Производство на водород

Водородът се използва широко в широк кръг индустрии: в синтеза на хлороводород, амоняк (амоняк се използва допълнително за производството на азотни торове), в производството на анилин и боя, когато се възстановява от руди на цветни метали. В хранителната промишленост се използва за производство на заместители на животински мазнини (маргарини). Във връзка с гореспоменатия актуален въпрос е производството на водород в индустриални условия.

Този газ се счита за бъдещ носител на енергия, тъй като той е възобновяем, не отделя "парникови газове" CO₂ по време на горенето, дава голямо количество енергия на единица тегло в процеса на изгаряне и лесно се превръща в електричество горивни клетки.

При лабораторни условия най-често водородът се получава чрез редукция с метали, които стоят отляво на електрохимичната серия от напрежения, от вода и киселини:
Zn + 1НС1 = ZnCl2 + H2uarr-: Делта-Н <0
2Na + 2HOH = 2NaOH + Н2уар-: Делта-Н <0.

В промишлеността производството на водород се извършва главно чрез преработка на природни и свързани с тях газове.

1. Превръщане на метан. Процесът се състои в взаимодействието на метан с водна пара при 800-900 ° С: CH4 + H20 = COuarr- + 3H2u- Delta-H> 0. Наред с това се използва процес на частично окисляване на въглеводороди с кислород в присъствието на водна пара: 3CH4 + O2 + H20 = 3CO + 7H4. Тези методи в крайна сметка ще загубят значението си, тъй като резервите от въглеводороди са изчерпани.

2. Биохидроген може да бъде получен от водорасли в биореактор. В края на 90-те години беше установено, че ако морските водорасли са лишени от сяра, те ще преминат от производството на кислород, т.е. нормалната фотосинтеза, до производство на водород. Биохидрогенът може да се произвежда и в биореактори, като се използват, освен водораслите, битови отпадъци. Процесът се дължи на бактерии, които абсорбират въглеводороди и произвеждат водород и СО2.

3. Дълбоко охлаждане кокс газ. По време на процеса на коксуване на въглища се получават три фракции: твърд - кокс, течен - каменовъглен катран - и газообразен, съдържащ в допълнение към въглеводородите молекулярен водород (около 60%). Тази фракция се подлага на супер дълбоко охлаждане, след като се обработва със специално вещество, което прави възможно отделянето на водород от примесите.

4. Производство на водород от водата, използвайки електролиза, е методът, който дава най-чистия водород: 2H2O → електролиза → 2H2 + O.

5. Преобразуване на въглерода. Първо, се получава воден газ чрез преминаване на водни пари през горещ кокс: C + H 2 O = COuarr + H₂uarr - Delta-H> 0, която след това се прекарва в смес с водна пара върху катализатор, загрят до 400 - 500 ° С с Fe2O3. Има взаимодействие въглероден моноксид (II) и водна пара: СО + Н2О + (Н2) = СОг + 2Н2у- Delta-H> 0.

6. Производство на водород чрез преобразуване въглероден моноксид (CO), на базата на уникална реакция, използваща фотосинтетични лилави бактерии (едноклетъчни микроорганизми със специфичен червен или розов цвят, която е свързана с наличието на фотосинтетични пигменти). Тези бактерии отделят водород в резултат на реакцията на преобразуване: CO + H 2 O → CO 2 + H 2.

Образуването на водород произтича от водата, реакцията не изисква високи температури и осветление. Процесът се извършва на стайна температура на тъмно.

Важно важно индустриално значение в наши дни е еволюцията на водорода от газовете, образувани по време на преработката на нефт.

Мнозина обаче не знаят, че е възможно да се получи водород у дома. За тези цели може да се използва реакцията на разтвор на алкали и алуминий. Вземете половин литрова стъклена бутилка, запушалка с отвор, тръба за газ, 10 g меден сулфат, 20 g сол, 10 g алуминий, 200 g вода, балон.

Приготвяме разтвор на меден сулфат: за 100 g вода се добавят 10 g меден сулфат.

Приготвяме саламурата: добавете 100 g вода към 20 g сол.

Смесите се смесват. Добавете към получената смес от алуминий. След като в бутилката се появи бяла каша, прикрепваме топката към епруветката и я запълваме с еволюирания водород.

Обърнете внимание! Този опит е необходим само на открито. Контролът на температурата е задължителен, тъй като реакцията възниква при отделяне на топлина и може да излезе извън контрол.

Също така трябва да се помни, че водородът, ако е смесен с въздух, образува експлозивна смес, която се нарича дразнещ газ (две части водород и една част кислород). Ако такава смес се запали, тя ще избухне.