У дома » Направи си сам » Нов процес за производство на водород от алуминиева сплав. Производство на водород с помощта на алуминиев нанопрах Производство на водород от алкали

Нов процес за производство на водород от алуминиева сплав. Производство на водород с помощта на алуминиев нанопрах Производство на водород от алкали

Нарастването на цената на енергоносителите стимулира търсенето на по-ефективни, включително и на битово ниво. Най-вече занаятчиите-ентусиасти са привлечени от водород, чиято калоричност е три пъти по-висока от тази на метана (38,8 kW срещу 13,8 на 1 kg вещество). Методът за извличане у дома, изглежда, е известен - разделянето на водата чрез електролиза. В действителност проблемът е много по-сложен. Нашата статия има 2 цели:

да се анализира въпросът как да се направи генератор на водород с минимални разходи;
обмислете възможността за използване на водороден генератор за отопление на частна къща, зареждане на автомобил и като машина за заваряване.

Кратка теоретична част

Водородът, известен също като водород, - първият елемент от периодичната таблица - е най-лекото газообразно вещество с висока химическа активност. По време на окисляване (т.е. изгаряне) той отделя огромно количество топлина, образувайки обикновена вода. Ние характеризираме свойствата на елемента, като ги подреждаме под формата на тези:

За справка. Учените, които първи разделиха водната молекула на водород и кислород, нарекоха сместа експлозивен газ поради склонността й да експлодира. Впоследствие се нарича газ на Браун (по името на изобретателя) и започва да се обозначава с хипотетичната формула HHO.

Преди това дирижаблите бяха пълни с водород, който често експлодираше.

От гореизложеното се налага следният извод: 2 водородни атома лесно се свързват с 1 кислороден атом, но се разделят много неохотно. Химическата реакция на окисление протича с директно освобождаване на топлинна енергия в съответствие с формулата:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (енергия)

Тук се крие важен момент, който ще ни бъде полезен при по-нататъшно разяснение: водородът реагира спонтанно от запалване и топлината се отделя директно. За да се отдели водна молекула, ще трябва да се изразходва енергия:

2H 2 O → 2H 2 + O 2 - Q

Това е формула за електролитна реакция, която характеризира процеса на разделяне на вода чрез доставяне на електричество. Как да приложим това на практика и да направим генератор на водород със собствените си ръце, ще разгледаме допълнително.

Създаване на прототип

За да разберете с какво се занимавате, първо предлагаме да сглобим най-простия генератор за производство на водород с минимални разходи. Дизайнът на домашна инсталация е показан на диаграмата.

От какво се състои примитивен електролизатор:

реактор - стъклен или пластмасов контейнер с дебели стени;
метални електроди, потопени в реактор с вода и свързани към източник на енергия;
вторият резервоар играе ролята на водно уплътнение;
тръби за изпускане на HHO газ.

Важен момент. Електролитната водородна инсталация работи само на постоянен ток. Затова използвайте стенен адаптер, зарядно за кола или батерия като източник на захранване. Алтернаторът няма да работи.

Принципът на работа на електролизера е следният:

За да направите конструкцията на генератора, показана на диаграмата, със собствените си ръце, ще ви трябват 2 стъклени бутилки с широки гърла и капаци, медицински капкомер и 2 дузини самонарезни винтове. На снимката е показан пълен комплект материали.

От специалните инструменти ще ви трябва пистолет за лепило, за да запечатате пластмасовите капачки. Производственият процес е прост:

За да стартирате генератора на водород, налейте подсолена вода в реактора и включете източника на енергия. Началото на реакцията ще бъде белязано от появата на газови мехурчета в двата контейнера. Регулирайте напрежението до оптималната стойност и запалете Брауновия газ, излизащ от иглата на капкомера.

Втора важна точка. Не трябва да се прилага твърде високо напрежение - електролитът, нагрят до 65 ° C или повече, ще започне да се изпарява интензивно. Поради голямото количество водна пара няма да е възможно запалването на горелката. За подробности относно сглобяването и пускането на импровизиран генератор на водород вижте видеоклипа:

За водородната клетка на Майер

Ако сте направили и тествали горната конструкция, тогава по изгарянето на пламъка в края на иглата вероятно сте забелязали, че производителността на инсталацията е изключително ниска. За да получите по-експлозивен газ, трябва да направите по-сериозно устройство, наречено клетка Стенли Майер в чест на изобретателя.

Принципът на действие на клетката също се основава на електролиза, само анодът и катодът са направени под формата на тръби, поставени една в друга. Напрежението се подава от генератора на импулси през две резонансни бобини, което намалява консумацията на ток и увеличава производителността на водородния генератор. Електронната схема на устройството е показана на фигурата:

Забележка. Подробности за работата на схемата са описани на ресурса http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.

За да направите клетка на Майер, ще ви трябва:

цилиндрично тяло, изработено от пластмаса или плексиглас, занаятчиите често използват воден филтър с капак и дюзи;
тръби от неръждаема стомана с диаметър 15 и 20 mm с дължина 97 mm;
проводници, изолатори.

Към диелектричната основа са прикрепени неръждаеми тръби, към тях са запоени проводници, свързани към генератора. Клетката се състои от 9 или 11 тръби, поставени в пластмасова или плексигласова кутия, както е показано на снимката.

Под клетката на Meyer можете да адаптирате готов пластмасов калъф от конвенционален кран филтър

Елементите са свързани по известната в интернет схема, която включва електронен блок, клетка на Майер и воден затвор (техническото наименование е барботер). От съображения за безопасност системата е оборудвана със сензори за критично налягане и ниво на водата. Според прегледите на домашни занаятчии такава водородна инсталация консумира ток от порядъка на 1 ампер при напрежение 12 V и има достатъчна производителност, въпреки че няма точни цифри.

Принципна схема на включването на електролизера

пластинчат реактор

Високопроизводителен водороден генератор, способен да осигури работата на газова горелка, е изработен от плочи от неръждаема стомана с размери 15 x 10 cm, количеството е от 30 до 70 броя. В тях се пробиват отвори за затягане на шпилки, а в ъгъла се изрязва клема за свързване на проводника.

В допълнение към лист от неръждаема стомана клас 316, ще трябва да закупите:

4 mm гума, устойчива на алкали;
крайни плочи от плексиглас или текстолит;
щанги M10-14;
възвратен клапан за газова заваръчна машина;
воден филтър за воден затвор;
свързващи тръби от гофрирана неръждаема стомана;
калиев хидроксид на прах.

Плочите трябва да бъдат сглобени в един блок, изолиран една от друга с гумени уплътнения с изрязана среда, както е показано на чертежа. Издърпайте получения реактор плътно с щифтове и го свържете към дюзите с електролит. Последният идва от отделен контейнер, оборудван с капак и клапани.

Забележка. Казваме ви как да направите проточен (сух) електролизер. По-лесно е да се направи реактор с потопени плочи - няма нужда да се монтират гумени уплътнения, а сглобеният блок се спуска в запечатан контейнер с електролит.

Схема на мокър тип водородна инсталация

Последващото сглобяване на генератора, произвеждащ водород, се извършва по същата схема, но с разлики:

Към тялото на апарата е прикрепен резервоар за приготвяне на електролит. Последният е 7-15% разтвор на калиев хидроксид във вода.
Вместо вода в "барботера" се налива така нареченият дезоксидант - ацетон или неорганичен разтворител.
Пред горелката трябва да се постави възвратен клапан, в противен случай, когато водородната горелка е плавно изключена, обратният удар ще счупи маркучите и барботера.

За захранване на реактора е най-лесно да използвате заваръчен инвертор, не е необходимо да се сглобяват електронни схеми. Как работи домашният газов генератор на Браун, домашният майстор ще разкаже в своето видео:

Изгодно ли е да получите водород у дома

Отговорът на този въпрос зависи от обхвата на сместа кислород-водород. Всички чертежи и диаграми, публикувани от различни интернет ресурси, са изчислени за освобождаването на HHO газ за следните цели:

използване на водород като гориво за автомобили;
бездимно изгаряне на водород в отоплителни котли и пещи;
да се използва за газово заваряване.

Основният проблем, който зачерква всички предимства на водородното гориво: цената на електроенергията за освобождаване на чисто вещество надвишава количеството енергия, получено от изгарянето му. Каквото и да твърдят привържениците на утопичните теории, максималната ефективност на електролизера достига 50%. Това означава, че за 1 kW получена топлина се изразходват 2 kW електроенергия. Ползата е нулева, даже отрицателна.

Спомнете си какво написахме в първия раздел. Водородът е много активен елемент и реагира сам с кислорода, като отделя много топлина. Опитвайки се да разделим стабилна водна молекула, не можем да приложим енергия директно към атомите. Разделянето се извършва от електричество, половината от което се разсейва при нагряване на електроди, вода, намотки на трансформатори и т.н.

Важна основна информация. Специфичната топлина на изгаряне на водорода е три пъти по-висока от тази на метана, но като маса. Ако ги сравним по обем, тогава при изгаряне на 1 m³ водород ще се отделят само 3,6 kW топлинна енергия в сравнение с 11 kW за метан. Все пак водородът е най-лекият химичен елемент.

Сега разгледайте експлозивния газ, получен чрез електролиза в домашен генератор на водород, като гориво за горните нужди:

За справка. За да изгорите водород в отоплителен котел, дизайнът ще трябва да бъде напълно преработен, тъй като водородната горелка е в състояние да разтопи всяка стомана.

Заключение

Водородът в състава на HHO газ, получен от домашен генератор на водород, е полезен за две цели: експерименти и газово заваряване. Дори и да отхвърлим ниската ефективност на клетката и разходите за сглобяването й, заедно с консумираната електроенергия, просто няма достатъчно мощност за отопление на сградата. Това важи и за бензиновия двигател на лек автомобил.

„Водородът се генерира само когато е необходим, така че можете да произвеждате само толкова, колкото ви е необходимо“, обясни Удол на университетски симпозиум, описвайки откритието. Тази технология може например да се използва заедно с малки двигатели с вътрешно горене в приложения като преносими аварийни генератори, косачки и триони. Теоретично може да се използва и върху автомобили и камиони.

Водородът се отделя спонтанно, когато се добави вода към топките, направени от сплав от алуминий и галий. „В същото време алуминият в твърдата сплав реагира с водата, отделяйки кислорода от молекулите си“, коментира Удол. Съответно останалият водород се отделя в околното пространство.

Наличието на галий е критично за реакцията, тъй като предотвратява образуването на оксиден филм върху алуминиевата повърхност по време на нейното окисление. Такъв филм обикновено предотвратява по-нататъшното окисляване на алуминия, като действа като бариера. Ако образуването му е нарушено, реакцията ще продължи, докато се изчерпи целият алуминий.

Удол открива този процес с течна алуминиево-галиева сплав през 1967 г., докато работи в производството на полупроводници. „Почиствах тигел, съдържащ сплав от галий и алуминий", казва той. „Когато добавих вода там, имаше силно пукане. След това се оттеглих в лабораторията и прекарах няколко часа в изучаване какво точно се е случило.

„Необходим компонент е галият, тъй като той се топи при ниска температура и разтваря алуминия, което позволява на последния да реагира с водата. Удол обяснява. „Това беше неочаквано откритие, тъй като е добре известно, че твърдият алуминий не взаимодейства с водата.“

Крайните продукти на реакцията са галий и алуминиев оксид. Изгарянето на водорода води до образуването на вода. „Следователно не се произвеждат токсични емисии", казва Удол. „Важно е също така да се отбележи, че галият не участва в реакцията, така че може да бъде изхвърлен и използван повторно. Това е важно, защото сега този метал е много по-скъп от алуминия. Въпреки това, ако този процес стане широко използван, тогава минната индустрия ще може да произвежда по-евтин нискокачествен галий. За сравнение, целият галий, който се използва в момента, е високо пречистен и се използва главно в полупроводниковата индустрия.

Удол казва, че тъй като водородът може да се използва вместо бензин в двигателите с вътрешно горене, техниката може да се приложи в автомобилния транспорт. Въпреки това, за да може технологията да се конкурира с бензина, е необходимо да се намалят разходите за възстановяване на алуминиев оксид. „В момента цената на един фунт алуминий е над $1, така че не можете да получите еквивалентното количество водород за бензин при $3 за галон,” обяснява Удол.

Въпреки това цената на алуминия може да бъде намалена, ако се получи от оксид чрез електролиза, а електричеството за него ще идва от или. В този случай алуминият може да се произвежда на място и няма нужда от пренос на енергия, което намалява общите разходи. Освен това такива системи могат да бъдат разположени в отдалечени райони, което е особено важно при изграждането на атомни електроцентрали. Този подход, според Woodall, ще намали използването на бензин, ще намали замърсяването и зависимостта от вноса на петрол.

„Ние го наричаме базирана на алуминий водородна енергия“, казва Удол. „И няма да е трудно двигателите с вътрешно горене да се преобразуват да работят с водород. Всичко, което трябва да направите, е да смените горивния им инжектор с водороден.

Системата може да се използва и за захранване на горивни клетки. В този случай той вече може да се конкурира с бензиновите двигатели - дори при днешната висока цена на алуминия. „Системите с горивни клетки са 75% ефективни, докато двигателите с вътрешно горене са 25% ефективни“, казва Удол. „Така че след като технологията стане широко достъпна, нашата техника за извличане на водород ще стане икономически жизнеспособна.“

Учените подчертават стойността на алуминия за генериране на енергия. „Повечето хора не осъзнават колко енергия се съдържа в него", обяснява Удол. „Всеки паунд (450 грама) метал може да осигури 2 kWh при изгаряне на освободения водород и същото количество енергия под формата на топлина. Така средна кола с резервоар, пълен с топчета от алуминиева сплав (около 150 кг) ще може да измине около 600 км и ще струва $60 (ако приемем, че алуминиевият оксид след това се рециклира). За сравнение, ако напълня резервоара с бензин, ще получа 6 kWh на фунт, което е 2,5 пъти повече енергия от фунт алуминий. С други думи, ще ми трябва 2,5 пъти повече алуминий, за да получа същото количество мощност. Но важното е, че напълно премахнах бензина и вместо това използвах евтино вещество, което се предлага в САЩ.

Изработен е генератор, който представлява херметизиран съд с вътрешен обем 220 мл и свалящ се капак, в който има херметизирани, изолирани токоотводи-закрепвания за алуминий и газоотвеждаща тръба за отстраняване на водорода. В генератора се излива 200 g разтвор на натриев хлорид с концентрация 17. Алуминиеви плочи с площ от 13 cm 2 всяка се закрепват към токопроводи-стойки. Затворете генератора с капак, като се уверите, че е стегнат. След това се прилага напрежение към токопроводите. За по-бързо отстраняване на оксидния филм от алуминиевата повърхност в началото се прилага напрежение до 1,5 V. След разрушаването на оксидния филм напрежението се намалява до работна стойност. За работата на генератора е избран обхватът на напрежението от 0,3-1,5 V, тъй като при тези стойности на напрежението характеристиката G / W) е по-висока, отколкото при по-високи или по-ниски стойности на напрежението, което позволява по-рационално използване на електроенергията, но водородният генератор може да работи и в по-широк диапазон на напрежение.

Предложеният метод може да се приложи по-ефективно

За да се увеличи добивът на водород при същите стойности на мощността, е възможно да се използва многоелектродна система в една клетка, три електрода между отрицателния и положителния електрод, има пасивен електрод и така две клетки, по-добър резултат е получено. Диспергираният алуминий може да се използва и като редуциращ агент, което прави възможно увеличаването на добива на водород.

В резултат на тестване на генератора по метода от пример 1, 200 g морска вода се изсипват в генератора с два алуминиеви електрода. Общата площ на всеки електрод е 13 cm 2. В резултат на това се получават следните резултати: добив на водород при 1,5 V 0,5 l/h, добив спрямо енергия при 1,5 V 0,52 W/h.

С увеличаване на общата концентрация на соли чрез изпаряване, добивът на водород се увеличава с времето и относително изразходваната енергия достига максимум 16-23 соли на морската вода. Този метод позволява да се осигури равномерно производство на водород и ви позволява да регулирате производството му с потреблението, изисквано от потребителя.

Иск

1. Метод за получаване на водород, включващ взаимодействието на алуминий с воден разтвор на халогенид на алкален или алкалоземен метал, характеризиращ се с това, че за да се осигури възможност за контролиране на добива на водород, взаимодействието се извършва при преминаване на електрически ток през реакционната смес, първо при напрежение 1,5 V и след отстраняване на оксидния филм, напрежението се намалява до 0,3 V.

Получаване на водород у дома

Метод 1.Изсипете малко количество каустичен калий или натрий в колбата и налейте 50-100 ml вода, разбъркайте разтвора, докато кристалите се разтворят напълно. След това добавете няколко парчета алуминий. Веднага ще започне реакция с отделяне на водород и топлина, първоначално слаба, но непрекъснато нарастваща.

След като изчакате реакцията да протече по-активно, внимателно добавете още 10гр. луга и няколко парчета алуминий. Това значително ще ускори процеса. Запечатваме колбата с епруветка с тръба, водеща към съд за събиране на газ. Изчакваме около 3-5 минути. докато водородът измести въздуха от съда.

Как се образува водород? Оксидният филм, който покрива повърхността на алуминия, се разрушава при контакт с алкали. Тъй като алуминият е активен метал, той започва да реагира с вода, разтваря се в нея и се отделя водород.

2Al + 2NaOH + 6h3O → 2Na + 3h3

Метод 2.Водород от алуминий, меден сулфат и готварска сол.

Изсипете малко меден сулфат и сол в колбата. Добавете вода и разбъркайте, докато се разтвори напълно. Разтворът трябва да стане зелен, ако това не се случи, добавете малко количество сол. Колбата трябва да се постави в чаша, пълна със студена вода, т.к. по време на реакцията ще се отдели голямо количество топлина. Добавете няколко парчета алуминий към разтвора. Реакцията ще започне.

Как се отделя водородът? В процеса се образува меден хлорид, който отмива оксидния филм от метала. Едновременно с редуцирането на медта се образува газ.

Метод 3.Водород от цинк и солна киселина.

Поставяме парчета цинк в епруветка и ги пълним със солна киселина. Като активен метал, цинкът, взаимодействайки с киселина, измества водорода от него.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + h3

Метод 4.Производство на водород чрез електролиза.

Пропускаме електрически ток през разтвор от вода и преварена сол. По време на реакцията ще се отделят водород и кислород.

Водородът отдавна се счита и на някои места се използва като екологично чисто гориво. Но по-широкото използване на водородното гориво е възпрепятствано от редица нерешени проблеми до момента, основните от които са съхранението и транспортирането. Въпреки това, група изследователи от Изследователската лаборатория на армията на САЩ, докато провеждаха експерименти на полигона в Абърдийн близо до Мериленд, направиха случайно откритие. След като разляха вода върху прът от специална алуминиева сплав, чийто състав все още се пази в тайна, изследователите забелязаха, че процесът на бързо отделяне на водород веднага започва.

От училищен курс по химия, ако някой друг го помни, водородът е страничен продукт от реакцията между вода и алуминий. Тази реакция обаче обикновено протича само при достатъчно висока температура или в присъствието на специални катализатори. И дори тогава върви доста "бавно", ще са необходими около 50 часа, за да се напълни резервоарът на водородна кола, а енергийната ефективност на този метод за производство на водород не надвишава 50 процента.

Всичко това няма нищо общо с реакцията, в която участва новата алуминиева сплав. „Ефективността на тази реакция е много близка до 100 процента, а самата реакция „ускорява“ до максимална производителност за по-малко от три минути“, казва Скот Грендъл, ръководител на научния екип.

Използването на система, която произвежда водород според нуждите, решава много съществуващи проблеми. Водата и алуминиевата сплав са лесни за транспортиране от едно място на друго, и двете вещества са инертни и стабилни сами по себе си. Второ, не е необходим катализатор или първоначален тласък за започване на реакцията, реакцията започва веднага щом водата влезе в контакт със сплавта.

Всичко казано по-горе не означава, че изследователите са намерили панацея в областта на водородното гориво. В този случай има още редица въпроси за изясняване или изясняване. Първият въпрос е дали такава схема за производство на водород би работила извън лабораторията, тъй като има много примери, при които експерименталните технологии работят чудесно в лабораторията, но се провалят напълно при полеви изпитания. Вторият проблем е сложността и цената на производството на алуминиева сплав, цената на обезвреждането на реакционните продукти, които ще бъдат факторите, определящи икономическата осъществимост на нов метод за производство на водород.

В заключение трябва да се отбележи, че изясняването на въпросите, споменати по-горе, най-вероятно няма да отнеме много време. И едва след това ще бъде възможно да се направят изводи за по-нататъшната жизнеспособност на нов метод за производство на водородно гориво.

Източници: www.ntpo.com, all-he.ru, h3-o.sosbb.net, 505sovetov.ru, dailytechinfo.org, joyreactor.cc

Кракен - гигантски октопод

гигантски плъхове

Мистериозни вируси

Видение на Jude-Hael. момиче от рая

Къде е за предпочитане да останете в Москва

Москва е огромен метрополис, който всеки ден посреща много посетители. Някой отива тук на посещение за разглеждане на забележителности, някой има цел - бизнес пътуване. Удобство...

Китайската култура - древна цивилизация

Според китайския учен Лян Цичао Китай, заедно с Вавилон, Индия и Египет, е една от четирите древни цивилизации. Този голям...

Философия на древния изток

Характеристики на направленията на древноиндийската философия: брахманизъм; философия на епохата; неортодоксални и ортодоксални школи. Школи и направления на древнокитайската философия: конфуцианство; даоизъм; влага; легализъм; ...

Всичко това няма нищо общо с реакцията, в която участва новата алуминиева сплав. „Ефективността на тази реакция е близо до 100 процента, а самата реакция „ускорява“ до максимална производителност за по-малко от три минути“, казва Скот Грендал, ръководител на научния екип.

Публикувано: 12 окт. 2013
Водородът се извлича с лазер от вода с помощта на въглен. Температура от повече от хиляда градуса незабавно изгаря въглерода с вода или по-скоро с воден кислород, докато водородът се отделя от водата. Това видео показва как електрическата дъга освобождава водород от вода и въглен.
Въглищата изолират мълнията, а енергията от дървените въглища създава атомен водород, както и бикарбонат, лекарството за стареене и най-добрата храна за растенията, а след това и озон.

Получаване на водород от вода по формулата H2O + C +e = -H2CO3 и +H, а именно енергия от воден въглен, като енергия от лазерна мълния или електричество. Евтините катализатори за извличане на водород от водата и използването на променливо напрежение от 50 херца дори може да се каже, че са мое откритие. Открих лесен начин за производство на водород от вода, използвайки обикновен графитен или въглен катализатор.
Как да извлечете водород от вода с помощта на въглен, ще намерите на моя уебсайт http://xn--c1atbkq7d.xn--p1ai/ Nyurgun.RF, основната тайна за правене на правилния въглен.
Въглищата трябва да бъдат изгорени с голямо количество въздух и при нагряване на въглищата над хиляда и двеста градуса, едва тогава те стават катализатор за водорода и водната молекула ще се нагрее до хиляда градуса.

Получаване на графит за получаване на водород от вода чрез изгаряне на въглища под вода. Публикувано: 25 апр. 2015 г
Уникална комбинация от въглеродни съединения за извличане на атомен водород от прясна вода без никакви добавки.

Бързо и бавно изгаряне на вода(и) oroda, като доказателство за отделянето на водород от водата с помощта на въглен. Публикувано: 12 май 2015 г
Използвам водород за лекарство за облекчаване на умората.
За потребителя няма значение как се загрява топлата вода за него, или чрез изгаряне на въглеводороди, или чрез суперефективни нови технологии.

Тип