Výroba vodíka

Vodík sa široko používa v rôznych priemyselných odvetviach: pri syntéze chlorovodíka, amoniaku (amoniak sa ďalej používa na výrobu dusíkatých hnojív), pri anilíne a pri výrobe náterov, keď sa zotavuje z rúd neželezných kovov. V potravinárskom priemysle sa používa na výrobu náhrad tuku živočíšneho pôvodu (margaríny). V súvislosti s uvedeným aktuálnym problémom je výroba vodíka v priemyselných podmienkach.

Tento plyn sa považuje za budúci nosič energie, pretože je obnoviteľný, pri spaľovaní nevytvára CO 2 "skleníkový plyn", pri spaľovaní dodáva veľké množstvo energie na jednotku hmotnosti a ľahko sa premieňa na elektrickú energiu z palivových článkov.

V laboratórnych podmienkach sa najčastejšie získava vodík redukciou kovmi, ktoré stoja vľavo v elektrochemickej sérii napätí, z vody a kyselín:
Zn + lHCl = ZnCl2 + H2 ↑: AH <0
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2 ↑: AH <0.

V priemysle dochádza k produkcii vodíka, hlavne spracovaním prírodných a súvisiacich plynov.

1. Premena metánu. Spôsob spočíva v interakcii metánu s vodnou parou pri 800 - 900 ° C: CH4 + H20 = CO ↑ + 3H2 ↑; ΔH> 0. Okrem toho sa používa proces čiastočnej oxidácie uhľovodíkov s kyslíkom v prítomnosti vodnej pary: 3CH4 + O2 + H20 = 3CO + 7H . Tieto metódy nakoniec stratia význam, pretože zásoby uhľovodíkov sú vyčerpané.

2. Biohydrogen môže byť získaný z morských rias v bioreaktore. Koncom deväťdesiatych rokov bolo zistené, že ak by boli morské riasy zbavené síry, prešli by z produkcie kyslíka, t.j. normálnej fotosyntézy, na výrobu vodíka. Biohydrogen sa môže vyrábať aj v bioreaktoroch, pričom sa okrem rias používa aj domový odpad. Tento proces je spôsobený baktériami, ktoré absorbujú uhľovodíky a produkujú vodík a CO2.

3. Hlboké chladenie koksárenského plynu. Počas procesu koksovania uhlia sa získavajú tri frakcie: tuhá - koks, tekutý - decht - a plynný, obsahujúci okrem uhľovodíkov aj molekulárny vodík (približne 60%). Táto frakcia je podrobená veľmi hlbokému chladeniu po ošetrení špeciálnou látkou, ktorá umožňuje oddeliť vodík od nečistôt.

4. Výroba vodíka z vody pomocou elektrolýzy je metóda, ktorá poskytuje najčistejšie vodík: 2H2O → elektrolýzu → 2H2 + O.

5. Konverzia uhlíka. Najprv sa vytvára vodný plyn, keď vodná para prechádza horúcim koksom: C + H20 = CO ↑ + H₂ ↑; ΔH> 0, ktorý sa potom prefiltruje v zmesi s vodnou parou nad katalyzátorom zahriatym na 400 ± 500 ° C s Fe20 . Existuje interakcia oxidu uhoľnatého (II) a vodnej pary: CO + H20 + (H2) = C02 + 2H2 ↑; ΔH> 0.

6. Výroba vodíka konverziou oxidu uhoľnatého (CO) na základe jedinečnej reakcie s použitím fotosyntetických purpurových baktérií (jednobunkové mikroorganizmy so zvláštnou červenou alebo ružovou farbou, ktorá je spojená s prítomnosťou fotosyntetických pigmentov). Tieto baktérie vylučujú vodík ako výsledok konverznej reakcie: CO + H 2 O → C02 + H .

Tvorba vodíka pochádza z vody, reakcia nevyžaduje vysoké teploty a osvetlenie. Proces prebieha pri temnej teplote miestnosti.

Dôležitým priemyselným významom v dnešných dňoch je vývoj vodíka z plynov vzniknutých pri spracovaní ropy.

Avšak mnohí nevedia, že je možné vyrábať vodík doma. Na tieto účely sa môže použiť reakcia roztoku alkalického kovu a hliníka. Vezmite pololitrovú sklenenú fľašu, zátku s otvorom, plynové potrubie, 10 g síranu meďnatého, 20 g soli, 10 g hliníka, 200 g vody, balón.

Pripravíme roztok síranu meďnatého: na 100 g vody pridáme 10 g síranu meďnatého.

Pripravíme soľanku: na 100 g vody pridáme 20 g soli.

Riešenia sú zmiešané. Výsledná zmes sa pridá do hliníka. Keď sa vo fľaši objavila biela suspenzia, pripevníme guľôčku na tubu a naplníme ju vyvíjaným vodíkom.

Venujte pozornosť! Táto skúsenosť by sa mala vykonávať iba na otvorenom priestranstve. Je potrebné regulovať teplotu, pretože reakcia nastáva pri uvoľnení tepla a môže sa dostať mimo kontroly.

Malo by sa tiež pamätať na to, že vodík, ak je zmiešaný so vzduchom, tvorí výbušnú zmes, ktorá sa nazýva rýpací plyn (dve časti vodíka a jedna časť kyslíka). Ak je takáto zmes zapálená, exploduje.