Produzione di idrogeno dall'alluminio. È stata trovata una nuova tecnologia per produrre idrogeno dall'acqua utilizzando l'alluminio. Produrre idrogeno da alluminio e solfato di rame

Mentre il mondo intero sviluppa celle a combustibile e parla dell’energia dell’idrogeno del futuro, gli scettici non si stancano di ripetere che l’umanità non dispone ancora di un modo economico per produrre idrogeno. Il moderno metodo di produzione è l’elettrolisi dell’acqua, ma per implementarla su scala globale sarà necessaria molta elettricità.

L'umanità ripone le sue principali speranze nel progetto di fusione termonucleare, che dovrebbe aprire una fonte inesauribile di energia per le persone, ma nessuno si è ancora impegnato a prevedere la data in cui entrerà in funzione il primo tokamak. Inoltre, gli scienziati stanno cercando di adattare i batteri per produrre idrogeno dal cibo e dai rifiuti industriali, e ci stanno anche provando imitare il processo di fotosintesi, che separa l'acqua in idrogeno e ossigeno nelle piante. Tutti questi metodi sono ancora molto lontani dall’implementazione industriale.

Sembra che gli scienziati americani abbiano imparato a produrre idrogeno in grandi quantità facendo reagire l'alluminio con l'acqua.

Gli sviluppatori della Purdue University hanno creato una nuova lega metallica arricchita con alluminio che potrebbe essere molto efficace nel processo di produzione di idrogeno. L'uso di questa lega, tra le altre cose, è giustificato dal punto di vista economico e questo metodo potrà presto competere con i moderni tipi di carburante utilizzati nell'industria dei trasporti e dell'energia.

Come parla Jerry Woodall, professore universitario e iniziatore del lavoro, la sua innovazione potrebbe trovare applicazione in tutti i settori, dai dispositivi mobili per la generazione di energia ai grandi impianti industriali.

La nuova lega è composta per il 95% da alluminio e per il restante 5% da una lega complessa di gallio, indio e stagno. Sebbene il gallio sia un elemento molto raro e costoso, le sue quantità nella lega sono così piccole che il costo della lega, e soprattutto il costo del suo funzionamento, può essere commercialmente redditizio.
Quando questa lega viene aggiunta all'acqua, l'alluminio subisce una reazione di ossidazione, a seguito della quale vengono rilasciati idrogeno ed energia termica e l'alluminio viene convertito in forma di ossido.
2Al + 3H 2 O --> 3H 2 + Al 2 O 3 + Q

Da corso scolastico In chimica tutti dovrebbero sapere che l'alluminio è un metallo estremamente attivo e reagisce facilmente con l'acqua, liberando idrogeno durante la propria ossidazione. Tuttavia, l'uso dell'alluminio nella vita di tutti i giorni, e soprattutto come utensili da cucina, è assolutamente sicuro, poiché sulla superficie dell'alluminio è sempre presente una pellicola di ossido sottile, ma molto resistente e inerte Al 2 O 3, che fa reagire l'alluminio con l'acqua non è così facile.

La lega indio-gallio-stagno è un componente fondamentale per la tecnologia Woodall: impedisce la formazione di questa pellicola di ossido e consente all'alluminio di reagire quantitativamente con l'acqua.

Oltre all'idrogeno, anche l'energia termica è un prezioso prodotto della reazione, che può essere utilizzato. L'ossido di alluminio e una lega più inerte di gallio, indio e stagno possono successivamente essere ridotti in un noto processo industriale, quindi un ciclo chiuso può ridurre il costo della produzione di energia, in termini domestici, a meno di 2 rubli per kilowattora.

Il merito dei chimici-tecnologi è che non solo sono stati in grado di svolgere un lavoro titanico selezionando la composizione chimica di una lega di alluminio, ma hanno anche imparato a controllarne la microstruttura, che è la chiave per la funzionalizzazione del materiale.

Il fatto è che una miscela di metalli, una volta solidificata, non forma una soluzione solida omogenea a causa delle differenze nella struttura dei reticoli cristallini dei metalli, inoltre, la lega risultante ha un punto di fusione piuttosto basso; Di conseguenza, la lega finale si forma durante il raffreddamento dalla fusione sotto forma di una miscela di due fasi indipendenti: alluminio e una lega di gallio, indio e stagno, incorporati nello spessore del materiale sotto forma di cristalliti microscopici.

È questa composizione bifase che determina la capacità dell'alluminio in una determinata lega di reagire con l'acqua in condizioni normali, ed è quindi fondamentale per l'intera tecnologia.

Inoltre, come si è scoperto, questo materiale può essere ottenuto in due forme diverse a seconda del metodo di raffreddamento della miscela fusa di metalli. Apparentemente, durante il raffreddamento rapido (tempra), la struttura cristallina della soluzione non ha il tempo di riorganizzarsi, per cui il campione all'uscita risulta essere quasi monofase. La lega di Woodall in questa forma non reagisce con l'acqua finché non viene bagnata con una miscela fusa di gallio, indio e stagno.

Tuttavia, dopo aver scoperto la capacità di un materiale così bagnato di reagire con l'acqua in condizioni normali, gli scienziati furono piuttosto ispirati e dopo un po' di tempo scoprirono la capacità di una massa fusa arricchita in alluminio di cristallizzare in seguito a un raffreddamento lento in una forma a due fasi. Tale materiale è in grado di reagire con l'acqua senza la partecipazione di una lega liquida di gallio, indio e stagno. Gli scienziati ritengono che il fattore determinante per prevenire la formazione di una pellicola di ossido sulla superficie di un materiale sia la microstruttura dei materiali all'interfaccia tra le due fasi che compongono il materiale.

Al momento, gli scienziati sono preoccupati per il compito tecnologico di bricchettare la loro lega per migliorarne la facilità d'uso. Pertanto, un blocco di lega di alluminio può essere inserito in un reattore, le cui dimensioni sono determinate dalla quantità di idrogeno richiesta, e produrre esattamente la quantità di idrogeno necessaria nel luogo e nel momento in cui è necessario. Tale tecnologia, una volta portata alla sua logica conclusione, risolverà altri due problemi urgenti dell’energia dell’idrogeno (oltre alla produzione effettiva di idrogeno dall’acqua), vale a dire lo stoccaggio dell’idrogeno e il suo trasporto.
La lega di indio, gallio e stagno è un componente inerte e non partecipa alla reazione, quindi al termine della reazione può essere riutilizzata praticamente senza perdite.

L'ossido di alluminio è anche una sostanza molto conveniente per effettuare la sua riduzione elettrochimica secondo il processo Hall-Heroult, attualmente ampiamente utilizzato nell'industria dell'alluminio:
2Al2O3 + 3C = 4Al + 3CO2
Secondo gli scienziati, il recupero dell'alluminio dall'ossido ottenuto durante la produzione di idrogeno è ancora più economico della produzione standard dalla bauxite, sebbene il ciclo completo da alluminio ad alluminio sia, ovviamente, costoso: gli scienziati non intendevano creare un ciclo perpetuo macchina del movimento.

In linea di principio, per implementare la tecnologia di Woodall, che non è stata ancora descritta nelle pubblicazioni scientifiche, non sono necessarie nuove innovazioni: è solo necessario creare un'infrastruttura per consegnare la lega all'utente finale e organizzare il processo di recupero utilizzando risorse adeguate. ha sviluppato metodi industriali per la produzione di alluminio metallico.

L’alluminio è il metallo più abbondante sulla Terra. Inoltre, un sottoprodotto dello sviluppo dei minerali di bauxite, minerali contenenti alluminio, è il gallio, il componente più prezioso della lega di Woodall.

Lo stesso scienziato, che in passato ha ricevuto il più alto riconoscimento nel campo della tecnologia negli Stati Uniti, rileva, oltre ai problemi di natura puramente economica, la necessità di condurre ulteriori esperimenti sull'influenza della composizione e, in particolare , la microstruttura all'interfaccia delle fasi in un nuovo materiale sulle sue proprietà. Tale lavoro potrebbe rendere possibile in futuro il passaggio all’uso di metalli più economici e accessibili rispetto al gallio.

L’aumento dei prezzi dell’energia stimola la ricerca di energia più efficiente, anche a livello domestico. Ad attrarre artigiani e appassionati è soprattutto l'idrogeno, il cui potere calorifico è tre volte superiore a quello del metano (38,8 kW contro 13,8 per 1 kg di sostanza). Il metodo di estrazione a casa sembra essere noto: scindere l'acqua mediante elettrolisi. In realtà il problema è molto più complesso. Il nostro articolo ha 2 obiettivi:

• analizzare la questione di come realizzare un generatore di idrogeno a un costo minimo;
• Considera la possibilità di utilizzare un generatore di idrogeno per riscaldare una casa privata, fare rifornimento di carburante e come saldatrice.

Breve parte teorica

L'idrogeno, noto anche come idrogeno, il primo elemento della tavola periodica, è la sostanza gassosa più leggera con elevata attività chimica. Durante l'ossidazione (cioè la combustione), rilascia un'enorme quantità di calore, formando acqua normale. Caratterizziamo le proprietà dell'elemento, formattandole sotto forma di tesi:

Per riferimento. Gli scienziati che per primi separarono la molecola d'acqua in idrogeno e ossigeno chiamarono la miscela gas esplosiva a causa della sua tendenza ad esplodere. Successivamente, ricevette il nome di gas di Brown (dal nome dell'inventore) e iniziò a essere designato con l'ipotetica formula NHO.

In precedenza, i cilindri dei dirigibili erano pieni di idrogeno, che spesso esplodeva

Da quanto sopra, suggerisce la seguente conclusione: 2 atomi di idrogeno si combinano facilmente con 1 atomo di ossigeno, ma si separano con molta riluttanza. Reazione chimica l’ossidazione procede con cessione diretta di energia termica secondo la formula:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (energia)

Qui giace punto importante, che ci sarà utile per ulteriori debriefing: l'idrogeno reagisce spontaneamente dalla combustione e il calore viene rilasciato direttamente. Per dividere una molecola d'acqua, l'energia dovrà essere spesa:

2H2O → 2H2 + O2 - Q

Questa è la formula di una reazione elettrolitica che caratterizza il processo di scissione dell'acqua fornendo elettricità. Come implementarlo nella pratica e realizzare un generatore di idrogeno con le proprie mani, lo considereremo ulteriormente.

Creazione di un prototipo

Per capire con cosa hai a che fare, ti suggeriamo innanzitutto di assemblare un semplice generatore per produrre idrogeno a un costo minimo. Il design di un'installazione fatta in casa è mostrato nel diagramma.

In cosa consiste un elettrolizzatore primitivo:

• reattore: un contenitore di vetro o plastica con pareti spesse;
• elettrodi metallici immersi in un reattore con acqua e collegati ad una fonte di energia;
• il secondo serbatoio svolge il ruolo di tenuta idraulica;
• tubi per la rimozione del gas HHO.

Punto importante. L'impianto elettrolitico dell'idrogeno funziona solo con corrente continua. Utilizzare quindi un adattatore CA, un caricabatteria per auto o una batteria come fonte di alimentazione. Un generatore CA non funzionerà.

Il principio di funzionamento dell’elettrolizzatore è il seguente:

Per realizzare con le tue mani il disegno del generatore mostrato nel diagramma, avrai bisogno di 2 bottiglie di vetro con collo e tappo larghi, un contagocce medico e 2 dozzine di viti autofilettanti. Il set completo di materiali è mostrato nella foto.

Strumenti speciali richiederanno una pistola per colla per sigillare i coperchi di plastica. La procedura di produzione è semplice:

Per avviare il generatore di idrogeno, versare acqua salata nel reattore e accendere la fonte di alimentazione. L'inizio della reazione sarà segnalato dalla comparsa di bolle di gas in entrambi i contenitori. Regolare la tensione al valore ottimale e accendere il gas marrone che esce dall'ago del contagocce.

Secondo punto importante. È impossibile applicare una tensione troppo alta: l'elettrolito, riscaldato a 65 ° C o più, inizierà ad evaporare intensamente. A causa della grande quantità di vapore acqueo non sarà possibile accendere il bruciatore. Per i dettagli sull'assemblaggio e il lancio di un generatore di idrogeno improvvisato, guarda il video:

Informazioni sulla cella a idrogeno Meyer

Se hai realizzato e testato il progetto sopra descritto, probabilmente hai notato dalla combustione della fiamma all'estremità dell'ago che le prestazioni dell'installazione sono estremamente basse. Per ottenere più gas detonante, è necessario realizzare un dispositivo più serio, chiamato cella Stanley Meyer in onore dell'inventore.

Anche il principio di funzionamento della cella si basa sull'elettrolisi, solo l'anodo e il catodo sono realizzati sotto forma di tubi inseriti l'uno nell'altro. La tensione viene fornita dal generatore di impulsi attraverso due bobine risonanti, il che riduce il consumo di corrente e aumenta la produttività del generatore di idrogeno. Il circuito elettronico del dispositivo è mostrato in figura:

Nota. Il funzionamento del circuito è descritto in dettaglio sulla risorsa http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.

Per realizzare una cella Meyer avrai bisogno di:

• un corpo cilindrico in plastica o plexiglass gli artigiani utilizzano spesso un filtro per l'acqua con coperchio e tubi;
• tubi in acciaio inossidabile con un diametro di 15 e 20 mm, una lunghezza di 97 mm;
• fili, isolanti.

I tubi di acciaio inossidabile sono fissati a una base dielettrica e ad essi sono saldati i fili collegati al generatore. La cella è composta da 9 o 11 tubi posti in una custodia di plastica o plexiglass, come mostrato nella foto.

Per la cella Meyer è possibile adattare un alloggiamento in plastica già pronto di un filtro dell'acqua convenzionale

Gli elementi sono collegati secondo uno schema ben noto su Internet, che comprende un'unità elettronica, una cella Meyer e un sigillo d'acqua (nome tecnico - gorgogliatore). Per motivi di sicurezza, il sistema è dotato di sensori critici di pressione e livello dell'acqua. Secondo le recensioni degli artigiani domestici, un tale impianto a idrogeno consuma una corrente di circa 1 ampere con una tensione di 12 V e ha prestazioni sufficienti, sebbene non siano disponibili cifre esatte.

Diagramma schematico accendere l'elettrolizzatore

Reattore a piastre

Un generatore di idrogeno ad alte prestazioni in grado di garantire il funzionamento di un bruciatore a gas è realizzato con piastre in acciaio inossidabile di 15 x 10 cm, quantità da 30 a 70 pezzi. Vengono praticati dei fori per i perni di serraggio e un terminale per il collegamento del filo è ritagliato nell'angolo.

Oltre alla lamiera di acciaio inossidabile grado 316, dovrai acquistare:

• gomma spessa 4 mm, resistente agli alcali;
• piastre terminali in plexiglass o PCB;
• tiranti M10-14;
• valvola di ritegno per saldatrice a gas;
• filtro dell'acqua per tenuta idraulica;
• tubi di collegamento in acciaio inossidabile corrugato;
• idrossido di potassio in polvere.

Le piastre devono essere assemblate in un unico blocco, isolate tra loro con guarnizioni in gomma con intaglio centrale, come indicato nel disegno. Legare saldamente il reattore risultante con gli spilli e collegarlo ai tubi con l'elettrolita. Quest'ultimo proviene da un contenitore separato dotato di coperchio e valvole di intercettazione.

Nota. Ti spieghiamo come realizzare un elettrolizzatore di tipo a flusso continuo (a secco). È più semplice produrre un reattore con piastre sommergibili: non è necessario installare guarnizioni in gomma e l'unità assemblata viene abbassata in un contenitore sigillato con elettrolita.

Schema di un impianto a idrogeno di tipo umido

Il successivo assemblaggio del generatore che produce idrogeno viene effettuato secondo lo stesso schema, ma con differenze:

1. Al corpo del dispositivo è collegato un serbatoio per la preparazione dell'elettrolita. Quest'ultimo è una soluzione al 7-15% di idrossido di potassio in acqua.
2. Invece dell'acqua, nel "gorgogliatore" viene versato un cosiddetto agente disossidante: acetone o un solvente inorganico.
3. Una valvola di ritegno deve essere installata davanti al bruciatore, altrimenti quando il bruciatore a idrogeno viene spento senza problemi, il gioco romperà i tubi e il gorgogliatore.

Per alimentare il reattore il modo più semplice è utilizzare un inverter di saldatura; non è necessario assemblare circuiti elettronici. Il funzionamento di un generatore di gas marrone fatto in casa viene spiegato da un artigiano nel suo video:

È redditizio produrre idrogeno in casa?

Rispondi a questa domanda dipende dall'ambito di applicazione della miscela ossigeno-idrogeno. Tutti i disegni e i diagrammi pubblicati da varie risorse Internet sono progettati per il rilascio di gas HHO per i seguenti scopi:

• utilizzare l'idrogeno come carburante per le automobili;
• combustione senza fumo di idrogeno nel riscaldamento di caldaie e forni;
• utilizzato per lavori di saldatura a gas.

Il problema principale che annulla tutti i vantaggi del combustibile a idrogeno: il costo dell’elettricità da produrre sostanza pura superare la quantità di energia ottenuta dalla sua combustione. Qualunque cosa possano affermare gli aderenti alle teorie utopistiche, l'efficienza massima dell'elettrolizzatore raggiunge il 50%. Ciò significa che per 1 kW di calore ricevuto vengono consumati 2 kW di elettricità. Il beneficio è zero, addirittura negativo.

Ricordiamo cosa abbiamo scritto nella prima sezione. L'idrogeno è un elemento molto attivo e reagisce da solo con l'ossigeno, rilasciando molto calore. Quando proviamo a dividere una molecola d'acqua stabile, non possiamo applicare energia direttamente agli atomi. La scissione viene effettuata utilizzando energia elettrica, metà della quale viene dissipata per riscaldare gli elettrodi, l'acqua, gli avvolgimenti del trasformatore, ecc.

Importante informazioni di base. Il calore specifico di combustione dell'idrogeno è tre volte superiore a quello del metano, ma in massa. Se li confrontiamo in volume, quando si brucia 1 m³ di idrogeno, verranno rilasciati solo 3,6 kW di energia termica contro 11 kW del metano. Dopotutto, l'idrogeno è il più leggero elemento chimico.

Consideriamo ora il gas detonante ottenuto mediante elettrolisi in un generatore di idrogeno fatto in casa come combustibile per le esigenze di cui sopra:

Per riferimento. Per bruciare l'idrogeno in una caldaia per il riscaldamento, dovrai riprogettare completamente il design, poiché un bruciatore a idrogeno può fondere qualsiasi acciaio.

Conclusione

L'idrogeno contenuto nel gas NHO, ottenuto da un generatore di idrogeno fatto in casa, è utile per due scopi: esperimenti e saldatura a gas. Anche ignorando la bassa efficienza dell’elettrolizzatore e i costi del suo assemblaggio nonché dell’elettricità consumata, semplicemente non c’è abbastanza produttività per riscaldare l’edificio. Ciò vale anche per il motore a benzina di un'autovettura.

L'elettrolisi dell'acqua è il metodo più antico per produrre idrogeno. Facendo passare una corrente continua attraverso l'acqua, l'idrogeno si accumula al catodo e l'ossigeno all'anodo. La produzione di idrogeno mediante elettrolisi è una produzione ad alta intensità energetica, quindi viene utilizzata esclusivamente in quelle aree in cui questo gas è piuttosto prezioso e necessario.

Produrre idrogeno in casa è un processo abbastanza semplice e ci sono diversi modi per farlo:

1. Avremo bisogno di una soluzione alcalina non allarmatevi per questi nomi perché... tutto questo è liberamente disponibile.

Ad esempio, lo scovolino “talpa” è perfetto nella composizione. Versare un po' di alcali nel pallone e aggiungere 100 ml di acqua;

Mescolare accuratamente per sciogliere completamente i cristalli;

Aggiungi alcuni pezzetti di alluminio;

Aspettiamo circa 3-5 minuti affinché la reazione avvenga il più rapidamente possibile;

Aggiungere altri pezzetti di alluminio e 10-20 grammi di alcali;

Chiudiamo il serbatoio con un apposito pallone dotato di tubo che immette nel serbatoio di raccolta del gas e aspettiamo qualche minuto finché dal recipiente non esce l'aria sotto la pressione dell'idrogeno.

2. Rilascio di idrogeno da alluminio, sale da cucina e solfato di rame.

Versare nel pallone il solfato di rame e un po' più di sale;

Diluire il tutto con acqua e mescolare bene;

Mettiamo il pallone in una vasca piena d'acqua, poiché la reazione rilascerà molto calore;

Altrimenti, tutto deve essere fatto come nel primo metodo.

3. Produrre idrogeno dall'acqua facendo passare una corrente da 12 V attraverso una soluzione salina in acqua. Questo è il metodo più semplice e più adatto per l'uso domestico. L'unico svantaggio di questo metodo è che viene rilasciato relativamente poco idrogeno.

COSÌ. Ora sai come ottenere idrogeno dall'acqua e altro ancora. Ci sono così tanti esperimenti che puoi fare. Ricordarsi di seguire le regole di sicurezza per evitare infortuni.

Produrre idrogeno in casa

Metodo 1.

La soluzione alcalina utilizzata è potassio caustico o soda caustica. L'idrogeno rilasciato è più puro rispetto a quando gli acidi reagiscono con i metalli attivi.

Sigilliamo il pallone, utilizzando una provetta con un tubo che conduce la nave per raccogliere il gas. Aspettiamo circa 3-5 minuti. finché l'idrogeno non sposta l'aria dal recipiente.

2Al + 2NaOH + 6h3O → 2Na + 3h3

Metodo 2.

Versare un po' di solfato di rame e sale nel pallone. Aggiungere acqua e mescolare fino a completo scioglimento. La soluzione dovrebbe diventare verde; se ciò non accade aggiungere una piccola quantità di sale.

Metodo 3.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + h3

Metodo 4.

Passiamo una corrente elettrica attraverso una soluzione di acqua e sale bollito. Durante la reazione verranno rilasciati idrogeno e ossigeno.

Produzione di idrogeno mediante elettrolisi dell'acqua.

Era da molto tempo che volevo fare una cosa del genere. Ma non è andato oltre gli esperimenti con una batteria e un paio di elettrodi. Volevo realizzare un dispositivo a tutti gli effetti per produrre idrogeno, in quantità tali da gonfiare un palloncino. Prima di realizzare un dispositivo a tutti gli effetti per l'elettrolisi dell'acqua a casa, ho deciso di testare tutto sul modello.

Questo modello non è adatto per l'uso quotidiano completo. Ma siamo riusciti a testare l'idea. Quindi per gli elettrodi ho deciso di utilizzare la grafite. Un'ottima fonte di grafite per gli elettrodi è il collettore di corrente del filobus. Ce ne sono molti in giro alle fermate finali. Va ricordato che uno degli elettrodi verrà distrutto.

Lo abbiamo visto e finalizzato con un file. L'intensità dell'elettrolisi dipende dall'intensità della corrente e dall'area degli elettrodi. I fili sono collegati agli elettrodi. I fili devono essere accuratamente isolati. Le bottiglie di plastica sono ideali per il corpo del modello di elettrolizzatore. Nel coperchio sono praticati dei fori per tubi e fili. Tutto è completamente rivestito con sigillante.

Per collegare due contenitori, sono adatti i colli di bottiglia tagliati. Devono essere uniti insieme e la cucitura sciolta. Le noci sono ricavate dai tappi delle bottiglie. Vengono praticati dei fori sul fondo di due bottiglie. Tutto è collegato e accuratamente riempito con sigillante.

Utilizzeremo una rete domestica da 220 V come fonte di tensione. Voglio avvertirti che questo è un giocattolo piuttosto pericoloso. Quindi, se non hai competenze sufficienti o hai dubbi, allora è meglio non ripeterlo. Nella rete domestica abbiamo corrente alternata; per l'elettrolisi deve essere raddrizzata. Un ponte a diodi è perfetto per questo. Quello nella foto si è rivelato non abbastanza potente e si è bruciato rapidamente. L'opzione migliore era il ponte a diodi cinese MB156 in un alloggiamento di alluminio.

Il ponte a diodi diventa molto caldo. Sarà necessario un raffreddamento attivo. Un dispositivo di raffreddamento per il processore di un computer è perfetto. È possibile utilizzare una scatola di giunzione di dimensioni adeguate per l'alloggiamento. Venduto in articoli elettrici.

Sotto il ponte a diodi devono essere posizionati diversi strati di cartone. I fori necessari vengono praticati nel coperchio della scatola di giunzione. Ecco come appare l'installazione assemblata. L'elettrolizzatore è alimentato dalla rete elettrica, il ventilatore da una fonte di alimentazione universale. Come elettrolita viene utilizzata una soluzione di bicarbonato di sodio. Qui è necessario ricordare che maggiore è la concentrazione della soluzione, maggiore è la velocità di reazione. Ma allo stesso tempo il riscaldamento è più alto. Inoltre, la reazione di decomposizione del sodio al catodo contribuirà al riscaldamento. Questa reazione è esotermica. Di conseguenza, si formeranno idrogeno e idrossido di sodio.

Il dispositivo nella foto sopra è diventato molto caldo. Ho dovuto spegnerlo periodicamente e attendere che si raffreddasse. Il problema del riscaldamento è stato parzialmente risolto raffreddando l'elettrolita. Per questo ho utilizzato una pompa per fontana da tavolo. Un lungo tubo va da una bottiglia all'altra attraverso una pompa e un secchio di acqua fredda.

È bene prevedere un rubinetto nel punto in cui il tubo viene collegato alla palla. Venduto nei negozi di animali nella sezione acquari.

Conoscenze di base dell'elettrolisi classica.

Il principio di efficienza di un elettrolizzatore per la produzione di gas h3 e O2.

Sicuramente tutti sanno che se immergi due unghie in una soluzione di bicarbonato di sodio e applichi il più su un'unghia e il meno sull'altra, verrà rilasciato idrogeno nel segno meno e ossigeno nel segno più.

Ora il nostro compito è trovare un approccio per ottenere quanto più gas possibile e spenderlo quantità minima elettricità.

Lezione 1. Tensione

La decomposizione dell'acqua inizia quando agli elettrodi viene applicata poco più di 1,8 volt. Se si applica 1 volt, praticamente non scorre corrente e non viene rilasciato gas, ma quando la tensione si avvicina a 1,8 volt, la corrente inizia a salire bruscamente. Questo è chiamato potenziale minimo dell'elettrodo al quale inizia l'elettrolisi. Pertanto, se forniamo 12 volt a questi 2 chiodi, un tale elettrolizzatore consumerà molta elettricità, ma ci sarà poco gas.
L'energia andrà a riscaldare l'elettrolito.

Per questo. Affinché il nostro elettrolizzatore sia economico, dobbiamo fornire non più di 2 volt per cella. Pertanto, se abbiamo 12 volt, li dividiamo in 6 celle e otteniamo 2 volt su ciascuna.

Ora semplifichiamolo - dividiamo semplicemente la capacità in 6 parti con piastre - il risultato saranno 6 celle collegate in serie; ogni cella avrà 2 volt; ciascuna piastra interna da un lato sarà un positivo e dall'altro un meno; . Quindi - lezione numero 1 appresa = applicare la bassa tensione.

Ora la 2a lezione di economia: Distanza tra i piatti

Maggiore è la distanza, maggiore è la resistenza, maggiore sarà la corrente che spenderemo per produrre un litro di gas. Quanto più breve è la distanza, tanto meno spenderemo Watt all'ora per litro di gas. Inoltre, userò proprio questo termine: un indicatore dell'efficienza dell'elettrolizzatore / Dal grafico è chiaro che più le piastre sono vicine tra loro, minore è la tensione necessaria per far passare la stessa corrente. E come sai, la resa del gas è direttamente proporzionale alla quantità di corrente che passa attraverso l'elettrolita.

Moltiplicando una tensione inferiore per una corrente, otteniamo meno watt per la stessa quantità di gas.

Ora la 3a lezione. Zona piastra

Se prendiamo 2 chiodi e, seguendo le prime due regole, li avviciniamo e applichiamo loro 2 volt, otterremo pochissimo gas, poiché passeranno pochissima corrente. Proviamo a prendere due piatti nelle stesse condizioni. Ora la quantità di corrente e gas aumenterà in modo direttamente proporzionale all'area di queste piastre.

Ora 4a lezione: Concentrazione degli elettroliti

Usando le prime 3 regole, prendiamo grandi piastre di ferro a piccola distanza l'una dall'altra e applichiamo loro 2 volt. E metteteli in un po' d'acqua, aggiungendo un pizzico di soda. L'elettrolisi procederà, ma molto lentamente, l'acqua si scalderà. Ci saranno molti ioni nella soluzione, la resistenza sarà piccola, il riscaldamento diminuirà e la quantità di gas aumenterà

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

Snyatyn – dal passato al presente

Si scopre che Snyatin deriva dal nome Konstantin. Gli storici credono seriamente che i nostri antenati fossero balbettanti, ecco perché...

Uccello magico

L'immagine dell'uccello di fuoco ci è nota fin dall'infanzia. racconti popolari. Le leggende dicono che questo uccello magico volasse dagli anni trenta...

Elfi e fate: la storia di un ragazzo che serviva le fate. Parte 1

In Bretagna ci sono leggende su elfi e fate speciali chiamati les Margots la fee. Questo nome è comune, ...

Isola magica dell'eterna giovinezza

Lontano oltre l'orizzonte, in una terra straniera, si trova la magica isola dell'eterna giovinezza. Dicono che su di esso cresca una cosa strana...

La principessa Alvilda

Ascoltando storie sui pirati, ognuno di noi immagina innanzitutto l'immagine di un uomo barbuto dall'aspetto cupo...

Alfabeto runico degli antichi slavi

I primi argomenti a favore dell'esistenza della scrittura runica slava furono avanzati all'inizio del secolo scorso; alcuni dei dati...

La lotta per l'indipendenza italiana - l'inizio

La prima parte dell'Ottocento fu accompagnata da una crescita del desiderio di unificazione nello Stato nazionale ("Risorgimento"). L'occupazione napoleonica servì letteralmente...

• Cos'è la progettazione del paesaggio

obiettivo-news.ru

Tutti sanno da scuola che l'idrogeno occupa il primo posto nella tavola periodica ed è indicato dal simbolo H. Ma, nonostante questa conoscenza, poche persone hanno sentito dire che è possibile ottenere idrogeno dall'acqua a casa senza problemi. Inoltre, vale la pena notare il fatto che oggi questo elemento chimico viene utilizzato attivamente come carburante per automobili, poiché non entra nell'atmosfera durante la combustione. ambiente. A proposito, l'idrogeno viene prodotto industrialmente utilizzando la reazione del vapore acqueo con carbone riscaldato (coke), l'elettrolisi di una soluzione di cloruro di sodio, ecc. In breve, esistono moltissimi modi in cui una sostanza può essere ottenuta in condizioni di laboratorio. Ma, utilizzando i metodi descritti di seguito, puoi condurre un esperimento sulla produzione di idrogeno a casa. Ma in questo caso, non dimenticare la cautela quando lavori con sostanze infiammabili.

Inizialmente, dovresti assicurarti di avere tutto ciò di cui hai bisogno a portata di mano esperimento chimico. Innanzitutto bisogna assicurarsi che il tubo di raccolta dell’idrogeno sia completamente intatto (anche la più piccola crepa può rovinare l’intero processo). Inoltre, prima di condurre un esperimento con una scheggia fumante, si consiglia di avvolgere precauzionalmente la provetta con un panno spesso. Dopo il processo preparatorio, puoi tranquillamente passare alla pratica e, prendendo la fiaschetta tra le mani, riempirla un po' d'acqua. Successivamente, un pezzo di calcio viene posto nell'acqua e il contenitore viene immediatamente sigillato ermeticamente con un tappo. Il "gomito" del tubo, che è curvo e passa attraverso il tappo, deve trovarsi in un contenitore d'acqua ("tenuta idraulica") e le estremità del tubo devono sporgere leggermente dall'acqua. L'estremità sporgente deve essere coperta molto velocemente con una provetta capovolta. Di conseguenza, questa provetta dovrà essere riempita di idrogeno (il bordo della provetta viene mantenuto in acqua).

Non appena la reazione nel pallone è completamente completata, la provetta deve essere immediatamente chiusa con un tappo molto stretto, che viene tenuto capovolto, che aiuterà a prevenire l'evaporazione dell'idrogeno più leggero. A proposito, è meglio farlo continuando a mantenere il bordo sott'acqua. Ma per verificare la presenza di idrogeno, è necessario togliere il tappo e quindi portare una scheggia fumante sul bordo della provetta. Di conseguenza, si dovrebbe sentire un botto specifico. È utile ricordare che il calcio, rispetto ai metalli alcalini, pur essendo meno attivo, è anch'esso pericoloso, quindi occorre comunque lavorarci con attenzione. Si consiglia di conservarlo in un contenitore di vetro sotto una pellicola di paraffina liquida o cherosene. L'elemento deve essere rimosso immediatamente prima dell'esperimento stesso utilizzando una pinzetta lunga. Inoltre, se possibile, è meglio munirsi di guanti di gomma!

Puoi anche ottenere l’idrogeno dall’acqua a casa nel seguente modo molto semplice: metodo complesso. Inizialmente, l'acqua viene versata in una bottiglia di plastica da 1,5 litri. Quindi in quest'acqua viene sciolto il potassio caustico (circa 15 grammi) o il sale caustico. Successivamente, la bottiglia deve essere posizionata in una padella, nella quale viene prima versata l'acqua. Ora devi prendere un filo di alluminio da 40 centimetri e tagliarlo a pezzi, la cui lunghezza dovrebbe essere di 5 centimetri. Il filo tagliato viene gettato nella bottiglia e sul collo viene posizionata una palla di gomma pre-preparata. L'idrogeno rilasciato durante la reazione tra alluminio e alcali si raccoglierà nella sfera di gomma. Poiché questa reazione avviene con il rilascio attivo di calore, è necessario seguire assolutamente le norme di sicurezza e agire con cautela!

E infine, l'idrogeno si ottiene dall'acqua utilizzando il normale sale da cucina. Per fare questo, versare il sale nella quantità di cinque cucchiai grandi in un contenitore di vetro a collo stretto e mescolare bene. Successivamente, viene preso un filo di rame e inserito nella siringa dal lato del pistone. Questa zona deve essere ben sigillata con la colla. Successivamente, la siringa viene abbassata in un contenitore con soluzione salina e riempita gradualmente. Il filo di rame deve essere collegato al terminale negativo della batteria da 12 Volt. Come risultato della reazione di elettrolisi, l'idrogeno inizierà a essere rilasciato vicino al cablaggio, che verrà spostato dalla siringa dalla soluzione salina. Non appena il filo di rame smette di entrare in contatto con l'acqua salata, la reazione è completa. Ecco come puoi usare abbastanza metodi semplici ottenere indipendentemente l'idrogeno dall'acqua. A proposito, quando si utilizza uno qualsiasi dei metodi, è necessario ricordare che l'idrogeno diventa esplosivo se miscelato con l'ossigeno!

uznay-kak.ru

Come ottenere l'idrogeno: metodi

• Steam reforming di metano e gas naturale: il vapore acqueo ad alta temperatura (700 – 1000 gradi Celsius) viene miscelato con metano sotto pressione, in presenza di un catalizzatore.
• Gassificazione del carbone: uno dei metodi più antichi per produrre idrogeno. Senza accesso all'aria, a una temperatura compresa tra 800 e 1300 gradi Celsius, il carbone viene riscaldato insieme al vapore acqueo, mentre il carbone sposta l'ossigeno dall'acqua. L'uscita è anidride carbonica e idrogeno.
• Elettrolisi dell'acqua: un modo molto semplice per produrre idrogeno. Una soluzione di soda viene versata nel contenitore, nel quale sono posizionati 2 elementi elettrici, uno corrispondente al meno - il catodo, l'altro al più - l'anodo. A questa soluzione viene fornita elettricità, che scompone l'acqua nei suoi componenti: l'idrogeno viene rilasciato al catodo e l'ossigeno all'anodo.
• Pirolisi: decomposizione dell'acqua in idrogeno e ossigeno senza accesso d'aria e ad alta temperatura.
• Ossidazione parziale: una lega di metalli alluminio e gallio viene formata in speciali bricchette, che vengono poste in un contenitore con acqua, a seguito di una reazione chimica si formano idrogeno e ossido di alluminio; Il gallio viene utilizzato nella lega per prevenire l'ossidazione dell'alluminio.
• Biotecnologia: già nel XX secolo si scoprì che se le alghe Chlamydomonas non hanno abbastanza ossigeno e zolfo durante la loro vita, inizieranno rapidamente a rilasciare idrogeno.
• Gas profondo del pianeta: nelle profondità della terra l'idrogeno si può trovare in forma gassosa pura, ma la sua produzione da lì non è consigliabile.

Come ottenere idrogeno dall'acqua

Maggior parte in modo semplice produrre idrogeno dall'acqua è l'elettrolisi. L'elettrolisi è un processo chimico in cui una soluzione elettrolitica, sotto l'influenza di una corrente elettrica, viene divisa nelle sue parti componenti, ovvero, nel nostro caso, l'acqua viene divisa in idrogeno e ossigeno. Per fare ciò, vengono utilizzate una soluzione di soda in acqua e due elementi: un catodo e un anodo su cui verranno rilasciati i gas. La tensione viene applicata agli elementi, l'ossigeno viene rilasciato all'anodo e l'idrogeno al catodo.

Come produrre l'idrogeno in casa

I reagenti utilizzati sono piuttosto semplici: vetriolo (rame), sale da cucina, alluminio e acqua. L'alluminio può essere prelevato dalle lattine di birra, ma prima deve essere bruciato per eliminare la pellicola plastica che interferisce con la reazione.

Quindi viene preparata separatamente una soluzione di vetriolo e una soluzione salina, una soluzione di vetriolo blu, viene miscelata con la soluzione salina, ottenendo una soluzione verde. Quindi gettiamo un pezzo di foglio di alluminio in questa soluzione verde, attorno ad esso compaiono delle bolle: questo è idrogeno. Notiamo anche che il foglio è ricoperto da un rivestimento rosso; si tratta di alluminio che sostituisce il rame dalla soluzione. Per raccogliere l'idrogeno per scopi personali, utilizzare una bottiglia con tappo, nella quale è stato precedentemente inserito un tubo stretto attraverso il quale fuoriuscirà il gas.

Ora, fai attenzione! Precauzioni. Poiché l'idrogeno è un gas esplosivo, gli esperimenti con esso devono essere condotti all'aperto e, in secondo luogo, la reazione per produrre idrogeno avviene con un grande rilascio di calore, la soluzione può schizzare e semplicemente bruciarti.

Come preparare il perossido di idrogeno

• In laboratorio, il perossido di idrogeno viene prodotto utilizzando la reazione: BaO 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + H 2 O 2.
• Su scala industriale, viene prodotto mediante elettrolisi dell'acido solforico, durante la quale si forma acido persolforico, che alla fine viene decomposto in acido solforico e perossido di idrogeno.
• In quale altro modo ottenere idrogeno in laboratorio: L'idrogeno si ottiene spesso in laboratorio mediante l'interazione di zinco e acido cloridrico: Zn + 2HCl = H 2 + ZnCl 2.

Spero che tu abbia ottenuto da questo articolo le informazioni di cui avevi bisogno e ancora una volta ti avverto: fai attenzione a qualsiasi esperimento ed esperimento con l'idrogeno!

elhow.ru

Questo articolo descrive i modi più popolari per produrre idrogeno a basso costo in casa.

Metodo 1. Idrogeno da alluminio e alcali.

La soluzione alcalina utilizzata è potassa caustica (idrossido di potassio) o soda caustica (idrossido di sodio, venduta nei negozi come scovolino “Talpa”). L'idrogeno rilasciato è più puro rispetto a quando gli acidi reagiscono con i metalli attivi.

Versare nel pallone una piccola quantità di potassio caustico o soda e aggiungere 50-100 ml di acqua, agitare la soluzione fino alla completa dissoluzione dei cristalli. Successivamente aggiungiamo alcuni pezzi di alluminio. Immediatamente inizierà una reazione con il rilascio di idrogeno e calore, inizialmente debole, ma in costante aumento.
Dopo aver atteso che la reazione avvenga più attivamente, aggiungere con attenzione altri 10 g. alcali e alcuni pezzi di alluminio. Ciò migliorerà notevolmente il processo.
Sigilliamo il pallone, utilizzando una provetta con un tubo che conduce la nave per raccogliere il gas. Aspettiamo circa 3-5 minuti finché l'idrogeno non sposta l'aria dalla nave.

Come si forma l'idrogeno? La pellicola di ossido che ricopre la superficie dell'alluminio viene distrutta al contatto con gli alcali. Poiché l'alluminio è un metallo attivo, inizia a reagire con l'acqua, dissolvendosi in essa e viene rilasciato idrogeno.

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2

Metodo 2. Idrogeno da alluminio, solfato di rame e sale da cucina.

Versa un po' di solfato di rame (solfato di rame, venduto in qualsiasi negozio di giardinaggio) e sale (un po' più di sale) nel pallone. Aggiungere acqua e mescolare fino a completo scioglimento. La soluzione dovrebbe diventare verde; se ciò non accade aggiungere una piccola quantità di sale.
Il pallone deve essere posto in una tazza piena di acqua fredda, perché Durante la reazione verrà rilasciata una grande quantità di calore.
Aggiungi alcuni pezzi di alluminio alla soluzione. La reazione inizierà.

Come avviene il rilascio di idrogeno? Durante il processo si forma cloruro di rame, che lava via la pellicola di ossido dal metallo. Contemporaneamente alla riduzione del rame, si verifica la formazione di gas.

Metodo 3. Idrogeno da zinco e acido cloridrico.

Metti i pezzi di zinco in una provetta e riempili con acido cloridrico.
Essendo un metallo attivo, lo zinco interagisce con l'acido e ne sposta l'idrogeno.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Metodo 4. Produzione di idrogeno mediante elettrolisi.

Facciamo passare una corrente elettrica (12V) attraverso una soluzione di acqua e sale bollito. Durante la reazione verranno rilasciati idrogeno (all'anodo) e ossigeno (al catodo).

Durante la produzione di idrogeno e gli esperimenti successivi, seguire le precauzioni di sicurezza.

all-he.ru

Breve parte teorica

L'idrogeno, noto anche come idrogeno, il primo elemento della tavola periodica, è la sostanza gassosa più leggera con elevata attività chimica. Durante l'ossidazione (cioè la combustione), rilascia un'enorme quantità di calore, formando acqua normale. Caratterizziamo le proprietà dell'elemento, formattandole sotto forma di tesi:




Per riferimento. Gli scienziati che per primi separarono la molecola d'acqua in idrogeno e ossigeno chiamarono la miscela gas esplosiva a causa della sua tendenza ad esplodere. Successivamente, ricevette il nome di gas di Brown (dal nome dell'inventore) e iniziò a essere designato con l'ipotetica formula NHO.


In precedenza, i cilindri dei dirigibili erano pieni di idrogeno, che spesso esplodeva

Da quanto sopra, suggerisce la seguente conclusione: 2 atomi di idrogeno si combinano facilmente con 1 atomo di ossigeno, ma si separano con molta riluttanza. La reazione chimica di ossidazione procede con cessione diretta di energia termica secondo la formula:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (energia)

Qui sta un punto importante che ci sarà utile in ulteriori debriefing: l'idrogeno reagisce spontaneamente dalla combustione e il calore viene rilasciato direttamente. Per dividere una molecola d'acqua, l'energia dovrà essere spesa:

2H2O → 2H2 + O2 - Q

Questa è la formula di una reazione elettrolitica che caratterizza il processo di scissione dell'acqua fornendo elettricità. Come implementarlo nella pratica e realizzare un generatore di idrogeno con le proprie mani, lo considereremo ulteriormente.

Creazione di un prototipo

Per capire con cosa hai a che fare, ti suggeriamo innanzitutto di assemblare un semplice generatore per produrre idrogeno a un costo minimo. Il design di un'installazione fatta in casa è mostrato nel diagramma.



In cosa consiste un elettrolizzatore primitivo:

• reattore: un contenitore di vetro o plastica con pareti spesse;
• elettrodi metallici immersi in un reattore con acqua e collegati ad una fonte di energia;
• il secondo serbatoio svolge il ruolo di tenuta idraulica;
• tubi per la rimozione del gas HHO.

Punto importante. L'impianto elettrolitico dell'idrogeno funziona solo con corrente continua. Utilizzare quindi un adattatore CA, un caricabatteria per auto o una batteria come fonte di alimentazione. Un generatore CA non funzionerà.

Il principio di funzionamento dell’elettrolizzatore è il seguente:



Per realizzare con le tue mani il disegno del generatore mostrato nel diagramma, avrai bisogno di 2 bottiglie di vetro con collo e tappo larghi, un contagocce medico e 2 dozzine di viti autofilettanti. Il set completo di materiali è mostrato nella foto.



Strumenti speciali richiederanno una pistola per colla per sigillare i coperchi di plastica. La procedura di produzione è semplice:




Per avviare il generatore di idrogeno, versare acqua salata nel reattore e accendere la fonte di alimentazione. L'inizio della reazione sarà segnalato dalla comparsa di bolle di gas in entrambi i contenitori. Regolare la tensione al valore ottimale e accendere il gas marrone che esce dall'ago del contagocce.

Secondo punto importante. È impossibile applicare una tensione troppo alta: l'elettrolito, riscaldato a 65 ° C o più, inizierà ad evaporare intensamente. A causa della grande quantità di vapore acqueo non sarà possibile accendere il bruciatore. Per i dettagli sull'assemblaggio e il lancio di un generatore di idrogeno improvvisato, guarda il video:

Informazioni sulla cella a idrogeno Meyer

Se hai realizzato e testato il progetto sopra descritto, probabilmente hai notato dalla combustione della fiamma all'estremità dell'ago che le prestazioni dell'installazione sono estremamente basse. Per ottenere più gas detonante, è necessario realizzare un dispositivo più serio, chiamato cella Stanley Meyer in onore dell'inventore.

Anche il principio di funzionamento della cella si basa sull'elettrolisi, solo l'anodo e il catodo sono realizzati sotto forma di tubi inseriti l'uno nell'altro. La tensione viene fornita dal generatore di impulsi attraverso due bobine risonanti, il che riduce il consumo di corrente e aumenta la produttività del generatore di idrogeno. Il circuito elettronico del dispositivo è mostrato in figura:



Nota. Il funzionamento del circuito è descritto in dettaglio sulla risorsa http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.

Per realizzare una cella Meyer avrai bisogno di:

• un corpo cilindrico in plastica o plexiglass gli artigiani utilizzano spesso un filtro per l'acqua con coperchio e tubi;
• tubi in acciaio inossidabile con un diametro di 15 e 20 mm, una lunghezza di 97 mm;
• fili, isolanti.



I tubi di acciaio inossidabile sono fissati a una base dielettrica e ad essi sono saldati i fili collegati al generatore. La cella è composta da 9 o 11 tubi posti in una custodia di plastica o plexiglass, come mostrato nella foto.



Gli elementi sono collegati secondo uno schema ben noto su Internet, che comprende un'unità elettronica, una cella Meyer e un sigillo d'acqua (nome tecnico - gorgogliatore). Per motivi di sicurezza, il sistema è dotato di sensori critici di pressione e livello dell'acqua. Secondo le recensioni degli artigiani domestici, un tale impianto a idrogeno consuma una corrente di circa 1 ampere con una tensione di 12 V e ha prestazioni sufficienti, sebbene non siano disponibili cifre esatte.


Schema schematico dell'accensione dell'elettrolizzatore

Reattore a piastre

Un generatore di idrogeno ad alte prestazioni in grado di garantire il funzionamento di un bruciatore a gas è realizzato con piastre in acciaio inossidabile di 15 x 10 cm, quantità da 30 a 70 pezzi. Vengono praticati dei fori per i perni di serraggio e un terminale per il collegamento del filo è ritagliato nell'angolo.



Oltre alla lamiera di acciaio inossidabile grado 316, dovrai acquistare:

• gomma spessa 4 mm, resistente agli alcali;
• piastre terminali in plexiglass o PCB;
• tiranti M10-14;
• valvola di ritegno per saldatrice a gas;
• filtro dell'acqua per tenuta idraulica;
• tubi di collegamento in acciaio inossidabile corrugato;
• idrossido di potassio in polvere.



Le piastre devono essere assemblate in un unico blocco, isolate tra loro con guarnizioni in gomma con intaglio centrale, come indicato nel disegno. Legare saldamente il reattore risultante con gli spilli e collegarlo ai tubi con l'elettrolita. Quest'ultimo proviene da un contenitore separato dotato di coperchio e valvole di intercettazione.

Nota. Ti spieghiamo come realizzare un elettrolizzatore di tipo a flusso continuo (a secco). È più semplice produrre un reattore con piastre sommergibili: non è necessario installare guarnizioni in gomma e l'unità assemblata viene abbassata in un contenitore sigillato con elettrolita.


Circuito generatore di tipo umido

Il successivo assemblaggio del generatore che produce idrogeno viene effettuato secondo lo stesso schema, ma con differenze:

1. Al corpo del dispositivo è collegato un serbatoio per la preparazione dell'elettrolita. Quest'ultimo è una soluzione al 7-15% di idrossido di potassio in acqua.
2. Invece dell'acqua, nel "gorgogliatore" viene versato un cosiddetto agente disossidante: acetone o un solvente inorganico.
3. Una valvola di ritegno deve essere installata davanti al bruciatore, altrimenti quando il bruciatore a idrogeno viene spento senza problemi, il gioco romperà i tubi e il gorgogliatore.

Per alimentare il reattore il modo più semplice è utilizzare un inverter di saldatura; non è necessario assemblare circuiti elettronici. Il funzionamento di un generatore di gas marrone fatto in casa viene spiegato da un artigiano nel suo video:

È redditizio produrre idrogeno in casa?

La risposta a questa domanda dipende dall'ambito di applicazione della miscela ossigeno-idrogeno. Tutti i disegni e i diagrammi pubblicati da varie risorse Internet sono progettati per il rilascio di gas HHO per i seguenti scopi:

• utilizzare l'idrogeno come carburante per le automobili;
• combustione senza fumo di idrogeno nel riscaldamento di caldaie e forni;
• utilizzato per lavori di saldatura a gas.

Il problema principale che annulla tutti i vantaggi dell'idrogeno è che il costo dell'elettricità per rilasciare la sostanza pura supera la quantità di energia ottenuta dalla sua combustione. Qualunque cosa possano affermare gli aderenti alle teorie utopistiche, l'efficienza massima dell'elettrolizzatore raggiunge il 50%. Ciò significa che per 1 kW di calore ricevuto vengono consumati 2 kW di elettricità. Il beneficio è zero, addirittura negativo.



Ricordiamo cosa abbiamo scritto nella prima sezione. L'idrogeno è un elemento molto attivo e reagisce da solo con l'ossigeno, rilasciando molto calore. Quando proviamo a dividere una molecola d'acqua stabile, non possiamo applicare energia direttamente agli atomi. La scissione viene effettuata utilizzando energia elettrica, metà della quale viene dissipata per riscaldare gli elettrodi, l'acqua, gli avvolgimenti del trasformatore, ecc.

Importanti informazioni di base. Il calore specifico di combustione dell'idrogeno è tre volte superiore a quello del metano, ma in massa. Se li confrontiamo in volume, quando si brucia 1 m³ di idrogeno, verranno rilasciati solo 3,6 kW di energia termica contro 11 kW del metano. Dopotutto, l'idrogeno è l'elemento chimico più leggero.

Consideriamo ora il gas detonante ottenuto mediante elettrolisi in un generatore di idrogeno fatto in casa come combustibile per le esigenze di cui sopra:




Per riferimento. Per bruciare l'idrogeno in una caldaia per il riscaldamento, dovrai riprogettare completamente il design, poiché un bruciatore a idrogeno può fondere qualsiasi acciaio.

Conclusione

L'idrogeno contenuto nel gas NHO, ottenuto da un generatore fatto in casa, è utile per due scopi: esperimenti e saldatura a gas. Anche ignorando la bassa efficienza dell’elettrolizzatore e i costi del suo assemblaggio nonché dell’elettricità consumata, semplicemente non c’è abbastanza produttività per riscaldare l’edificio. Ciò vale anche per il motore a benzina di un'autovettura.

Il metodo è abbastanza semplice e può fornirti idrogeno abbastanza rapidamente.
Prendiamo un lingotto di alluminio, ci mettiamo sopra una pallina di mercurio, la stessa che viene utilizzata nei normali termometri. Prendiamo un oggetto appuntito, ad esempio un coltello, e con esso grattiamo l'alluminio proprio sotto la pallina di mercurio, cioè inseriamo la punta del coltello nel mercurio e grattiamo sotto di esso il lingotto di alluminio, dopo questa operazione otteniamo un amalgama sotto la sfera di mercurio, cioè una lega di mercurio con alluminio quando graffiamo l'alluminio, quindi ne strappiamo lo strato protettivo di ossido di alluminio.

In condizioni normali, all'aria aperta, l'alluminio viene immediatamente ricoperto da una pellicola di ossido sottile ma molto resistente, questa pellicola impedisce l'ulteriore ossidazione dell'alluminio; Ma quando abbiamo coperto l'alluminio con il mercurio e abbiamo graffiato l'alluminio sottostante, abbiamo staccato la pellicola e abbiamo permesso al mercurio di creare una lega con l'alluminio, cioè il mercurio penetra immediatamente reticolo cristallino alluminio Ora la cosa più importante. La pellicola di ossido impedisce l'ossidazione, ma nel luogo in cui abbiamo realizzato l'amalgama, l'alluminio verrà ossidato abbastanza attivamente dall'ossigeno atmosferico con formazione di polvere bianca, questo continuerà fino all'ossidazione dell'intero lingotto di alluminio. Se metti un simile lingotto nell'acqua, si ossiderà molto attivamente anche lì, spostando l'idrogeno dall'acqua. la reazione nell'acqua procede così violentemente che si verifica un'esplosione.

Per evitare un'esplosione e poter controllare la produzione della quantità di idrogeno, non è possibile immergere il lingotto nell'acqua, ma soffiare vapore acqueo oltre tale lingotto, che si ossiderà in idrogeno, cioè l'alluminio porterà via l'ossigeno dal vapore e l'idrogeno sarà un sottoprodotto che potrai facilmente utilizzare come carburante per le automobili.
L'alluminio può essere estratto ovunque, nelle discariche, nelle discariche di rifiuti, si può anche aprire un punto di raccolta illegale, in ogni caso, con tutti i costi, questo metodo sarà più che ripagato, sarà il più economico e semplice per ottenere carburante.

Immagina di avere una specie di serbatoio sigillato sulla tua auto, che puoi aprire e gettare dentro una forchetta, un cucchiaio o una padella di alluminio o un mucchio di fili di alluminio. Naturalmente, dovresti prima acquistare un termometro e applicare il mercurio sull'alluminio nel modo sopra menzionato. Per comodità, puoi sciogliere i rifiuti di alluminio e ricavarne pezzi grezzi compatti, quindi creare almeno un piccolo punto di amalgama sul lingotto, quindi coprire questo punto con mastice o nastro adesivo, o semplicemente metterlo in un sacchetto di plastica e legarlo saldamente in modo che non vi sia alcuna reazione di ossidazione. Puoi quindi gettare questi pezzi grezzi in un serbatoio ermeticamente chiuso, quindi fornire vapore lì e ottenere idrogeno puro in uscita, che alimenterà la tua auto. il metodo è a prova di esplosione, poiché la quantità di idrogeno rilasciato dipende dalla quantità di vapore fornito. Tale “reattore” può essere posizionato direttamente davanti alla camera in cui verrà iniettato l’idrogeno, in modo che l’idrogeno rilasciato venga immediatamente utilizzato senza formare grandi accumuli esplosivi.
Questo metodo è del tutto possibile.
Chi non ci crede, legga libro di testo scolastico chimica.

Metallo attivo. È stabile nell'aria e a temperature normali si ossida rapidamente, ricoprendosi di una densa pellicola di ossido, che protegge il metallo da ulteriori distruzioni.

Interazione dell'alluminio con altre sostanze

In condizioni normali non interagisce con l'acqua nemmeno in ebollizione. Quando la pellicola protettiva di ossido viene rimossa, l'alluminio entra in una vigorosa interazione con il vapore acqueo, trasformandosi in una massa sciolta di idrossido di alluminio con rilascio di idrogeno e calore. Equazione di reazione:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂


Idrossido di alluminio

Se si rimuove la pellicola protettiva di ossido dall'alluminio, il metallo entra interazione attiva Con . In questo caso la polvere di alluminio brucia formando un ossido. Equazione di reazione:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Questo metallo interagisce attivamente anche con molti acidi. Quando si reagisce con l'acido cloridrico, si osserva lo sviluppo di idrogeno:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂

In condizioni normali, concentrato acido nitrico non interagisce con l'alluminio, poiché essendo un forte agente ossidante, rende il film di ossido ancora più resistente. Per questo motivo l'acido nitrico viene immagazzinato e trasportato in contenitori di alluminio.


Trasporto di acidi

L'alluminio viene passivato a temperature ordinarie con acido nitrico diluito e acido solforico concentrato. Il metallo si dissolve in acido solforico caldo:

2Al + 4H₂SO4 = Al₂(SO4)₃ + S + 4H₂O

Interazione con non metalli

L'alluminio reagisce con gli alogeni, lo zolfo, l'azoto e tutti i non metalli. Affinché la reazione avvenga è necessario il riscaldamento, dopodiché avviene l'interazione con il rilascio di una grande quantità di calore.

Interazione dell'alluminio con l'idrogeno

L'alluminio non reagisce direttamente con l'idrogeno, sebbene sia noto un composto polimerico solido Alan, in cui sono presenti i cosiddetti collegamenti a tre centri. A temperature superiori a 100 gradi Celsius, Alan si decompone irreversibilmente sostanze semplici. L'idruro di alluminio reagisce violentemente con l'acqua.

L'alluminio non reagisce direttamente con l'idrogeno: il metallo forma composti perdendo elettroni, che vengono accettati da altri elementi. Gli atomi di idrogeno non accettano gli elettroni che i metalli donano per formare composti. Solo i metalli molto reattivi (potassio, sodio, magnesio, calcio) possono “forzare” gli atomi di idrogeno ad accettare elettroni per formare composti ionici solidi (idruri). La sintesi diretta dell'idruro di alluminio da idrogeno e alluminio richiede enormi pressioni (circa 2 miliardi di atmosfere) e temperature superiori a 800 K. puoi saperne di più proprietà chimiche altri metalli.

Va notato che questo è l'unico gas che si dissolve notevolmente nell'alluminio e nelle sue leghe. La solubilità dell'idrogeno varia proporzionalmente alla temperatura e radice quadrata dalla pressione. La solubilità dell'idrogeno nell'alluminio liquido è significativamente più elevata rispetto all'alluminio solido. Questa proprietà varia leggermente a seconda della composizione chimica delle leghe.

Alluminio e sua porosità da idrogeno


Schiuma di alluminio

La formazione di bolle di idrogeno nell'alluminio dipende direttamente dalla velocità di raffreddamento e solidificazione, nonché dalla presenza di centri di nucleazione per il rilascio di ossidi di idrogeno intrappolati all'interno della massa fusa. Per la formazione della porosità dell’alluminio è necessario un eccesso significativo di contenuto di idrogeno disciolto rispetto alla solubilità dell’idrogeno nell’alluminio solido. In assenza di centri di nucleazione, l'evoluzione dell'idrogeno richiede una concentrazione relativamente elevata della sostanza.

La posizione dell'idrogeno nell'alluminio solidificato dipende dal livello del suo contenuto nell'alluminio liquido e dalle condizioni in cui è avvenuta la solidificazione. Poiché la porosità dell’idrogeno è il risultato di meccanismi di nucleazione e crescita controllati dalla diffusione, processi come una diminuzione della concentrazione di idrogeno e un aumento del tasso di solidificazione sopprimono la nucleazione e la crescita dei pori. Per questo motivo, i getti pressofusi in due parti sono più suscettibili ai difetti legati all’idrogeno rispetto ai getti stampati a iniezione.

Ce ne sono diversi fonti di idrogeno che entrano nell’alluminio.

Carica materiali(rottami, lingotti, resi di fonderia, ossidi, sabbie e lubrificanti utilizzati nelle lavorazioni meccaniche). Questi inquinanti sono potenziali fonti di idrogeno prodotto durante la decomposizione chimica del vapore acqueo o la riduzione della materia organica.

Strumenti di fusione. Raschiatori, picchi e pale sono una fonte di idrogeno. Gli ossidi e i residui di disossidante sugli utensili assorbono l'umidità dall'aria circostante. I refrattari dei forni, i canali di distribuzione, i secchi di campionamento, le vasche di calce e le malte cementizie sono potenziali fonti di idrogeno.

Atmosfera della fornace. Se il forno fusorio funziona con olio combustibile o gas naturale, la combustione incompleta del combustibile può provocare la formazione di idrogeno libero.

Flussi(sali igroscopici, pronti ad assorbire istantaneamente l'acqua). Per questo motivo, il flusso umido introduce inevitabilmente idrogeno nella massa fusa, formatosi durante la decomposizione chimica dell'acqua.

Stampi per colata. Durante il riempimento dello stampo, l'alluminio liquido scorre in modo turbolento e trascina aria nel volume interno. Se l'aria non ha il tempo di lasciare lo stampo prima che l'alluminio inizi a solidificarsi, la linea di galleggiamento penetrerà nel metallo.