng tunog nito. Hindi posible na malinis na paghiwalayin ang mga gas na hydrocarbon nang sabay-sabay. Ang ilan sa mga sangkap ay aalis na may gas na kinuha mula sa paghihiwalay na kompartimento, na hindi matipid. Maaaring malutas ang problema sa pamamagitan ng malalim na paglamig ng hilaw na materyal bago maghiwalay. Ngunit nangangailangan ito ng maraming lakas.
Sa modernong mga system ng mababang temperatura na pampalapot, ang mga haligi ng demethanization o deethanization ay karagdagan na ibinigay. Ang yugto ng gas ay tinanggal mula sa huling yugto ng paghihiwalay, at ang likido ay ipinadala sa haligi ng paglilinis na may isang stream ng hilaw na gas pagkatapos ng init na palitan.
Paraan ng Adsorption
Sa panahon ng adsorption, upang palabasin ang hydrogen, ginagamit ang adsorbents - mga solido na sumisipsip ng mga kinakailangang bahagi ng pinaghalong gas. Ang activated carbon, silicate gel, zeolites ay ginagamit bilang adsorbents. Upang maisakatuparan ang prosesong ito, ginagamit ang mga espesyal na aparato - mga cyclic adsorber o molecular sieves. Kapag ipinatupad sa ilalim ng presyon, ang pamamaraang ito ay makakakuha ng 85 porsyento na hydrogen.
Kung ihinahambing namin ang adsorption sa mababang kondensasyon ng temperatura, maaari nating tandaan ang isang mas mababang materyal at gastos sa pagpapatakbo ng proseso - sa average, ng 30 porsyento. Ang hydrogen ay ginawa ng adsorption para sa power engineering at gamit ang mga solvents. Pinapayagan ng pamamaraang ito ang pagkuha ng 90 porsyento ng H2 mula sa pinaghalong gas at pagkuha ng pangwakas na produkto na may konsentrasyong hydrogen na hanggang sa 99.9%.