Как называется прибор для получения водорода

Представьте себе, человек включает в сеть прибор, опускает его в колбу с водой и по всему дому загораются лампочки, работают электроплита и стиральная машина. И в результате работы прибора отходами является вода, которую завтра вновь можно использовать. Фантастика? Не совсем. В мировых лабораториях ученые работают над получением альтернативного топлива. И водородное топливо — одно из наиболее перспективных в этом плане.

19 августа 2019
Поделитесь в соц.сетях
У нас появился новый формат! Теперь статью можно прослушать

Сейчас, когда вещества окружающего мира разложены на атомы, а человек стремится заглянуть внутрь ядра, водород и другие газы хорошо изучены. Древние алхимики, из-за невидимости газов, не учитывали участие воздуха в проводимых реакциях. И только со временем к ученым пришло понимание, что воздушные газы — полноценные участники химических реакций, и без их исследования картина мира будет неполной.

У истоков завтрашних изобретений стоят исследования ученых XVI-XVII вв и теория о флогистоне — некой горючей субстанции, что улетучивается из веществ при горении, смешивается с воздухом и не может быть выделена из него.

В 1703 году теория флогистона описана немецким ученым Георгом Шталем для объяснения процессов горения, восстановления и обжига.

Первооткрывателем водорода считают, Генри Кавендиша, который подробно исследовал вещество, названное им «горючий воздух». Профиль ученого можно увидеть на странице 72 учебника «Химия 8 класс» под редакцией Н.Е.Кузнецовой. Более точных портретов ученого к сожалению не осталось. Современники описывали его как очень скромного и странного человека.

Лавуазье во второй половине восемнадцатого века осуществили водный синтез водорода с помощью горячего железа, что доказало присутствие водорода в составе воды.

Водород (Hydrogenium) — рождающий воду. Обозначается латинской литерой Н. Вселенная на 75% состоит из водорода, и на остальные 93 природных элемента, присутствующих в таблице Менделеева приходятся остальные 25%. На Земле — его позиция скромнее, девятый по распространенности. Водород входит в состав воды, благодаря круговороту которой поддерживается жизнь на земле.

Физические свойства водорода

  • газообразное вещество;
  • не обладает цветом,
  • не ощутим вкусовыми и обонятельными рецепторами человека ( NB! Помним, что пробовать в лаборатории ничего нельзя!)
  • кипит и плавится при отрицательных температурах. (-252,6 0С и -259,2 0С соответственно);
  • в сравнении с воздухом, водород легче практически в 14 раз;
  • из-за неполярности молекулы Н2, водород плохо растворим в воде,
  • некоторые металлы (палладий) могут абсорбировать атомарный водород с образованием гидридов металлов..

Если внимательно посмотреть на Периодическую таблицу Д.И.Менделеева на последнем форзаце учебника «Химия 8 класс» под редакцией Н.Е.Кузнецовой можно заметить что водород есть и в первой группе и в седьмой. Такое расположение обусловлено тем, что в одних условиях водород -донор электрона и реагирует как металл, а в других акцептор электрона и проявляет свойства неметаллов.

Аппарат Киппа. Получение водорода. Химия – просто.

Исследование одного экспоната. «Аппарат Киппа»

 Яковлева Надежда Валентиновна

Побывав на экскурсии в музее Санкт-Петербургской академии постдипломного педагогического образования (СПб АППО), ученик 8 класса задумался, почему аппарат для получения газообразного водорода называется аппаратом Киппа. Кто такой Кипп? Для чего можно использовать этот аппарат?

Скачать:

ВложениеРазмер
Microsoft Office document iconПроект «Аппарат Киппа»95.5 КБ
Office presentation iconПрезентация к проекту «Аппарат Киппа». Часть 12.82 МБ
Office presentation iconПрезентация к проекту «Аппарат Киппа». Часть 22.47 МБ

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 422

Кронштадтского района Санкт-Петербурга

Работу выполнил ученик 8 « М » класса Александров Марк

Руководитель: учитель химии

Яковлева Надежда Валентиновна

2. Основная часть :

2.2. Предшественник аппарата Киппа………………………………

2.3.1. И. Дёберейнер

2.3.2. Петр-Якоб Кипп

2.3.3. Кирюшкин Дмитрий Максимович

2.4.2.Результаты практической части………………………………..

2.6.Использование аппаратов в наше время

Изучить аппарат Киппа, понять принцип его действия; выяснить, возможно ли заменить его другими приборами.

1) Изучить литературу по теме «Аппарат Киппа, его создание и его применение», а также об аналогичных аппаратах.

2) Подробнее узнать о создателе и его последователях.

3) Выяснить, с какой целью используется этот аппарат.

4) Узнать, есть ли аналоги этого прибора.

5) Сделать выводы.

6) Выступить с результатами работы.

Объект исследования: Приборы.

Предмет исследования: лабораторный аппарат Киппа и его аналоги.

1. Научный: Анализ литературы по данному вопросу для более полного понимания темы.

2. Сравнительно-описательный: Самостоятельное изучение данного аппарата и его аналогов.

В нашей жизни мы редко пользуемся аппаратом Киппа. Как же он выглядит? Для чего предназначен? Какие правила безопасности должен соблюдать каждый человек, используя его?

  • Изучение литературы.
  • Изучение аппарата Киппа.
  • Исследование самого аппарата.
  • Выводы.

У аппарата Киппа есть «прародители» и «последователи».

2. Основная часть.

2.1. Аппарат Киппа.

Аппарат Киппа — универсальный прибор для получения газов (ППГ) действием растворов кислот и щелочей на твёрдые вещества. Выпуск прибора налажен в середине XIX века голландской фирмой, основанной аптекарем Петером-Якобом Киппом, создавшей его на основе изобретённого в 1823 году «огнива Дёберейнера», автором которого является химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер.

Колба-реактор имеет верхнюю шарообразную часть с тубулусом, в который вставляется газоотводная трубка, снабженная краном или зажимом Мора, и нижний резервуар в виде полусферы. Нижний резервуар и колба-реактор разделены резиновой или пластиковой прокладкой с отверстием, через которое проходит в нижний резервуар длинная трубка воронки, доходящая почти до дна.

Раствор в нижнем резервуаре прибора служит затвором, препятствующим выделению газа обратно через воронку во время опыта. Нижний резервуар обычно имеет тубулус, закрытый притёртой стеклянной пробкой: он необходим для слива жидкости после использования прибора.

На прокладку через боковой тубулус шпателем насыпают твёрдые вещества (мрамор, цинк, алюминий, сульфид натрия, сульфит натрия). Тубулус закрывается пробкой с газоотводной трубкой. Затем при открытом кране или зажиме в верхнюю воронку заливается раствор реагента. Когда уровень жидкости достигает вещества на прокладке, начинается химическая реакция с выделением газа.

При закрытии крана давление выделяющегося газа выдавливает жидкость из реактора в верхнюю часть воронки. Реакция прекращается. Открытие крана приводит к возобновлению реакции[2]. Таким образом, аппарат Киппа относится к аппаратам автоматического действия.

2.2. Предшественник аппарата Киппа.

Итак, у аппарата Киппа был предшественник: Огниво Дёберейнера ( водородное огниво ) — первая полноценная зажигалка .

Огниво было изобретено Иоганном Вольфгангом Деберейнером в 1823 году . Этот прибор вскоре стали продавать по всей Германии . Практичное и относительно безопасное огниво Дёберейнера имело успех , его выпуск достиг 20 000 экземпляров к 1829 году . Оно производилось до 1880 года .

Во внешнюю герметичную банку, в которую налита серная кислота, встроен внутренний стеклянный сосуд без дна, в котором располагается цинковая пластина. При контакте с кислотой цинк вступает с ней в реакцию, в результате чего выделяется водород. При открытии выпускного клапана струя водорода устремляется наружу, где она, направленная на губчатую платину, воспламеняется на воздухе. Губчатая платина играет роль катализатора. Горение прекращается перекрытием выпускного клапана. При этом давление водорода в сосуде возрастает, оттесняя кислоту от цинка, в результате чего образование водорода прекращается до тех пор, пока выпускной клапан не будет вновь открыт.

2.3. Немного о создателях приборов.

2.3.1. И. Дёберейнер – не только учёный, но и выдающийся химик-технолог. Он занимался изучением процессов крашения тканей, организовал крахмально-паточное производство, изучал химические основы брожения и т.д. В 1823 году создал огниво.

2.3.2. Петр-Якоб Кипп (1808-1864) — голландский химик и аптекарь, владелец фирмы, выпускающей приборы для научных исследований.

2.3.3. Кирюшкин Дмитрий Максимович (1889-1978)- химик-методист, д-р педагогических наук (1960). Преподавал в вузах Москвы, с 1949 в системе АПН РСФСР. Автор работ по методике преподавания химии в средней школе, по вопросам дидактики естественно-научного образования, учебников и учебных пособий.

2.4. Практическая часть .

Проверяют герметичность всех соединений, наличие трещин. В нижний тубулус вставляют пробку и закрепляют её с помощью скобы или резинки. Воронку с длинной трубкой плотно вставляют в колбу-реактор. Прибор наклоняют и через средний тубулус засыпают твёрдое вещество, затем средний тубулус закрывают пробкой с газоотводной трубкой, кран на трубке закрывают. Далее в воронку заливают раствор кислоты (HCl), в воронку вставляют ловушку, заполненную водой. При открытии крана кислота поступает через трубку в нижний резервуар, а затем в колбу-реактор, где происхотит реакция взаимодействия с твёрдым веществом с выделением газа, время заполнения колбы-реактора газом составляет около 5 минут. Затем кран закрывают, выделяющийся газ из-за повышения давления в колбе-реакторе вытесняет кислоту в воронку, реакция прекращается. Прибор готов к работе, для этого необходимо открыть кран на газоотводной трубке.

2.4.2.Результаты практической работы.

Оказывается, в аппарате Киппа можно получить не только водород, но и другие газы.

2.5. Аппарат Кирюшкина.

Аппарат Кирюшкина – небольшая установка для получения газов. Фактически это малый аналог аппарата Киппа. На газоотводную трубку надет зажим Мора.

2.6. Использование аппаратов в наше время.

В наше время аппарат Киппа не используется нигде, кроме как в химических лабораториях для получения газов. Но, нельзя не отметить, что в самом деле это изобретение довольно опасно. Дело в том, что в нём получают в основном водород. А ведь этот газ взрывоопасен! Поэтому, не дай Бог, если рядом с этим аппаратом окажется открытое пламя или ещё что-нибудь горящее или тлеющее. Впрочем, его аналог – аппарат Кирюшкина более распространён, потому как более безопасен.

1) Эта проектная работа дала мне возможность изучить одно из интересных химических изобретений.

2) Изучил аналоги аппарата Киппа.

3) Смог провести несколько реакций с использованием аппарата Киппа.

4) Узнал об использовании данного изобретения в наше время.

5) Доказал свою гипотезу, которая гласит, что у аппарата Киппа есть прародители и последователи.

4. Список использованной литературы и интернет-ресурсов:

1. Журнал « Изобретения в области химии ».

2. Справочник « Видаль ».

7. « Аппарат Киппа»: до и после.

Особенности применения

В крупных лабораториях чаще используют баллоны с уже готовым газом, закупленным на предприятии-изготовителе. Тем не менее, Аппарат Киппа применяется в небольших и учебных лабораториях, а также в аквариумистике.

Работают с ним так:
• в реакторную колбу через боковой отвод насыпают кусочки твердого реактива (именно кусочки, так как порошок вызывает слишком быстрое течение реакции);
• через воронку наливают кислоту или другой необходимый реактив так, чтобы он достиг твердого вещества и между ними началась реакция;
• примерно через пять минут выделяемый в процессе реакции газ полностью вытесняет из аппарата воздух. По достижении этого газоотводную трубку перекрывают с помощью крана. Давление газа заставляет жидкость из реакционного сосуда вернуться в воронку, что вызывает прекращение химической реакции.

Если кран открыть снова, то реакция возобновится, и будет продолжаться либо до следующего закрытия крана, либо пока не закончится какой-то из реагентов.

Какие варианты предлагает компания

У нас вы можете купить газогенератор объемом 500 мл, 100 мл или 2000 мл. Аппарат Киппа для получения водорода и многих других газов Simax выгодно отличается от конкурентов:

• очень высоким качеством стекла и шлифов;
• продуманной формой всех элементов;
• стеклом, стойким к воздействию температуры и практически любых реагентов;
• сравнительно высокой для стекла прочностью.

При бережном обращении и соблюдении техники безопасности чешский прибор прослужит неограниченно много времени.

Агрегаты промышленного производства

Водород давно и эффективно используется как энергоноситель в разных сферах хозяйства. Для частных домохозяйств производятся водородные электрогенераторы, в которых выделение газа происходит в результате электролиза, а полученный горячий пар поступает в домашнюю отопительную систему.

Использование электролитических агрегатов заводского изготовления имеет следующую специфику:

  • Они соответствуют мировым стандартам безопасности и экологии.
  • Для приобретения и установки понадобится разрешение Ростехнадзора, а значит, необходимо подготовить пакет разрешительных документов (сертификат соответствия ГОСТР, гигиенический).
  • Генератор работает в связке с котлом и трубами. В качестве катализатора процесса используют жидкий щелок. Систему заправляют не реже одного раза в год.
  • Наиболее эффективная отдача демонстрируется в системах подогрева полов или плинтусов;

Средний бытовой агрегат состоит из следующих элементов:

Промышленная установка для получения водорода

  • Электролизер. Устройство, разделяющее молекулы воды на составные части.
  • Электронный блок. Включает трансформатор и выпрямитель тока.
  • Устройство для подготовки воды (для деминерализации).
  • Панель управления с автоматическим контролем. Регулирует рабочие характеристики процесса.
  • Система мониторинга. Система анализа газов настроена на поиск возможных утечек, способна предотвратить аварийную ситуацию.
  • Система охлаждения конденсата.

Преимуществом устройств заводского изготовления служит их компактность, безопасность и эффективность. Для выработки одного кубометра водорода тратится 0,5 л воды и 3,5-4 кВт электроэнергии.

Плюсы и минусы технологии

Водяной генератор промышленного производства – заманчивое решение, позволяющее с помощью гремучего газа значительно снизить расходы по отоплению дома. Но у способа имеются и дополнительные бонусы:

Компактный лабораторный генератор

  • Экологичность. Устройство безвредно для окружающей среды и человека, Итогом работы является чистая энергия и водяной пар.
  • Эффективность. КПД достигает 90-95%, генератор работает бесшумно.
  • Продолжительная эксплуатация. Производители дают гарантию бесперебойной работы агрегата на протяжении 20-25 лет.
  • Монтажные работы не связаны с установкой дополнительных дымоходов.
  • Безопасность. Генератор оснащается тепловыми и температурными датчиками, контролирующими работу в круглосуточном режиме.

К минусам генераторов водорода относят следующие особенности:

  • Высокая стоимость. Высокий ценник объясняется использованием дорогостоящих материалов и катализаторов, применением систем безопасности.
  • Необходимость привлечения специалистов для обслуживания на профессиональном уровне. Самостоятельное обслуживание, а, тем более, изготовление может привести к опасным последствиям.
  • Дополнительные расходы. Периодически будет нужна замена некоторых деталей, также придется докупать катализатор.

Водный генератор, изготовленный в домашних условиях, обладает дополнительными минусами:

Разновидность устройства – водородная ячейка Мейера

  • Низкая энергоэффективность. У самодельных водородных агрегатов она в разы ниже КПД традиционных отопительных систем (твердотопливных, газовых, электрических котлов).
  • Взрывоопасность. Ошибки и небрежность сборки, неправильная эксплуатация, отсутствие систем безопасности могут обернуться разгерметизацией, а иногда и взрывом.

Генератор чистого водорода ГВЧ-12М1

Водород в генераторе получается электролизом очищенной воды в электролизере, выполненном на твердом электролите — ионообменной полимерной мембране. Электроды электролизера — титановые, разделенные изолирующими прокладками из кислородостойкого материала.

Заправляется генератор дистиллированной водой. Количество воды в питающем баке контролируется датчиками уровня, а чистота заливаемой воды — встроенным кондуктометром. При ухудшении качества воды, поступающей в электролизный модуль, происходит периодическая циркуляция воды с очисткой в картридже деионизационного фильтра.

В электролизере вода разлагается на кислород и водород, которые выходят из него раздельно. Кислород сбрасывается в атмосферу через питающий бак. Водород поступает в сепаратор, где происходит первичное его отделение от воды. Возврат воды из сепаратора в питающий бак осуществляется через электромагнитный клапан при достижении воды в сепараторе определённого уровня. Данная схема построения прибора позволяет обеспечить непрерывную работу генератора с дозаправкой «на ходу». Затем водород проходит через реактор, в котором из него удаляется примесь кислорода, диффундирующего через мембрану электролизера. Окончательная очистка водорода происходит в филь­трах тонкой очистки.

На выходе генератора установлен электронный датчик давления результаты которого используются для индикации (на цифровом табло) и регулирования давления в линии потребителя.

Для предотвращения аварийной ситуации при возникновении «пробок» во внутренних коммуникациях прибора к сепаратору подключён датчик предельного давления, срабатывание которого происходит при давлении около 6,5 ати. Одновременно прекращается электролиз и появляются сигналы об аварийной ситуации. Прервать аварийную ситуацию можно, сняв давление водорода в газовой линии.

Генератор оснащен системой контроля влажности водорода, предотвращающей попадание влаги в выходную линию.

Генератор осуществляет функцию контроля разгерметизации газовых линий. При возникновении течи в процессе работы генератор прекращает генерировать водород через минуту.

В генераторе предусмотрен этап «сдувки», обеспечивающий ускоренный выход всего хроматографического комплекса на рабочий режим.

Назначение изделия

Генератор предназначен для получения водорода высшей чистоты, используемого для питания аналитических приборов (хроматографов, газоанализаторов и т.п.). Благодаря высокому выходному давлению, глубокой очистке и низкому содержанию влаги вырабатываемый генератором водород может использоваться в качестве газа-носителя.

Основными особенностями генератора чистого водорода ГВЧ-12М1 являются: встроенная система водоподготовки с контролем чистоты заливаемой в питающий бак воды, система контроля влажности водорода, система защиты от разгерметизации газовых линий, индикация выходного давления и производительности прибора.

Система водоподготовки очищает дистиллированную воду, заливаемую в питающий бак, и обеспечивает периодическую циркуляцию воды с очисткой в картридже деионизационного фильтра. Это позволяет продлить срок службы электролизного модуля – сердца прибора.

Система контроля влажности, предотвращает попадание влаги в выходную линию.

Система контроля разгерметизации блокирует генерацию водорода при возникновении значительной течи в системе генератор-хроматограф.

Техническое обслуживание

Техническое обслуживание генератора включает в себя:

  • регенерацию фильтров тонкой очистки (при срабатывании датчика влажности);
  • отдувку датчика влажности (после регенерации фильтров тонкой очистки);
  • проверку герметичности генератора (после регенерации фильтров тонкой очистки или, если возникнут сомнения в герметичности прибора);
  • промывку питающего бака (1 раз в 2 месяца);
  • замену картриджа деионизационного фильтра (при появлении надписи «Сменить картридж» на дисплее);
  • замену насоса (при появлении надписи «Отказ насоса» на дисплее).

Технические характеристики

Чистота водорода в пересчете на сухой газ, % об

Концентрация водяных паров при 20°С и 1атм, не более, ppm,

В режиме стабилизации выходного давления

Диапазон задаваемого выходного давления водорода, ати,

от 1,5 до 6,1 ати

Стабильность выходного давления водорода, не хуже, ати,

Максимальная производительность по водороду, приведенная к нормальным условиям, л/ч

Время установления рабочего режима, при заглушенном выходе, не более, мин,

В режиме стабилизации производительности:

Диапазон задаваемой производительности водорода, л/ч

Максимально развиваемое давление в режиме производительности, ати

Объем заливаемой дистиллированной воды, л,

Расход дистиллированной воды, не более, л/час,

Потребление воды, г/л водорода,

Средний ресурс сменного картриджа деионизационного фильтра (при максимальной производительности и односменной работе) не менее,

Средняя потребляемая мощность:

в стационарном режиме, не более, ВА,

максимальная (при запуске), не более, ВА,

Габаритные размеры генератора, (ширина x глубина x высота), не более, мм,

Масса генератора. не более, кг,

температура окружающего воздуха, °С,

питание от однофазной сети переменного тока напряжением, В,

Генератор по электробезопасности соответствует требованиям

класса 1, тип Н по ГОСТ 12.2.025-76

Дополнительные технические характеристики

Контроль качества воды, заливаемой в питающий бак

Встроенная система водоподготовки (контроль и автоматическая очистка воды, питающей электролизный модуль)

Возможность работы в одном из двух выбранных режимах: режиме стабилизации выходного давления или режиме стабилизации производительности

Контроль влажности производимого водорода

Возможность включения режима «СДУВКА»

Отображение информации о работе, отдельных параметрах, неисправностях на дисплее

Как производят водород: источник энергии будущего

Водород является одним из самых распространенных химических элементов во Вселенной, но его выделение не так просто. Существует несколько методов производства водорода, таких как риформинг, газификация и электролиз.

Водород имеет один из самых маленьких атомов. Атомы водорода такие маленькие, что если разместить в ряд 100 миллионов атомов, получится цепочка длиной в 1 см.

Водород широко используется в нефтеперерабатывающей промышленности, металлургии и в топливных элементах. Однако его доступность ограничена сложностями добычи.

В природе атомы водорода всегда встроены в молекулы, и для их выделения необходимо разрывать связи с другими атомами, такими как углерод (С) или кислород (О).

В течение длительного времени это было возможно только с помощью риформинга или газификации, которые требовали использования ископаемых топлив, таких как нефть или газ.

До сих пор 95% водорода производится таким образом. Однако благодаря электролизу, мы начинаем видеть будущее, где производство зеленого водорода станет нормой.

Как получают водород

Риформинг: превращение метана в водород

Риформинг — это процесс, предпочитаемый крупными производителями в настоящее время. Он дешев, но оказывает значительное воздействие на окружающую среду.

Первым шагом является проведение гидродесульфурации для удаления серы, которая присутствует в природном газе помимо метана (СН4).

После этого очищенный метан подвергается воздействию перегретой воды. Высокая температура и присутствие атомов воды (H2O) приводят к разрушению связей, соединяющих атомы углерода, и образованию синтетического газа, состоящего из окиси углерода (CO) и диводорода (H2).

Дальнейшая реакция с водяным паром приводит к образованию двуокиси углерода (CO2) и диводорода. В конечном итоге мы получаем смесь CO2 и Н2, из которой можно получить чистый водород.

Газификация: получение водорода из древесного угля

Газификация является одним из методов производства водорода, но он считается самым неблагоприятным для окружающей среды. Однако с появлением более экологичных подходов его использование постепенно сокращается.

В этом процессе древесный уголь сжигается в реакторе с очень высокой температурой. Целью является разрыв связей в атомах метана (CH4), присутствующих в соединении. В результате атомы углерода и водорода могут соединяться с другими газовыми атомами. Из метана (СН4) получается диводород (H2) и монооксид углерода (СО).

Для достижения ожидаемых результатов необходимо поддерживать температуру нагрева в диапазоне от 1200 до 1500°C.

Кроме древесного угля, газификация может использовать биомассу в качестве источника энергии. Однако, даже при использовании биомассы, этот процесс все равно остается недостаточно экологичным по сравнению с другими методами.

Электролиз: превращение воды в водород

Вода является самой распространенным веществом в окружающей среде, покрывая 70,1% поверхности Земли.

Молекула воды состоит из двух атомов водорода (H), связанных с атомом кислорода (O), и ее формула записывается как H2O.

Связи между атомами водорода и кислорода могут быть легко разорваны с помощью электричества.

Под воздействием электрического тока молекула воды распадается. H2O превращается в гидроксид-ион (OH)- и протон (H+). Протоны, находясь рядом, реагируют друг с другом и образуют диводород (H2).

Чтобы сэкономить энергию, можно заменить жидкую воду на ее газообразную форму. Водяной пар, который можно разложить при температуре от 700 до 1000°C, представляет собой интересную альтернативу для ускорения реакции.

Один из главных преимуществ электролиза заключается в его невероятной простоте. Электролиз позволяет легко получать чистый водород. С экологической точки зрения этот метод является высококачественным, поскольку во время всех его этапов не выделяется ни одного вредного газа. Именно поэтому электролиз сегодня считается одним из основных способов получения зеленого водорода.

Фотосинтез: производство водорода с помощью микроорганизмов

Одним из потенциальных методов производства водорода является фотосинтез, осуществляемый с помощью микроорганизмов.

Фотосинтез — это процесс, при котором растения и некоторые микроорганизмы используют энергию света для превращения воды и углекислого газа в органические вещества и кислород. Однако некоторые микроорганизмы могут также выпускать водород в процессе фотосинтеза.

В процессе биологического фотосинтеза микроорганизмы, известные как фототрофы, используют энергию света для превращения воды и углекислого газа в водород и кислород. Эти микроорганизмы обладают ферментами, способными разлагать воду на водород и кислород.

Полученный водород можно использовать в качестве источника чистой энергии. Однако, несмотря на потенциал этого метода, биологический фотосинтез все еще находится в стадии исследований и разработок.

Ученые работают над повышением эффективности и стабильности процесса, чтобы он мог стать практически применимым и экономически целесообразным источником водорода.

Водород является перспективным источником чистой энергии

Водород является обещающим источником энергии будущего, и различные методы его производства предлагают разные подходы к его получению. Риформинг, газификация и электролиз — это три основных метода производства водорода.

Риформинг основан на превращении метана в синтез-газ, который содержит водород. Этот процесс широко используется в промышленности, но имеет негативное воздействие на окружающую среду из-за использования ископаемых топлив.

Газификация, с другой стороны, предполагает производство водорода из древесного угля или биомассы, но также сопряжена с экологическими проблемами.

Однако электролиз является одним из наиболее перспективных и экологически чистых методов получения водорода. В процессе электролиза вода разлагается на водород и кислород под воздействием электрического тока.

Этот метод не требует использования ископаемых ресурсов и не выделяет вредных газов, что делает его идеальным для производства зеленого водорода. С помощью электролиза можно получать чистый водород с высокой эффективностью и простотой.

Кроме того, исследования в области фотосинтеза с использованием микроорганизмов предлагают потенциально новый путь для производства водорода.

Микроорганизмы, способные выпускать водород в процессе фотосинтеза, представляют собой интересную альтернативу, которая может обеспечить стабильное производство водорода с использованием энергии солнечного света. Однако данная технология все еще находится в стадии исследований и требует дальнейших разработок.

Водород является перспективным источником чистой энергии, и его производство играет важную роль в переходе к устойчивой и экологически чистой энергетике.

Развитие методов производства водорода, таких как электролиз и фотосинтез, будет способствовать ускорению этого перехода и обеспечит более чистое и устойчивое энергетическое будущее.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Принцип действия и схема

Уровень напряжения (минимального электродного потенциала), должен быть от 1,8 до 2 вольт, меньшее значение не запустит процесс, а большее приводит к чрезмерному расходу энергии, идущей на нагрев электролита. Если в качестве источника используется блок питания 12 вольт – имеет смысл разделить емкость ванны пластинами на несколько ячеек, в соответствии с рисунком. Таким образом, подавая на систему 12-14 вольт, получим 2 вольта на каждой ячейке, при этом на пластинах с каждой стороны будут разные потенциалы.

Чем меньше расстояние между пластинами (между катодным и анодным пространством), тем меньше будет сопротивление и, следовательно, больший ток пройдет через раствор электролита, что приведет к увеличению выработки газа.

Размеры пластины – площадь электродов, прямо пропорциональны току, идущему через электролит, а значит тоже оказывают влияние на производительность. Золото – идеальный материал для пластин, но слишком дорогой, поэтому в самодельных схемах используется нержавейка.

Схему такого устройства можно посмотреть на рисунке ниже:

  1. Сопло горелки.
  2. Резиновые трубки.
  3. Второй водяной затвор.
  4. Первый водяной затвор.
  5. Анод.
  6. Катод.
  7. Электроды.
  8. Ванна.

Правила использования устройства

При использовании необходимо периодически делать паузы – подождать более получаса чтобы снова зажечь, для предотвращения перегрева. Температура горения газа высока, это ведь водород. Далее переведенное руководство пользователя:

Полезное на сайте:
УЛУЧШЕНИЕ КОЛЕС ДЕТСКОГО ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ

Подготовьте гидроксид натрия (NaOH) – соотношение NaOH составляет 600 мл, добавить 4 грамма и спирт.

Поскольку продукт имеет определенное давление, жидкость содержит NaOH и является легковоспламеняющейся, обязательно обратите внимание на безопасность и действуйте должным образом, в противном случае возможны последствия. Отметка должна быть хорошо видна. В фильтрационный бак добавляют спирт концентрацией 50-70%.

Сначала добавьте 1 мерную ложку гидроксида натрия в чистую воду для растворения, можно меньше, но не слишком много (количество гидроксида натрия очень важно, добавление большего количества приведет к слишком интенсивной реакции, что приведет к слишком большому давлению в контейнере, утечке воды или утечке газа.

Положите горловину электролитической ячейки вверх, отвинтите колено и добавьте раствор через медную трубку через электролитическую ячейку. Установите электролитическую ячейку. Если жидкости недостаточно, продолжайте добавлять. Уровень жидкости не должен превышать 2/3 от окружности пластины. Обязательно затяните после добавления воды.

Сначала закрепите контейнер для очистки (то есть цилиндрической формы с 4 алюминиевыми колонками вокруг). Пропустите 4 винта через основание и закрутите винты. Поместите блок питания и реакционный контейнер на основание, соедините электролитическую ячейку и модуль под газовым баллоном шлангом.

Откройте верхнюю часть контейнера, добавьте воду и спирт (не нужно слишком много концентрации, спирт может сделать пламя синим и ослабить реакцию). Не менее 2/3 высоты трубы нужно.

Подсоедините выход газа на снятом контейнере для продувки к тонкому шлангу. Подсоедините другой конец шланга к сварочной горелке. (Сначала необходимо открутить горелку, а затем вставить черную ручку и элемент с гайкой. Затем вставить шланг и затянуть гайку сопла. Продуйте трубку ртом и посмотрите, может ли горелка выпускать воздух. Поверните ручку на максимум.

После проверки отсутствия утечки воды и других неполадок можете подключить шнур питания к сети 220 В.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий