Výroba vodíku

Vodík je široce používán v různých odvětvích průmyslu: při syntéze chlorovodíku, amoniaku (amoniak se dále používá pro výrobu dusíkatých hnojiv), při výrobě anilinu, při získávání neželezných kovových rud. V potravinářském průmyslu se používá k výrobě náhražek živočišných tuků (margarínů). V souvislosti s výše uvedeným tématem je výroba vodíku v průmyslových podmínkách.

Tento plyn je považován za nosič energie v budoucnosti, protože se jedná o obnovitelné zdroje, není při spalování emitovat „skleníkový plyn“ oxidu uhličitého, produkuje velké množství energie na jednotku hmotnosti ve spalovacím procesu a je snadno převeden na elektřinu palivové články.

V laboratorních podmínkách se nejčastěji získává vodík redukcí z kovů, které stojí vlevo od elektrochemické řady napětí, z vody a kyselin:
Zn + lHCl = ZnCl2 + H2uarr-: Delta-H <0
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2uarr-: Delta-H <0.

V průmyslu vzniká výroba vodíku především zpracováním přírodních a sdružených plynů.

1. Přechod methanu. Proces spočívá v interakci methanu s vodní párou při teplotě 800 - 900 ° C: CH4 + H20 = COuarr- + 3H2u- Delta-H> 0. Spolu s tím se používá postup částečné oxidace uhlovodíků s kyslíkem v přítomnosti vodní páry: 3CH4 + O2 + H20 = 3CO + 7H4. Tyto metody nakonec ztratí význam, protože zásoby uhlovodíků jsou vyčerpány.

2. Biohydrogen lze získat z mořských řas v bioreaktoru. V pozdních devadesátých letech bylo zjištěno, že pokud by mořské řasy byly zbaveny síry, přešli z výroby kyslíku, tj. Normální fotosyntézy, na výroba vodíku. Biohydrogen může být také vyráběn v bioreaktorech, a to s využitím řas, domácího odpadu. Tento proces je způsoben bakteriemi, které absorbují uhlovodíky a produkují vodík a CO2.

3. Hluboké chlazení koksárenský plyn. V procesu koksovatelného uhlí připraví tři frakce: - pevný koks, tekutý - dehet - a plyn obsahující, kromě uhlovodíků, molekulární vodík (asi 60%). Tato frakce se podrobí velmi hlubokému chlazení po ošetření speciální látkou, která umožňuje oddělení vodíku od nečistot.

4. Výroba vodíku z vody pomocí elektrolýzy je metoda, která poskytuje nejčistší vodík: 2H2O → elektrolýzu → 2H2 + O.

5. Konverze uhlíku. Nejprve se vyrábí vodní plyn, který prochází vodní párou horkým koksem: C + H 2 O = COuarr- + H₂uarr - Delta-H> 0, který se pak vnese do směsi s vodní parou nad katalyzátorem ohřátým na 400 až 500 ° C Fe2O3. Existuje interakce oxid uhelnatý (II) a vodní páry: CO + H 2 O + (H 2) = C02 + 2H2u- Delta-H> 0.

6. Výroba vodíku konverzí oxid uhelnatý (CO), založený na jedinečné reakce fialové fotosyntetických bakterií (jednobuněčných mikroorganismů původní červené nebo růžové barvy, která je spojena s přítomností fotosyntetických pigmentů). Tyto bakterie vylučují vodík jako výsledek konverzní reakce: CO + H 2 O → C02 + H 2.

Tvorba vodíku pochází z vody, reakce nevyžaduje vysoké teploty a osvětlení. Proces probíhá při pokojové teplotě ve tmě.

Důležitým průmyslovým významem v dnešní době je vývoj vodíku z plynů vzniklých při zpracování ropy.

Mnozí však nevědí, že je možné získat doma vodík. Pro tyto účely lze použít reakci roztoku alkalického a hliníku. Vezměte pololitrovou skleněnou lahvičku, zátku s otvorem, plynové potrubí, 10 g síranu měďnatého, 20 g soli, 10 g hliníku, 200 g vody, balón.

Připravíme roztok síranu měďnatého: na 100 g vody přidáme 10 g síranu měďnatého.

Připravíme slanou vodu: přidáme 100 g vody na 20 g soli.

Směsi jsou smíchány. Přidejte do výsledné směsi hliníku. Po vyjmutí bílé suspenze do láhve přiložíme kouli na trubku a naplníme ji uvolněným vodíkem.

Dávejte pozor! Tato zkušenost je nutná pouze v přírodě. Regulace teploty je povinná, protože reakce nastává při uvolňování tepla a může se dostat mimo kontrolu.

Mělo by se také pamatovat na to, že vodík, pokud je smíchán se vzduchem, vytváří výbušnou směs, která se nazývá chrastění plynu (dvě části vodíku a jedna část kyslíku). Pokud je taková směs zapálena, exploduje.