Producerea de hidrogen

Hidrogenul este utilizat pe scară largă în diferite ramuri ale industriei: în sinteza de acid clorhidric, amoniac (se utilizează amoniac suplimentar pentru producția de îngrășăminte cu azot), în fabricarea de anilină, în recuperarea minereurilor de metale neferoase. În industria alimentară se folosește pentru a produce înlocuitori ai grăsimilor animale (margarine). În legătură cu problema tematică menționată mai sus este producția de hidrogen în condiții industriale.

Acest gaz este considerat ca un purtător de energie în viitor, deoarece este o regenerabilă, nu emite „gaze cu efect de seră“ CO₂ în timpul arderii, produce o cantitate mare de energie pe unitatea de greutate în procesul de ardere și este ușor transformată în energie electrică celulele de combustibil.

În condiții de laborator, cel mai adesea, hidrogenul este obținut prin reducerea metalelor, care stau la stânga seriei electrochimice de solicitări, din apă și acizi:
Zn + 1HCI = ZnCl2 + H2uarr-: Delta-H <0
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2uarr-: Delta-H <0.

În industrie, producția de hidrogen se produce în principal prin prelucrarea gazelor naturale și asociate.

1. Conversia metanului. Procedeul constă în reacția metanului cu vapori de apă la 800 - 900 ° C: CH₄ + H₂O = COuarr- + 3H₂uarr-- Delta-H> 0. În același timp, se utilizează procesul de oxidare parțială a hidrocarburilor cu oxigen în prezența vaporilor de apă: 3CH4 + O2 + H20 = 3CO + 7H4. Aceste metode își vor pierde în cele din urmă importanța, deoarece rezervele de hidrocarburi sunt epuizate.

2. Biohidrogenul poate fi obținut din alge marine într-un bioreactor. La sfârșitul anilor 1990 sa descoperit că, dacă algele de alge ar fi lipsite de sulf, ar trece de la producerea de oxigen, adică fotosinteza normală, la producția de hidrogen. Biohidrogenul poate fi, de asemenea, produs în bioreactoare, utilizând, pe lângă alge, și deșeurile menajere. Procesul se datorează bacteriilor care absorb hidrocarburi și produc hidrogen și CO2.

3. Răcirea profundă gaz de cocserie. În timpul procesului de cocsificare a cărbunelui se obțin trei fracții: cocs solid, gudron de cărbune lichid și gazos, conținând, în plus față de hidrocarburi, hidrogen molecular (circa 60%). Această fracțiune este supusă răcirii super-adânci după ce este tratată cu o substanță specială, ceea ce face posibilă separarea hidrogenului de impurități.

4. Producerea de hidrogen din apă folosind electroliza este metoda care dă cel mai pur hidrogen: 2H20 → electroliză → 2H2 + O.

5. Conversia carbonului. Mai întâi, se produce un gaz de apă, prin trecerea vaporilor de apă printr-un cocs fierbinte: C + H20 = COuarr + H ^ Delta-H> 0, care este apoi trecut într-un amestec cu vapori de apă peste un catalizator încălzit la 400 - 500 ° C cu Fe2O3. Există interacțiuni monoxid de carbon (II) și vaporii de apă: CO + H20 + (H2) = C02 + 2H2u- Delta-H> 0.

6. Producția de hidrogen prin conversie monoxid de carbon (CO), bazat pe o reactie unica de bacterii fotosintetice violet (microorganisme unicelulare de culoare roșie sau roz originale, care este asociat cu prezența pigmenților fotosintetici). Aceste bacterii secretă hidrogen ca rezultat al reacției de conversie: CO + H 2 O → CO 2 + H 2.

Formarea hidrogenului provine din apă, reacția nu necesită temperaturi ridicate și iluminare. Procesul are loc la temperatura camerei în întuneric.

O importantă importanță industrială în zilele noastre este evoluția hidrogenului din gazele formate în timpul procesării petrolului.

Cu toate acestea, mulți nu știu că este posibil să se obțină hidrogen la domiciliu. În aceste scopuri, se poate folosi reacția unei soluții de alcalii și aluminiu. Luați o sticlă de sticlă de jumătate de litru, un dop cu gaură, o conductă de gaz, 10 g de sulfat de cupru, 20 g de sare, 10 g de aluminiu, 200 g de apă, un balon.

Se prepară o soluție de sulfat de cupru: pentru 100 g de apă se adaugă 10 g de sulfat de cupru.

Se prepară saramura: se adaugă 100 g de apă la 20 g de sare.

Amestecurile sunt amestecate. Se adaugă la amestecul rezultat din aluminiu. După apariția unei suspensii albe în sticlă, atașăm o bilă la tub și umplem-o cu hidrogenul evoluat.

Fiți atenți! Această experiență este necesară numai în aer liber. Controlul temperaturii este obligatoriu, deoarece reacția are loc cu eliberarea căldurii și poate ieși din control.

De asemenea, trebuie avut în vedere că hidrogenul, dacă este amestecat cu aer, formează un amestec exploziv, numit gaz de zgomot (două părți de hidrogen și o parte a oxigenului). Dacă un astfel de amestec este aprins, acesta va exploda.