Produksjon av hydrogen

Hydrogen er mye brukt i en rekke næringer: Ved syntese av hydrogenklorid blir ammoniakk (ammoniakk ytterligere brukt til produksjon av nitrogengjødsel), i anilin og maling, når det gjenvinnes fra ikke-jernholdige metallmalmer. I næringsmiddelindustrien brukes den til å produsere dyrefettsubstitutter (margariner). I forbindelse med det ovennevnte aktuelle problemet er produksjon av hydrogen i industrielle forhold.

Denne gassen betraktes som en fremtidig energibærer fordi den er fornybar, gir ikke ut "klimagass" CO₂ under forbrenning, gir en stor mengde energi per vektenhet i forbrenningsprosessen og blir lett omgjort til elektrisitet av brenselceller.

Under laboratoriebetingelser oppnås man oftest hydrogen ved reduksjon av metaller som står til venstre i den elektrokemiske serien av spenninger, fra vann og syrer:
Zn + 1 HCl = ZnCl2 + H2 ↑: ΔH <0
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2 ↑: ΔH <0.

I industrien skjer hydrogenproduksjonen hovedsakelig ved behandling av naturlige og tilhørende gasser.

1. Konvertering av metan. Prosessen består i samspillet mellom metan og vanndamp ved 800 - 900 ° C: CH4 + H20 = CO ↑ + 3H2 ↑; ΔH> 0. I tillegg benyttes prosessen med delvis oksydasjon av hydrokarboner med oksygen i nærvær av vanndamp: 3CH4 + 02 + H20 = 3CO + 7H . Disse metodene vil etter hvert miste sin betydning, da hydrokarbonreserver er utarmet.

2. Biohydrogen kan fås fra tang i en bioreaktor. På slutten av 1990-tallet ble det oppdaget at hvis sjø ble fratatt svovel, ville de bytte fra å produsere oksygen, dvs. normal fotosyntese, til hydrogenproduksjon. Biohydrogen kan også produseres i bioreaktorer, ved bruk av, i tillegg til alger, husholdningsavfall. Prosessen skyldes bakterier som absorberer hydrokarbonet, og produserer hydrogen og CO2.

3. Dyp avkjøling av koksovnsgass. Under koking av kull oppnås tre fraksjoner: fastkoks, flytende kulltær og gassformig, som i tillegg til hydrokarboner inneholder molekylært hydrogen (ca. 60%). Denne fraksjonen blir utsatt for super dyp kjøling etter å ha blitt behandlet med en spesiell substans, som gjør det mulig å skille hydrogen fra urenheter.

4. Produksjon av hydrogen fra vann ved hjelp av elektrolyse er metoden som gir den reneste hydrogen: 2H20 → elektrolyse → 2H2 + O.

5. Konvertering av karbon. Først produseres en vanngass når vanndamp passerer gjennom en varm koks: C + H2O = CO ↑ + H2 ↑; ΔH> O, som deretter føres i en blanding med vanndamp over en katalysator oppvarmet til 400 ± 500 ° C med Fe20 . Det er interaksjon mellom karbonmonoksyd (II) og vanndamp: CO + H20 + (H2) = CO2 + 2H2 ↑; ΔH> 0.

6. Hydrogenproduksjon ved omdannelse av karbonmonoksid (CO), basert på en unik reaksjon ved bruk av fotosyntetiske lilla bakterier (unikellulære mikroorganismer med en spesiell rød eller rosa farge som er forbundet med tilstedeværelsen av fotosyntetiske pigmenter). Disse bakteriene utskiller hydrogen som et resultat av konverteringsreaksjonen: CO + H20 → CO2 + H .

Dannelsen av hydrogen kommer fra vann, reaksjonen krever ikke høye temperaturer og belysning. Prosessen foregår ved romtemperatur i mørket.

En viktig industriell betydning i våre dager er utviklingen av hydrogen fra gasser dannet under bearbeiding av olje.

Imidlertid vet mange ikke at det er mulig å produsere hydrogen hjemme. For disse formål kan man bruke reaksjonen av en oppløsning av alkali og aluminium. Ta en halv liters glassflaske, en stopper med et hull, et gassrør, 10 g kobbersulfat, 20 g salt, 10 g aluminium, 200 g vann, en ballong.

Vi lager en løsning av kobbersulfat: for 100 g vann legger vi til 10 g kobbersulfat.

Vi forbereder saltlake: for 100 g vann legger vi til 20 g salt.

Løsningene er blandet. Tilsett den resulterende blandingen til aluminium. Etter at den hvite suspensjonen dukket opp i flasken, legger vi en ball til røret og fyller den med utviklet hydrogen.

Vær oppmerksom! Denne erfaringen skal kun utføres i friluft. Det er nødvendig å kontrollere temperaturen, siden reaksjonen oppstår med varmeutslipp og kan komme ut av kontroll.

Det skal også huskes at hydrogen, dersom det blandes med luft, danner en eksplosiv blanding, som kalles en rattlende gass (to deler hydrogen og en del oksygen). Hvis en slik blanding er satt i brann, vil den eksplodere.