Vodik iz alkalij in aluminija. Odkrita je bila nova tehnologija za pridobivanje vodika iz vode z uporabo aluminija

Elektroliza vode je najstarejši način pridobivanja vodika. S prehajanjem enosmernega toka skozi vodo se na katodi nabira vodik, na anodi pa kisik. Proizvodnja vodika z elektrolizo je energetsko zelo intenzivna proizvodnja, zato se uporablja izključno na področjih, kjer je ta plin zelo dragocen in potreben.

Proizvodnja vodika doma je dokaj enostaven postopek in obstaja več načinov za to:

1. Potrebovali bomo raztopino alkalije; naj vas ta imena ne vznemirjajo, ker ... vse to je prosto dostopno.

Na primer, čistilo za cevi "mole" je popolno v sestavi. V bučko nalijemo malo alkalije in dodamo 100 ml vode;

Temeljito premešajte, da se kristali popolnoma raztopijo;

Dodajte nekaj majhnih kosov aluminija;

Počakamo približno 3-5 minut, dokler reakcija ne nastopi čim hitreje;

Dodamo še nekaj kosov aluminija in 10-20 gramov alkalije;

Rezervoar zapremo s posebno bučko s cevko, ki vodi v zbiralnik plina in počakamo nekaj minut, da iz posode izteče zrak pod pritiskom vodika.

2. Sprostitev vodika iz aluminija, kuhinjske soli in bakrovega sulfata.

V bučko vlijemo bakrov sulfat in še malo soli;

Vse razredčite z vodo in dobro premešajte;

Bučko postavimo v posodo z vodo, saj se bo pri reakciji sprostilo veliko toplote;

V nasprotnem primeru je treba vse narediti enako kot pri prvi metodi.

3. Pridobivanje vodika iz vode s prehajanjem toka 12 V skozi raztopino soli v vodi. To je najlažji način in najbolj primeren za domačo uporabo. Edina pomanjkljivost te metode je, da se sprosti relativno malo vodika.

torej. Zdaj veste, kako pridobiti vodik iz vode in še več. Toliko poskusov lahko narediš. Ne pozabite upoštevati varnostnih pravil, da se izognete poškodbam.

Proizvodnja vodika doma

1. metoda.

Uporabljena alkalna raztopina je kavstični kalij ali kavstična soda. Vodik, ki se sprošča, je čistejši kot pri reakciji kislin z aktivnimi kovinami.

Bučko zapremo z uporabo epruvete s cevjo, ki vodi posodo za zbiranje plina. Čakamo približno 3-5 minut. dokler vodik ne izpodrine zraka iz posode.

2Al + 2NaOH + 6h3O → 2Na + 3h3

Metoda 2.

V bučko nalijte nekaj bakrovega sulfata in soli. Dodajte vodo in mešajte, dokler se popolnoma ne raztopi. Raztopina mora postati zelena; če se to ne zgodi, dodajte majhno količino soli.

3. metoda.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + h3

4. metoda.

Skozi raztopino vode in kuhane soli spustimo električni tok. Med reakcijo se bosta sproščala vodik in kisik.

Pridobivanje vodika z elektrolizo vode.

Nekaj takega sem si želel narediti že dolgo časa. A dlje od poskusov z baterijo in parom elektrod ni šlo. Želel sem narediti popolno napravo za proizvodnjo vodika v količinah za napihovanje balona. Preden sem naredil doma popolno napravo za elektrolizo vode, sem se odločil, da vse preizkusim na modelu.

Ta model ni primeren za polno dnevno uporabo. A nam je idejo uspelo preizkusiti. Zato sem se za elektrode odločil uporabiti grafit. Odličen vir grafita za elektrode je trolejbusni zbiralnik toka. Na končnih postajališčih jih leži ogromno. Ne smemo pozabiti, da bo ena od elektrod uničena.

Žagamo in zaključimo z datoteko. Intenzivnost elektrolize je odvisna od jakosti toka in površine elektrod. Žice so pritrjene na elektrode. Žice morajo biti skrbno izolirane. Plastične steklenice so povsem primerne za telo modela elektrolizatorja. V pokrovu so narejene luknje za cevi in žice. Vse je skrbno prevlečeno s tesnilno maso.

Za povezavo dveh posod so primerni odrezani vratovi steklenic. Treba jih je združiti in stopiti šiv. Oreščki so narejeni iz pokrovčkov steklenic. Na dnu dveh steklenic so narejene luknje. Vse je povezano in skrbno napolnjeno s tesnilno maso.

Kot vir napetosti bomo uporabili gospodinjsko omrežje 220V. Želim vas opozoriti, da je to precej nevarna igrača. Torej, če nimate zadostnih veščin ali dvomite, je bolje, da tega ne ponovite. V gospodinjskem omrežju imamo izmenični tok; za elektrolizo ga je treba usmeriti. Diodni most je kot nalašč za to. Tisti na fotografiji se je izkazal za premalo močnega in je hitro pregorel. Najboljša možnost je bil kitajski diodni most MB156 v aluminijastem ohišju.

Diodni most se zelo segreje. Potrebno bo aktivno hlajenje. Hladilnik za računalniški procesor je popoln. Za ohišje lahko uporabite priključno dozo ustrezne velikosti. Prodano v električnih izdelkih.

Pod diodni most je treba položiti več plasti kartona. V pokrovu priključne omarice so narejene potrebne luknje. Tako izgleda sestavljena instalacija. Elektrolizer se napaja iz električnega omrežja, ventilator pa iz univerzalnega vira energije. Kot elektrolit se uporablja raztopina sode bikarbone. Tukaj se morate spomniti, da višja kot je koncentracija raztopine, višja je hitrost reakcije. Toda hkrati je ogrevanje višje. Poleg tega bo reakcija razgradnje natrija na katodi prispevala k segrevanju. Ta reakcija je eksotermna. Posledično bosta nastala vodik in natrijev hidroksid.

Naprava na zgornji fotografiji se je zelo segrela. Občasno ga je bilo treba izklopiti in počakati, da se ohladi. Problem ogrevanja smo delno rešili s hlajenjem elektrolita. Za to sem uporabil namizno črpalko za vodnjak. Dolga cev teče od ene steklenice do druge skozi črpalko in vedro hladne vode.

Mesto, kjer je cev spojena s kroglo, je dobro opremiti s pipo. Prodano v trgovinah za male živali v oddelku za akvarije.

Osnovno poznavanje klasične elektrolize.

Načelo učinkovitosti elektrolizerja za proizvodnjo plina h3 in O2.

Zagotovo vsi vedo, da če dva žeblja potopite v raztopino sode bikarbone in na en noht nanesete plus, na drugega pa minus, se bo pri minusu sprostil vodik, pri plusu pa kisik.

Sedaj je naša naloga najti način, kako pridobiti čim več tega plina ob porabi minimalne količine električne energije.

Lekcija 1. Napetost

Razgradnja vode se začne, ko je na elektrode priključeno nekaj več kot 1,8 volta. Če uporabite 1 volt, tok praktično ne teče in plin se ne sprošča, ko pa se napetost približa 1,8 volta, začne tok strmo naraščati. To se imenuje minimalni potencial elektrode, pri katerem se začne elektroliza. Torej, če na ta dva žeblja napajamo 12 voltov, bo tak elektrolizator porabil veliko električne energije, plina pa bo malo.
Energija bo šla za segrevanje elektrolita.

Za to. Da bi bil naš elektrolizator varčen, ne smemo dovajati več kot 2 volta na celico. Če torej imamo 12 voltov, jih razdelimo na 6 celic in na vsaki dobimo 2 volta.

Zdaj pa poenostavimo - samo razdelimo kapaciteto na 6 delov s ploščami - rezultat bo 6 zaporedno povezanih celic; vsaka notranja plošča bo na eni strani plus, na drugi strani pa minus . Torej - lekcija številka 1 pridobljena = uporabite nizko napetost.

Zdaj pa 2. lekcija ekonomičnosti: Razdalja med ploščama

Večja kot je razdalja, večji je upor, več toka bomo porabili za proizvodnjo litra plina. Čim krajša je razdalja, tem manj bomo porabili vatov na uro na liter plina. Nadalje bom uporabil prav ta izraz - indikator učinkovitosti elektrolizatorja / Iz grafa je razvidno, da čim bližje sta plošči drug drugemu, manjša napetost je potrebna za prenos istega toka. In kot veste, je izkoristek plina neposredno sorazmeren s količino toka, ki teče skozi elektrolit.

Če pomnožimo nižjo napetost s tokom, dobimo manj vatov za enako količino plina.

Zdaj pa 3. lekcija. Območje plošče

Če vzamemo 2 žeblja in ju z uporabo prvih dveh pravil postavimo blizu in nanju priključimo 2 volta, potem bomo dobili zelo malo plina, saj bosta prepuščala zelo malo toka. Poskusimo vzeti dve plošči pod enakimi pogoji. Zdaj se bo količina toka in plina povečala neposredno sorazmerno s površino teh plošč.

Zdaj 4. lekcija: Koncentracija elektrolitov

Z uporabo prvih treh pravil vzemimo velike železne plošče na majhni razdalji ena od druge in nanje priključimo 2 volta. In jih dajte v malo vode in dodajte en ščepec sode. Elektroliza bo potekala, vendar zelo počasi, voda se bo segrevala. V raztopini bo veliko ionov, upor bo majhen, segrevanje se bo zmanjšalo in količina plina se bo povečala

Viri: 505sovetov.ru, all-he.ru, zabatsay.ru, xn—-dtbbgbt6ann0jm3a.xn--p1ai, domashnih-usloviyah.ru

Snyatyn – od preteklosti do sedanjosti

Izkazalo se je, da Snyatin prihaja iz imena Konstantin. Zgodovinarji resno verjamejo, da so naši predniki šepljali, zato ...

Čarobna ptica

Podoba ognjene ptice nam je znana že od otroštva iz ljudskih pravljic. Legende pravijo, da je ta čarobna ptica priletela iz tridesetih...

Vilini in vile: zgodba o tipu, ki je služil vilam. 1. del

V Bretanji obstajajo legende o posebnih vilinih in vilah, imenovanih les Margots la fee. To ime je pogosto, ...

Čarobni otok večne mladosti

Daleč za obzorjem, v tuji državi, leži čarobni otok večne mladosti. Pravijo, da na njem raste nekaj čudnega ...

Princesa Alvilda

Ko poslušamo zgodbe o piratih, si vsak od nas najprej predstavlja podobo mračnega bradatega moškega ...

Runska abeceda starih Slovanov

Prvi argumenti v prid obstoja slovanskega runskega pisanja so bili predstavljeni v začetku prejšnjega stoletja; nekaj danih...

Boj za italijansko neodvisnost – zač

Prvi del devetnajstega stoletja je spremljal porast želje po združitvi v nacionalno državo (»Risorgimento«). Napoleonova okupacija je služila dobesedno...

Kaj je krajinsko oblikovanje

goal-news.ru

Vsi vedo že iz šole, da vodik zaseda prvo mesto v periodnem sistemu in je označen s simbolom H. Toda kljub temu znanju je le malo ljudi slišalo, da je pridobivanje vodika iz vode brez težav doma. Poleg tega je treba omeniti dejstvo, da se danes ta kemični element aktivno uporablja kot avtomobilsko gorivo, saj med zgorevanjem ne vstopa v okolje. Mimogrede, vodik se industrijsko proizvaja z reakcijo vodne pare z ogretim ogljikom (koksom), elektrolizo raztopine natrijevega klorida itd. Skratka obstaja ogromno načinov, kako lahko snov pridobimo v laboratorijskih pogojih. Toda z uporabo spodaj opisanih metod lahko izvedete poskus pridobivanja vodika doma. Toda v tem primeru ne pozabite na previdnost pri delu z vnetljivimi snovmi.

Na začetku se morate prepričati, da imate pri roki vse, kar potrebujete za kemijski poskus. Najprej se morate prepričati, da je cev za zbiranje vodika popolnoma nedotaknjena (tudi najmanjša razpoka lahko pokvari celoten proces). Poleg tega je pred izvedbo poskusa s tlečim drobcem priporočljivo, da epruveto preventivno ovijete z gosto krpo. Po pripravljalnem postopku lahko varno nadaljujete z vadbo in, ko vzamete bučko, jo malo napolnite z vodo. Nato v vodo položimo košček kalcija in posodo takoj dobro zapremo z zamaškom. »Komolec« cevi, ki je ukrivljen in gre skozi zamašek, naj bo v posodi z vodo (»hidravlično tesnilo«), konci cevi pa naj rahlo štrlijo iz vode. Štrleči konec je treba zelo hitro pokriti z narobe obrnjeno epruveto. Posledično bo treba to epruveto napolniti z vodikom (rob epruvete ostane v vodi).

Takoj, ko je reakcija v bučki popolnoma končana, je treba epruveto takoj zapreti z zelo tesnim zamaškom, ki ga držimo narobe, kar bo preprečilo izhlapevanje lažjega vodika. Mimogrede, najbolje je, da to storite, medtem ko rob še naprej držite pod vodo. Če pa želite preveriti prisotnost vodika, morate izvleči zamašek in nato na rob epruvete prinesti tleči drobec. Posledično je treba slišati poseben pok. Koristno bi vas spomniti, da je kalcij v primerjavi z alkalijskimi kovinami, čeprav manj aktiven, tudi nevaren, zato morate z njim še vedno delati previdno. Priporočljivo je, da ga shranite v stekleni posodi pod filmom tekočega parafina ali kerozina. Element je treba odstraniti tik pred samim poskusom z dolgo pinceto. Če je le mogoče, je najbolje, da si priskrbite gumijaste rokavice!

Vodik lahko iz vode pridobite tudi doma z naslednjo zelo preprosto metodo. Na začetku se voda napolni v 1,5-litrsko plastično plastenko. Nato se v tej vodi raztopi jedki kalij (približno 15 gramov) ali jedka sol. Nato je treba steklenico postaviti v ponev, v katero najprej nalijemo vodo. Zdaj morate vzeti 40-centimetrsko aluminijasto žico in jo razrezati na kose, katerih dolžina naj bo 5 centimetrov. Odrezano žico vržemo v steklenico, na njen vrat pa položimo vnaprej pripravljeno gumijasto kroglico. Vodik, ki se sprosti med reakcijo med aluminijem in alkalijami, se bo zbiral v gumijasti kroglici. Ker se ta reakcija izvaja z aktivnim sproščanjem toplote, morate vsekakor upoštevati varnostna pravila in ravnati previdno!

In končno, vodik se pridobiva iz vode z navadno kuhinjsko soljo. To naredite tako, da v stekleno posodo z ozkim grlom stresete sol v količini petih velikih žlic in dobro premešate. Po tem se vzame bakrena žica in se vstavi v brizgo s strani bata. To območje mora biti dobro zatesnjeno z lepilom. Nato brizgo spustimo v posodo s fiziološko raztopino in postopoma napolnimo. Bakreno žico je treba priključiti na negativni pol 12-voltne baterije. Zaradi reakcije elektrolize se bo v bližini napeljave začel sproščati vodik, ki ga fiziološka raztopina izpodrine iz brizge. Takoj, ko bakrena žica preneha v stiku s slano vodo, je reakcija končana. Tako lahko samostojno pridobite vodik iz vode z dokaj preprostimi metodami. Mimogrede, pri uporabi katere koli metode se morate spomniti, da vodik postane eksploziven, ko se zmeša s kisikom!

uznay-kak.ru

Kako pridobiti vodik: metode

Parni reforming metana in zemeljskega plina: vodna para pri visoki temperaturi (700 – 1000 stopinj Celzija) se pomeša z metanom pod tlakom v prisotnosti katalizatorja.
Uplinjanje premoga: ena najstarejših metod pridobivanja vodika. Brez dostopa zraka se pri temperaturi 800 - 1300 stopinj Celzija premog segreva skupaj z vodno paro, premog pa izpodriva kisik iz vode. Izhod sta ogljikov dioksid in vodik.
Elektroliza vode: zelo preprost način pridobivanja vodika. V posodo se vlije raztopina sode, v katero sta nameščena 2 električna elementa, eden ustreza minusu - katodi, drugi pa plusu - anodi. V to raztopino se dovaja električna energija, ki vodo razgradi na njene komponente – na katodi se sprošča vodik, na anodi pa kisik.
Piroliza: razgradnja vode na vodik in kisik brez dostopa zraka in pri visoki temperaturi.
Delna oksidacija: zlitina kovin aluminija in galija se oblikuje v posebne brikete, ki se dajo v posodo z vodo, zaradi kemične reakcije nastaneta vodik in aluminijev oksid. Galij se uporablja v zlitini za preprečevanje oksidacije aluminija.
Biotehnologija: že v 20. stoletju so odkrili, da če alge Chlamydomonas med življenjem nimajo dovolj kisika in žvepla, začnejo hitro sproščati vodik.
Globoki plin planeta: v črevesju zemlje je vodik mogoče najti v čisti plinasti obliki, vendar njegova proizvodnja od tam ni priporočljiva.

Kako pridobiti vodik iz vode

Najenostavnejši način pridobivanja vodika iz vode je elektroliza. Elektroliza je kemijski proces, pri katerem se raztopina elektrolita pod vplivom električnega toka razdeli na sestavne dele, to je v našem primeru voda razdeljena na vodik in kisik. Za to se uporabi raztopina sode v vodi in dva elementa - katoda in anoda, na kateri se bodo sproščali plini. Na elemente se napaja napetost, na anodi se sprošča kisik, na katodi pa vodik.

Kako narediti vodik doma

Uporabljeni reagenti so precej preprosti - vitriol (baker), kuhinjska sol, aluminij in voda. Aluminij lahko vzamemo iz pločevink piva, vendar ga je treba najprej sežgati, da se znebimo plastične folije, ki moti reakcijo.

Nato se ločeno pripravi raztopina vitriola in raztopina soli, raztopina modrega vitriola, se zmeša z raztopino soli, kar povzroči zeleno raztopino. Nato v to zeleno raztopino vržemo kos aluminijaste folije, okoli nje se pojavijo mehurčki - to je vodik. Opazimo tudi, da je folija prekrita z rdečo prevleko, ki izpodriva baker iz raztopine. Za zbiranje vodika za osebne namene uporabimo steklenico z zamaškom, v katero predhodno vstavimo ozko cevko, skozi katero bo plin odhajal.

Zdaj pa pozor! Previdnostni ukrepi. Ker je vodik eksploziven plin, je treba poskuse z njim izvajati na prostem, in drugič, reakcija za proizvodnjo vodika poteka z velikim sproščanjem toplote, raztopina lahko brizga in vas preprosto opeče.

Kako narediti vodikov peroksid

V laboratoriju se vodikov peroksid proizvaja z reakcijo: BaO 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + H 2 O 2.
V industrijskem obsegu se proizvaja z elektrolizo žveplove kisline, med katero nastane peržveplova kislina, ki se na koncu razgradi v žveplovo kislino in vodikov peroksid.
Kako drugače pridobiti vodik v laboratoriju: vodik se pogosto pridobiva v laboratoriju z interakcijo cinka in klorovodikove kisline: Zn + 2HCl = H 2 + ZnCl 2.

Upam, da ste iz tega članka dobili informacije, ki ste jih potrebovali, in še enkrat vas opozarjam - bodite previdni pri vseh poskusih in poskusih z vodikom!

elhow.ru

Ta članek opisuje najbolj priljubljene načine za proizvodnjo poceni vodika doma.

1. metoda. Vodik iz aluminija in alkalije.

Uporabljena alkalna raztopina je jedka pepelika (kalijev hidroksid) ali kavstična soda (natrijev hidroksid, ki se v trgovinah prodaja kot čistilo za cevi "Mole"). Vodik, ki se sprošča, je čistejši kot pri reakciji kislin z aktivnimi kovinami.

V bučko nalijemo majhno količino pepelike ali sode in dodamo 50-100 ml vode, raztopino mešamo, dokler se kristali popolnoma ne raztopijo. Nato dodamo nekaj kosov aluminija. Takoj se bo začela reakcija s sproščanjem vodika in toplote, ki bo najprej šibka, vendar se bo nenehno stopnjevala.
Po čakanju, dokler se reakcija ne pojavi bolj aktivno, previdno dodajte še 10 g. lug in nekaj kosov aluminija. Tako bomo bistveno okrepili proces.
Bučko zapremo z uporabo epruvete s cevjo, ki vodi posodo za zbiranje plina. Počakamo približno 3-5 minut, da vodik izpodrine zrak iz posode.

Kako nastane vodik? Oksidni film, ki prekriva površino aluminija, se ob stiku z alkalijami uniči. Ker je aluminij aktivna kovina, začne reagirati z vodo, se v njej raztopi in sprošča vodik.

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2

Metoda 2. Vodik iz aluminija, bakrovega sulfata in kuhinjske soli.

V bučko nalijte malo bakrovega sulfata (bakrov sulfat, prodaja se v vsaki vrtnariji) in soli (malo več soli). Dodajte vodo in mešajte, dokler se popolnoma ne raztopi. Raztopina mora postati zelena; če se to ne zgodi, dodajte majhno količino soli.
Bučko je treba postaviti v skodelico, napolnjeno s hladno vodo, ker Med reakcijo se bo sprostila velika količina toplote.
V raztopino dodajte nekaj kosov aluminija. Reakcija se bo začela.

Kako pride do sproščanja vodika? Pri tem nastane bakrov klorid, ki s kovine spere oksidni film. Hkrati z redukcijo bakra pride do tvorbe plina.

3. metoda. Vodik iz cinka in klorovodikove kisline.

V epruveto damo koščke cinka in jih napolnimo s klorovodikovo kislino.
Kot aktivna kovina cink medsebojno deluje s kislino in iz nje izpodriva vodik.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

4. metoda. Proizvodnja vodika z elektrolizo.

Skozi raztopino vode in kuhane soli spustimo električni tok (12V). Med reakcijo se bosta sproščala vodik (na anodi) in kisik (na katodi).

Pri proizvodnji vodika in poznejših poskusih upoštevajte varnostne ukrepe.

all-he.ru

Kratek teoretični del

Vodik, znan tudi kot vodik, prvi element periodnega sistema, je najlažja plinasta snov z visoko kemijsko aktivnostjo. Med oksidacijo (to je zgorevanjem) sprosti ogromno toplote, pri čemer nastane navadna voda. Opišemo lastnosti elementa in jih oblikujemo v obliki tez:

Za referenco. Znanstveniki, ki so prvi ločili molekulo vode na vodik in kisik, so zmes poimenovali eksploziven plin zaradi njene nagnjenosti k eksploziji. Kasneje je prejel ime Brownov plin (po imenu izumitelja) in ga začeli označevati s hipotetično formulo NHO.

Iz zgoraj navedenega se predlaga naslednji sklep: 2 atoma vodika se zlahka povežeta z 1 atomom kisika, vendar se zelo neradi ločita. Kemična oksidacijska reakcija poteka z neposrednim sproščanjem toplotne energije v skladu s formulo:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (energija)

Tukaj je pomembna točka, ki nam bo koristila pri nadaljnji razpravi: vodik reagira spontano z zgorevanjem, toplota pa se sprosti neposredno. Za cepitev molekule vode bo potrebna energija:

2H 2 O → 2H 2 + O 2 - Q

To je formula za elektrolitsko reakcijo, ki označuje proces cepitve vode z dovajanjem električne energije. Kako to izvesti v praksi in narediti generator vodika z lastnimi rokami, bomo razmislili še naprej.

Izdelava prototipa

Da boste razumeli, s čim imate opravka, najprej predlagamo, da sestavite preprost generator za proizvodnjo vodika z minimalnimi stroški. Zasnova domače instalacije je prikazana na diagramu.

Iz česa je sestavljen primitivni elektrolizer:

reaktor - steklena ali plastična posoda z debelimi stenami;
kovinske elektrode, potopljene v reaktor z vodo in priključene na vir energije;
drugi rezervoar igra vlogo vodnega tesnila;
cevi za odstranjevanje plina HHO.

Pomembna točka. Elektrolitska naprava za vodik deluje samo na enosmerni tok. Zato kot vir napajanja uporabite napajalnik, avtomobilski polnilec ali baterijo. AC generator ne bo deloval.

Načelo delovanja elektrolizerja je naslednje:

Za izdelavo zasnove generatorja, prikazanega na diagramu, z lastnimi rokami boste potrebovali 2 steklenici s širokim vratom in pokrovčki, medicinsko kapalko in 2 ducata samoreznih vijakov. Celoten nabor materialov je prikazan na fotografiji.

Posebna orodja bodo zahtevala lepilno pištolo za tesnjenje plastičnih pokrovov. Postopek izdelave je preprost:

Za zagon vodikovega generatorja v reaktor nalijemo slano vodo in vključimo vir energije. Začetek reakcije bo zaznamovan s pojavom plinskih mehurčkov v obeh posodah. Nastavite napetost na optimalno vrednost in prižgite rjavi plin, ki izhaja iz igle kapalke.

Druga pomembna točka. Nemogoče je uporabiti previsoko napetost - elektrolit, segret na 65 ° C ali več, bo začel intenzivno izhlapevati. Zaradi velike količine vodne pare ne bo mogoče prižgati gorilnika. Za podrobnosti o sestavljanju in zagonu improviziranega generatorja vodika si oglejte video:

O Meyerjevi vodikovi celici

Če ste izdelali in preizkusili zgoraj opisano zasnovo, potem ste po gorenju plamena na koncu igle verjetno opazili, da je zmogljivost namestitve izjemno nizka. Če želite dobiti več detonacijskega plina, morate izdelati resnejšo napravo, imenovano celica Stanleyja Meyerja v čast izumitelju.

Tudi princip delovanja celice temelji na elektrolizi, le anoda in katoda sta izdelani v obliki ena v drugo vstavljenih cevi. Napetost se napaja iz generatorja impulzov preko dveh resonančnih tuljav, kar zmanjša porabo toka in poveča produktivnost generatorja vodika. Elektronsko vezje naprave je prikazano na sliki:

Opomba. Delovanje vezja je podrobno opisano na viru http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.

Za izdelavo Meyerjeve celice boste potrebovali:

cilindrično telo iz plastike ali pleksi stekla, obrtniki pogosto uporabljajo vodni filter s pokrovom in cevmi;
cevi iz nerjavečega jekla s premerom 15 in 20 mm, dolžine 97 mm;
žice, izolatorji.

Cevi iz nerjavečega jekla so pritrjene na dielektrično podlago, nanje pa so spajkane žice, povezane z generatorjem. Celica je sestavljena iz 9 ali 11 cevi, nameščenih v ohišje iz plastike ali pleksi stekla, kot je prikazano na fotografiji.

Elementi so povezani po spletu dobro znani shemi, ki vključuje elektronsko enoto, Meyerjevo celico in vodno tesnilo (tehnično ime - mehurček). Iz varnostnih razlogov je sistem opremljen s senzorji kritičnega tlaka in nivoja vode. Po ocenah domačih mojstrov takšna vodikova instalacija porabi tok približno 1 ampera pri napetosti 12 V in ima zadostno zmogljivost, čeprav natančnih številk ni na voljo.

Ploščati reaktor

Visokozmogljiv generator vodika, ki lahko zagotovi delovanje plinskega gorilnika, je izdelan iz plošč iz nerjavečega jekla dimenzij 15 x 10 cm, količina - od 30 do 70 kosov. V njih izvrtamo luknje za zatiče, v kotu pa izrežemo priključek za priklop žice.

Poleg pločevine iz nerjavečega jekla razreda 316 boste morali kupiti:

guma debeline 4 mm, odporna na alkalije;
končne plošče iz pleksi stekla ali PCB;
vezne palice M10-14;
povratni ventil za plinski varilni stroj;
vodni filter za vodno tesnilo;
priključne cevi iz valovitega nerjavečega jekla;
kalijev hidroksid v obliki prahu.

Plošče morajo biti sestavljene v en blok, ločene druga od druge z gumijastimi tesnili z izrezano sredino, kot je prikazano na risbi. Nastali reaktor trdno zavežemo z zatiči in ga povežemo s cevmi z elektrolitom. Slednji prihaja iz ločene posode, opremljene s pokrovom in zapornimi ventili.

Opomba. Povemo vam, kako narediti pretočni (suhi) elektrolizer. Lažje je izdelati reaktor s potopnimi ploščami - ni treba namestiti gumijastih tesnil, sestavljena enota pa se spusti v zaprto posodo z elektrolitom.

Nadaljnja montaža generatorja, ki proizvaja vodik, poteka po isti shemi, vendar z razlikami:

Na telo naprave je pritrjen rezervoar za pripravo elektrolita. Slednji je 7-15% raztopina kalijevega hidroksida v vodi.
Namesto vode se v "mehurček" vlije tako imenovano deoksidacijsko sredstvo - aceton ali anorgansko topilo.
Pred gorilnikom je treba namestiti protipovratni ventil, sicer bo ob gladkem izklopu vodikovega gorilnika zračnost počila cevi in mehurček.

Za napajanje reaktorja je najlažje uporabiti varilni pretvornik, ni treba sestavljati elektronskih vezij. Domači mojster vam bo v svojem videu povedal, kako deluje Brownov domači plinski generator:

Ali je donosno proizvajati vodik doma?

Odgovor na to vprašanje je odvisen od področja uporabe mešanice kisika in vodika. Vse risbe in diagrami, objavljeni v različnih internetnih virih, so zasnovani za izpust plina HHO za naslednje namene:

uporaba vodika kot goriva za avtomobile;
brezdimno zgorevanje vodika v ogrevalnih kotlih in pečeh;
uporablja se za plinsko varjenje.

Glavna težava, ki izniči vse prednosti vodikovega goriva: stroški električne energije za sprostitev čiste snovi presegajo količino energije, pridobljene z njenim zgorevanjem. Karkoli trdijo privrženci utopičnih teorij, največja učinkovitost elektrolizatorja doseže 50%. To pomeni, da se za 1 kW prejete toplote porabi 2 kW električne energije. Korist ničelna, celo negativna.

Spomnimo se, kaj smo zapisali v prvem delu. Vodik je zelo aktiven element in sam reagira s kisikom, pri tem pa sprošča veliko toplote. Ko poskušamo razdeliti stabilno molekulo vode, ne moremo uporabiti energije neposredno na atome. Razdelitev se izvede z uporabo električne energije, od katere se polovica porabi za ogrevanje elektrod, vode, navitij transformatorja itd.

Pomembne osnovne informacije. Specifična zgorevalna toplota vodika je trikrat večja kot pri metanu, vendar po masi. Če jih primerjamo po prostornini, se bo pri zgorevanju 1 m³ vodika sprostilo le 3,6 kW toplotne energije v primerjavi z 11 kW za metan. Navsezadnje je vodik najlažji kemični element.

Zdaj pa razmislimo o detonacijskem plinu, pridobljenem z elektrolizo v domačem generatorju vodika, kot gorivu za zgornje potrebe:

Za referenco. Za zgorevanje vodika v ogrevalnem kotlu boste morali temeljito preoblikovati zasnovo, saj lahko vodikov gorilnik stopi vsako jeklo.

Zaključek

Vodik, ki ga vsebuje plin NHO, pridobljen iz domačega generatorja, je uporaben za dva namena: poskuse in plinsko varjenje. Tudi če zanemarimo nizek izkoristek elektrolizerja in stroške njegove montaže skupaj s porabljeno elektriko, preprosto ni dovolj produktivnosti za ogrevanje objekta. To velja tudi za bencinski motor osebnega avtomobila.

Aktivna kovina. Na zraku je stabilen, pri normalnih temperaturah pa hitro oksidira in se prekrije z gostim filmom oksida, ki ščiti kovino pred nadaljnjim uničenjem.

Interakcija aluminija z drugimi snovmi

V normalnih pogojih ne deluje z vodo niti pri vrenju. Ko je zaščitni oksidni film odstranjen, aluminij vstopi v močno interakcijo z zrakom in vodno paro, pri čemer se spremeni v ohlapno maso aluminijevega hidroksida s sproščanjem vodika in toplote. Enačba reakcije:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)3 + 3H₂

Aluminijev hidroksid

Če odstranite zaščitno oksidno folijo iz aluminija, kovina aktivno sodeluje z. V tem primeru aluminijev prah zgori in tvori oksid. Enačba reakcije:

4Al + 3O₂ = 2Al2O3

Ta kovina tudi aktivno sodeluje z mnogimi kislinami. Pri reakciji s klorovodikovo kislino opazimo nastanek vodika:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H₂

V normalnih pogojih koncentrirana dušikova kislina ne interagira z aluminijem, saj je močan oksidant in naredi oksidni film še močnejši. Zaradi tega se dušikova kislina skladišči in prevaža v aluminijastih posodah.

Prevoz kislin

Aluminij pasiviramo pri običajnih temperaturah z razredčeno dušikovo in koncentrirano žveplovo kislino. Kovina se raztopi v vroči žveplovi kislini:

2Al + 4H₂SO4 = Al₂(SO4)3 + S + 4H₂O

Interakcija z nekovinami

Aluminij reagira s halogeni, žveplom, dušikom in vsemi nekovinami. Za nastanek reakcije je potrebno segrevanje, po katerem pride do interakcije s sproščanjem velike količine toplote.

Interakcija aluminija z vodikom

Aluminij ne reagira neposredno z vodikom, čeprav je znana trdna polimerna spojina Alan, v katerem so tako imenovane tricentrične povezave. Pri temperaturah nad 100 stopinj Celzija alan nepovratno razpade na enostavne snovi. Aluminijev hidrid burno reagira z vodo.

Aluminij ne reagira neposredno z vodikom: kovina tvori spojine z izgubo elektronov, ki jih sprejmejo drugi elementi. Atomi vodika ne sprejmejo elektronov, ki jih kovine oddajo, da tvorijo spojine. Samo zelo reaktivne kovine (kalij, natrij, magnezij, kalcij) lahko "prisilijo" vodikove atome, da sprejmejo elektrone in tvorijo trdne ionske spojine (hidride). Neposredna sinteza aluminijevega hidrida iz vodika in aluminija zahteva ogromen pritisk (približno 2 milijardi atmosfer) in temperature nad 800 K. Spoznaš lahko kemijske lastnosti drugih kovin.

Treba je opozoriti, da je to edini plin, ki se opazno topi v aluminiju in njegovih zlitinah. Topnost vodika se spreminja sorazmerno s temperaturo in kvadratnim korenom tlaka. Topnost vodika v tekočem aluminiju je bistveno večja kot v trdnem aluminiju. Ta lastnost se nekoliko razlikuje glede na kemično sestavo zlitin.

Aluminij in njegova vodikova poroznost

Aluminijasta pena

Nastajanje vodikovih mehurčkov v aluminiju je neposredno odvisno od hitrosti ohlajanja in strjevanja, pa tudi od prisotnosti nukleacijskih centrov za sproščanje vodikovih oksidov, ujetih v talino. Za nastanek aluminijeve poroznosti je potreben znaten presežek vsebnosti raztopljenega vodika v primerjavi s topnostjo vodika v trdnem aluminiju. V odsotnosti nukleacijskih centrov je za razvoj vodika potrebna razmeroma visoka koncentracija snovi.

Lokacija vodika v strjenem aluminiju je odvisna od stopnje njegove vsebnosti v tekočem aluminiju in pogojev, pod katerimi je prišlo do strjevanja. Ker je vodikova poroznost posledica difuzijsko nadzorovane nukleacije in mehanizmov rasti, procesi, kot sta zmanjšanje koncentracije vodika in povečanje stopnje strjevanja, zavirajo nukleacijo in rast por. Zaradi tega so razcepljeni tlačni ulitki bolj dovzetni za napake, povezane z vodikom, kot brizgani ulitki.

Obstajajo različne viri vodika, ki vstopa v aluminij.

Polnite materiale(ostanki, ingoti, vrnitev iz livarn, oksidi, pesek in maziva, ki se uporabljajo pri strojni obdelavi). Ta onesnaževala so potencialni viri vodika, ki nastane med kemično razgradnjo vodne pare ali redukcijo organske snovi.

Orodja za taljenje. Strgala, konice in lopate so vir vodika. Oksidi in ostanki talila na orodjih absorbirajo vlago iz okoliškega zraka. Ognjevzdržni materiali peči, distribucijski kanali, vedra za vzorčenje, korita za apnenec in cementne malte so možni viri vodika.

Atmosfera peči. Če talilno peč poganja kurilno olje ali zemeljski plin, lahko nepopolno zgorevanje goriva povzroči nastanek prostega vodika.

Tokovi(higroskopske soli, pripravljene, da takoj absorbirajo vodo). Zaradi tega mokri tok neizogibno vnaša vodik v talino, ki nastane med kemičnim razkrojem vode.

Kalupi za vlivanje. Med polnjenjem kalupa tekoči aluminij turbulentno teče in v notranjost pospravlja zrak. Če zrak nima časa zapustiti kalupa, preden se aluminij začne strjevati, bo vodna cev prodrla v kovino.

Rast cen energentov spodbuja iskanje učinkovitejših, tudi na ravni gospodinjstev. Najbolj pa obrtnike in navdušence privlači vodik, katerega kalorična vrednost je trikrat višja od metana (38,8 kW proti 13,8 na 1 kg snovi). Zdi se, da je metoda pridobivanja doma znana - cepitev vode z elektrolizo. V resnici je problem veliko bolj kompleksen. Naš članek ima 2 cilja:

analizirati vprašanje, kako narediti generator vodika z minimalnimi stroški;
Razmislite o možnosti uporabe generatorja vodika za ogrevanje zasebnega doma, polnjenje avtomobila in kot varilni stroj.

Kratek teoretični del

Za referenco. Znanstveniki, ki so prvi ločili molekulo vode na vodik in kisik, so zmes poimenovali eksploziven plin zaradi njene nagnjenosti k eksploziji. Kasneje je prejel ime Brownov plin (po imenu izumitelja) in ga začeli označevati s hipotetično formulo NHO.

2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (energija)

Tukaj je pomembna točka, ki nam bo koristila pri nadaljnji razpravi: vodik reagira spontano z zgorevanjem, toplota pa se sprosti neposredno. Za cepitev molekule vode bo potrebna energija:

2H 2 O → 2H 2 + O 2 - Q

Izdelava prototipa

Da boste razumeli, s čim imate opravka, najprej predlagamo, da sestavite preprost generator za proizvodnjo vodika z minimalnimi stroški. Zasnova domače instalacije je prikazana na diagramu.

Iz česa je sestavljen primitivni elektrolizer:

reaktor - steklena ali plastična posoda z debelimi stenami;
kovinske elektrode, potopljene v reaktor z vodo in priključene na vir energije;
drugi rezervoar igra vlogo vodnega tesnila;
cevi za odstranjevanje plina HHO.

Pomembna točka. Elektrolitska naprava za vodik deluje samo na enosmerni tok. Zato kot vir napajanja uporabite napajalnik, avtomobilski polnilec ali baterijo. AC generator ne bo deloval.

Načelo delovanja elektrolizerja je naslednje:

Posebna orodja bodo zahtevala lepilno pištolo za tesnjenje plastičnih pokrovov. Postopek izdelave je preprost:

Druga pomembna točka. Nemogoče je uporabiti previsoko napetost - elektrolit, segret na 65 ° C ali več, bo začel intenzivno izhlapevati. Zaradi velike količine vodne pare ne bo mogoče prižgati gorilnika. Za podrobnosti o sestavljanju in zagonu improviziranega generatorja vodika si oglejte video:

O Meyerjevi vodikovi celici

Opomba. Delovanje vezja je podrobno opisano na viru http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.

Za izdelavo Meyerjeve celice boste potrebovali:

cilindrično telo iz plastike ali pleksi stekla, obrtniki pogosto uporabljajo vodni filter s pokrovom in cevmi;
cevi iz nerjavečega jekla s premerom 15 in 20 mm, dolžine 97 mm;
žice, izolatorji.

Ploščati reaktor

Poleg pločevine iz nerjavečega jekla razreda 316 boste morali kupiti:

guma debeline 4 mm, odporna na alkalije;
končne plošče iz pleksi stekla ali PCB;
vezne palice M10-14;
povratni ventil za plinski varilni stroj;
vodni filter za vodno tesnilo;
priključne cevi iz valovitega nerjavečega jekla;
kalijev hidroksid v obliki prahu.

Opomba. Povemo vam, kako narediti pretočni (suhi) elektrolizer. Lažje je izdelati reaktor s potopnimi ploščami - ni treba namestiti gumijastih tesnil, sestavljena enota pa se spusti v zaprto posodo z elektrolitom.

Nadaljnja montaža generatorja, ki proizvaja vodik, poteka po isti shemi, vendar z razlikami:

Na telo naprave je pritrjen rezervoar za pripravo elektrolita. Slednji je 7-15% raztopina kalijevega hidroksida v vodi.
Namesto vode se v "mehurček" vlije tako imenovano deoksidacijsko sredstvo - aceton ali anorgansko topilo.
Pred gorilnikom je treba namestiti protipovratni ventil, sicer bo ob gladkem izklopu vodikovega gorilnika zračnost počila cevi in mehurček.

Ali je donosno proizvajati vodik doma?

uporaba vodika kot goriva za avtomobile;
brezdimno zgorevanje vodika v ogrevalnih kotlih in pečeh;
uporablja se za plinsko varjenje.

Pomembne osnovne informacije. Specifična zgorevalna toplota vodika je trikrat večja kot pri metanu, vendar po masi. Če jih primerjamo po prostornini, se bo pri zgorevanju 1 m³ vodika sprostilo le 3,6 kW toplotne energije v primerjavi z 11 kW za metan. Navsezadnje je vodik najlažji kemični element.

Zdaj pa razmislimo o detonacijskem plinu, pridobljenem z elektrolizo v domačem generatorju vodika, kot gorivu za zgornje potrebe:

Za referenco. Za zgorevanje vodika v ogrevalnem kotlu boste morali temeljito preoblikovati zasnovo, saj lahko vodikov gorilnik stopi vsako jeklo.

Zaključek

Vodik, ki ga vsebuje plin NHO, pridobljen iz domačega generatorja vodika, je uporaben za dva namena: poskuse in plinsko varjenje. Tudi če zanemarimo nizek izkoristek elektrolizerja in stroške njegove montaže skupaj s porabljeno elektriko, preprosto ni dovolj produktivnosti za ogrevanje objekta. To velja tudi za bencinski motor osebnega avtomobila.

vodik - razširjen element. Zaradi svoje edinstvenosti lahko deluje kot oksidant in reducent. Več jih je metode za pridobivanje vodika.

Industrijska metoda pridobivanja vodika.

1. Elektroliza vodnih raztopin soli (kuhinjska sol NaCl).

2. Prehajanje pare iz kurišča preko vročega koksa (T = 1000 °C):

H2O + C = H 2 + CO,

Reakcija je reverzibilna!

Mešanica ( H 2, CO in H 2 O) se imenuje vodni plin.

In na 2. stopnji se vodni plin prenese čez železov oksid (III) pri temperaturi približno 450 °C:

CO + H 2 O = CO 2 + H 2,

To reakcijo pogosto imenujemo strižna reakcija.

3. Proizvodnja iz zemeljskega plina. Osnova je pretvorba metana (glavna sestavina zemeljskega plina, CH 4) z vodno paro. Rezultat je reverzibilna mešanica, imenovana sintezni plin. Procesni pogoji: katalizator iz niklja in 1000°C:

CH 4 + H 2 O = CO 2 + 3H 2,

Ta reakcija se pogosto uporablja za proizvodnjo vodika za Haberjevo reakcijo (sinteza amoniaka).

4. Krekiranje naftnih derivatov.

Laboratorijska metoda za pridobivanje vodika.

1. Pod vplivom razredčenih kislin na kovine, ki so v napetostnem nizu levo od vodika.

Zn + HCl = ZnCl 2 + H 2,

2. Pri elektrolizi raztopin kislin in alkalij na katodi nastane vodik.

3. Učinek alkalij na cink ali aluminij:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2

4. Hidroliza hidridov:

NaH+H 2 O = NaOH + H 2 ,

5. Reakcija kalcija z vodo:

Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2.

Metoda je zelo preprosta in vam lahko precej hitro zagotovi vodik.
Vzamemo aluminijev ingot, nanj položimo kroglico živega srebra, enako tisto, ki se uporablja v običajnih termometrih. Vzamemo oster predmet, na primer nož, in z njim opraskamo aluminij tik pod kroglo živega srebra, to pomeni, da konico noža vstavimo v živo srebro in pod njim opraskamo aluminijev ingot, po tem posegu dobimo amalgam pod kroglo živega srebra, to je zlitina živega srebra z aluminijem ko aluminij popraskamo, potem z njega odtrgamo zaščitno plast aluminijevega oksida.

V normalnih pogojih se na prostem aluminij takoj prekrije s tankim, a zelo obstojnim oksidnim filmom, ki preprečuje nadaljnjo oksidacijo aluminija. Ko pa smo aluminij prekrili z živim srebrom in aluminij pod njim opraskali, smo odluščili film in pustili, da je živo srebro ustvarilo zlitino z aluminijem, to pomeni, da se živo srebro takoj vgradi v kristalno mrežo aluminija. Zdaj pa najpomembnejše. Oksidni film preprečuje oksidacijo, toda na mestu, kjer smo naredili amalgam, bo aluminij precej aktivno oksidiran s kisikom v atmosferi s tvorbo belega prahu, kar se bo nadaljevalo, dokler ne bo oksidiran celoten aluminijev ingot. Če tak ingot postavite v vodo, bo tudi tam zelo aktivno oksidiral in izpodrinil vodik iz vode. reakcija v vodi poteka tako burno, da pride do eksplozije.

Da bi se izognili eksploziji in da bi lahko kontrolirali izhod količine vodika, ne morete dati ingota v vodo, ampak mimo takšnega ingota pihate vodno paro, ki bo oksidirala v vodik, to je, da bo aluminij odvzel kisik iz pare, vodik pa bo stranski produkt, ki ga lahko preprosto uporabite kot gorivo za avtomobile.
Aluminij lahko kopljete povsod, na odlagališčih, na smetiščih, lahko celo odprete nelegalno prevzemno mesto, v vsakem primeru se vam bo ta način z vsemi stroški več kot izplačal, najceneje in najlažje boste dobili gorivo.

Predstavljajte si, da imate na avtu zaprt rezervoar, ki ga lahko odprete in vanj vržete aluminijaste vilice, žlico ali šopek aluminijastih žic. Seveda morate najprej kupiti termometer in iz njega nanesti živo srebro na aluminij zgoraj omenjen način. Za udobje lahko stopite aluminijaste smeti in iz njih vlijete kompaktne surovce, nato pa na ingotu ustvarite vsaj majhno točko amalgama in nato to mesto pokrijete s kitom ali trakom ali pa ga preprosto postavite v plastično vrečko in jo tesno zavežite tako da ne pride do oksidacijske reakcije. Nato lahko te surovce vržete v hermetično zaprt rezervoar, nato dovajate paro in na izhodu dobite čisti vodik, ki bo poganjal vaš avto. metoda je eksplozijsko varna, saj je količina sproščenega vodika odvisna od količine dovedene pare. Takšen "reaktor" je lahko nameščen neposredno pred komoro, v katero se bo vbrizgal vodik, tako da se sproščeni vodik takoj uporabi brez tvorjenja velikih eksplozivnih kopičenj.
Ta metoda je povsem možna.
Če mi ne verjamete, preberite šolski učbenik za kemijo.