Производство на водород

Водородът се използва широко в различни отрасли: при синтеза на хлороводород, амоняк (амоняк се използва допълнително за производството на азотни торове), в анилин и боядисване, когато се възстановява от руди на цветни метали. В хранително-вкусовата промишленост се използва за производство на заместители на животинска мазнина (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 на горивни клетки.

При лабораторни условия най-често водородът се получава чрез редукция от метали, които стоят вляво в електрохимичната серия от напрежения, от вода и киселини:
Zn + 1НС1 = ZnCl2 + H2 ↑: AH <0
2Na + 2HOH = 2NaOH + Н2 ↑: AH <0.

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

1. Преобразуване на метана. Процесът се състои в взаимодействието на метан с водна пара при 800 - 900 ° С: CH4 + H20 = CO ↑ + 3H2 ↑; АН> 0. В допълнение, се използва процес на частично окисляване на въглеводороди с кислород в присъствието на водна пара: 3CH4 + O2 + H20 = 3CO + 7Н . 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 открито, че ако водораслите са били лишени от сяра, те биха преминали от производството на кислород, т.е. нормалната фотосинтеза, до производството на водород. Биохидрогенът може да се произвежда и в биореактори, като се използват, освен водораслите, битови отпадъци. Процесът се дължи на бактериите, които абсорбират въглеводорода и произвеждат водород и СО2.

3. Дълбоко охлаждане на газ от коксовата пещ. По време на процеса на коксуване на въглища се получават три фракции: твърдо - 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 специална субстанция, което прави възможно отделянето на водород от примесите.

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

5. Преобразуване на въглерода. Първо, се получава воден газ, когато водните пари преминават през гореща кокс: C + H20 = CO ↑ + H₂ ↑; АН> 0, който след това се прекарва в смес с водна пара върху катализатор, загрят до 400 ± 500 ° С с Fe2O . Има взаимодействие на въглероден оксид (II) и водни пари: CO + H 2 O + (H 2) = C02 + 2H 2 ↑; АН> 0.

6. Производство на водород чрез преобразуване на въглероден оксид (CO), базирано на уникална реакция, използваща фотосинтетични лилави бактерии (едноклетъчни микроорганизми със специфичен червен или розов цвят, който е свързан с наличието на фотосинтетични пигменти). Тези бактерии отделят водород в резултат на реакцията на преобразуване: CO + H 2 O → C02 + H .

Образуването на водород произлиза от водата, реакцията не изисква високи температури и осветление. Процесът се извършва при 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 произвеждат водород вкъщи. 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: за 100 g вода се добавят 20 g сол.

Разтворите са смесени. Добавете получената смес към алуминий. След като бялата суспензия се появи в бутилката, прикрепваме топката към епруветката и я запълваме с еволюиран водород.

Обърнете внимание! Този опит трябва да се извършва само на открито. Необходимо е да се контролира температурата, тъй като реакцията възниква при отделянето на топлина и може да излезе извън контрол.

Също така трябва да се има предвид, 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.