Prodhimi i hidrogjenit nga alumini. Është gjetur një teknologji e re për prodhimin e hidrogjenit nga uji duke përdorur alumin. Prodhimi i hidrogjenit nga alumini dhe sulfati i bakrit

Ndërsa e gjithë bota po zhvillon qelizat e karburantit dhe po flet për energjinë e hidrogjenit të së ardhmes, skeptikët nuk lodhen kurrë duke përsëritur se njerëzimi ende nuk ka një mënyrë të lirë për të prodhuar hidrogjen. Metoda moderne e prodhimit është elektroliza e ujit, por për ta zbatuar atë në shkallë globale do të duhet shumë energji elektrike.

Njerëzimi i vendos shpresat e tij kryesore në projektin e shkrirjes termonukleare, i cili duhet të hapë një burim të pashtershëm energjie për njerëzit, por askush nuk ka marrë ende përsipër të parashikojë datën e hyrjes në punë të tokamakit të parë. Përveç kësaj, shkencëtarët po përpiqen të përshtatin bakteret për të prodhuar hidrogjen nga ushqimi dhe mbeturinat industriale, dhe gjithashtu po përpiqen imitojnë procesin e fotosintezës, i cili ndan ujin në hidrogjen dhe oksigjen në bimë. Të gjitha këto metoda janë ende shumë larg zbatimit industrial.

Shkencëtarët amerikanë duket se kanë mësuar të prodhojnë hidrogjen në sasi të mëdha duke reaguar alumini me ujin.

Zhvilluesit në Universitetin Purdue kanë krijuar një aliazh të ri metalik të pasuruar me alumin që mund të jetë shumë efektiv në procesin e prodhimit të hidrogjenit. Përdorimi i kësaj aliazhi, ndër të tjera, është i justifikuar ekonomikisht dhe kjo metodë së shpejti mund të konkurrojë me llojet moderne të karburanteve që përdoren në industrinë e transportit dhe energjisë.

Si flet Jerry Woodall, një profesor universiteti dhe iniciator i punës, inovacioni i tij mund të gjente aplikim në të gjitha fushat - nga pajisjet mobile për gjenerimin e energjisë deri tek instalimet e mëdha industriale.

Lidhja e re përbëhet nga 95% alumini, dhe 5% e mbetur nga një aliazh kompleks i galiumit, indiumit dhe kallajit. Megjithëse galiumi është një element shumë i rrallë dhe i shtrenjtë, sasitë e tij në aliazh janë aq të vogla sa kostoja e aliazhit, dhe veçanërisht kostoja e funksionimit të tij, mund të jetë komercialisht fitimprurëse.
Kur kjo aliazh shtohet në ujë, alumini i nënshtrohet një reaksioni oksidimi, si rezultat i të cilit lirohet hidrogjeni dhe energjia termike, dhe alumini shndërrohet në formë oksidi.
2Al + 3H 2 O --> 3H 2 + Al 2 O 3 + Q

Nga kursi shkollor Në kimi, të gjithë duhet të dinë se alumini është një metal jashtëzakonisht aktiv dhe reagon lehtësisht me ujin, duke lëshuar hidrogjen gjatë oksidimit të tij. Megjithatë, përdorimi i aluminit në jetën e përditshme, dhe veçanërisht si enë për gatim, është absolutisht i sigurt, pasi në sipërfaqen e aluminit ka gjithmonë një film oksidi të hollë, por shumë të qëndrueshëm dhe inert Al 2 O 3, i cili bën që alumini të reagojë. me ujë jo aq e lehtë.

Lidhja indium-galium-kallaj është një komponent kritik për teknologjinë e Woodall: parandalon formimin e këtij filmi oksid dhe lejon aluminin të reagojë në mënyrë sasiore me ujin.

Përveç hidrogjenit, një produkt i vlefshëm i reaksionit është edhe energjia termike, e cila gjithashtu mund të përdoret. Oksidi i aluminit dhe një aliazh më inert i galiumit, indiumit dhe kallajit mund të reduktohen më pas në një proces të njohur industrial, kështu që një cikël i mbyllur mund të zvogëlojë koston e prodhimit të energjisë, në terma të brendshëm, në më pak se 2 rubla për kilovat-orë.

Merita e kimist-teknologëve është se ata jo vetëm që ishin në gjendje të bënin një punë titanike në përzgjedhjen e përbërjes kimike të një aliazh alumini, por mësuan gjithashtu të kontrollonin mikrostrukturën e tij, e cila është çelësi i funksionalizimit të materialit.

Fakti është se një përzierje e metaleve, kur ngurtësohet, nuk formon një zgjidhje të ngurtë homogjene për shkak të ndryshimeve në strukturën e grilave kristalore të metaleve, përveç kësaj, aliazhi që rezulton ka një pikë shkrirjeje mjaft të ulët. Si rezultat, aliazhi përfundimtar formohet pas ftohjes nga shkrirja në formën e një përzierjeje të dy fazave të pavarura - alumini dhe një aliazh galiumi, indiumi dhe kallaji, të ngulitur në trashësinë e materialit në formën e kristaliteve mikroskopike.

Është kjo përbërje dyfazore që përcakton aftësinë e aluminit në një aliazh të caktuar për të reaguar me ujin në kushte normale, dhe për këtë arsye është kritike për të gjithë teknologjinë.

Për më tepër, siç doli, këtë material mund të merret në dy forma të ndryshme në varësi të mënyrës së ftohjes së përzierjes së shkrirë të metaleve. Me sa duket, gjatë ftohjes së shpejtë (shuarjes), struktura kristalore e tretësirës nuk ka kohë të riorganizohet, si rezultat i së cilës kampioni në dalje rezulton të jetë pothuajse njëfazor. Lidhja e Woodall në këtë formë nuk reagon me ujin derisa të laget me një përzierje të shkrirë të galiumit, indiumit dhe kallajit.

Megjithatë, pasi zbuluan aftësinë e një materiali të tillë të lagur për të reaguar me ujin në kushte normale, shkencëtarët u frymëzuan mjaft dhe pas ca kohësh zbuluan aftësinë e një shkrirjeje të pasuruar me alumin për të kristalizuar pas ftohjes së ngadaltë në një formë dyfazore. Një material i tillë është i aftë të reagojë me ujë pa pjesëmarrjen e një aliazhi të lëngshëm të galiumit, indiumit dhe kallajit. Shkencëtarët besojnë se faktori përcaktues në parandalimin e formimit të një filmi oksidi në sipërfaqen e një materiali është mikrostruktura e materialeve në ndërfaqen midis dy fazave që formojnë materialin.

Për momentin, shkencëtarët janë të shqetësuar me detyrën teknologjike të briketimit të aliazhit të tyre për të përmirësuar lehtësinë e përdorimit. Kështu, një bllok aliazh alumini mund të vendoset në një reaktor, dimensionet e të cilit përcaktohen nga sasia e kërkuar e hidrogjenit dhe të prodhojë saktësisht aq hidrogjen sa nevojitet në vendin dhe kohën kur nevojitet. Një teknologji e tillë, kur të sillet në përfundimin e saj logjik, do të zgjidhë dy probleme të tjera të ngutshme të energjisë së hidrogjenit (përveç prodhimit aktual të hidrogjenit nga uji), domethënë ruajtjen e hidrogjenit dhe transportin e tij.
Lidhja e indiumit, galiumit dhe kallajit është një përbërës inert dhe nuk merr pjesë në reaksion, kështu që pas përfundimit të reaksionit mund të ripërdoret praktikisht pa humbje.

Oksidi i aluminit është gjithashtu një substancë shumë e përshtatshme për kryerjen e reduktimit të tij elektrokimik në përputhje me procesin Hall-Heroult, i cili aktualisht përdoret gjerësisht në industrinë e aluminit:
2Al 2 O 3 + 3C = 4Al + 3CO 2
Sipas shkencëtarëve, rikuperimi i aluminit nga oksidi i marrë gjatë prodhimit të hidrogjenit është edhe më i lirë se prodhimi i tij standard nga boksiti, megjithëse cikli i plotë nga alumini në alumin është, natyrisht, i shtrenjtë - shkencëtarët nuk kishin ndërmend të krijonin një të përhershëm. makinë lëvizjeje.

Në parim, për të zbatuar teknologjinë e Woodall, e cila ende nuk është përshkruar në botime shkencore, nuk kërkohen risi të reja - është e nevojshme vetëm të krijohet një infrastrukturë për dërgimin e lidhjes tek përdoruesi përfundimtar dhe të organizohet procesi i rikuperimit të tij duke përdorur mirë- zhvilluar metoda industriale për prodhimin e metalit të aluminit.

Alumini është metali më i bollshëm në Tokë. Përveç kësaj, një nënprodukt i zhvillimit të xeheve të boksitit, minerale që përmbajnë alumin, është galiumi, përbërësi më i vlefshëm i aliazhit të Woodall.

Vetë shkencëtari, i cili u vlerësua me çmimin më të lartë në fushën e teknologjisë në Shtetet e Bashkuara në të kaluarën, vë në dukje, së bashku me problemet e një natyre thjesht ekonomike, nevojën për të kryer eksperimente shtesë mbi ndikimin e përbërjes dhe, në veçanti. , mikrostruktura në ndërfaqen e fazave në një material të ri mbi vetitë e tij. Një punë e tillë mund të bëjë të mundur në të ardhmen kalimin në përdorimin e metaleve më të lira dhe më të arritshme se galiumi.

Rritja e çmimeve të energjisë stimulon kërkimin e çmimeve më efikase, përfshirë edhe në nivel familjar. Mbi të gjitha, zejtarët dhe entuziastët tërhiqen nga hidrogjeni, vlera kalorifike e të cilit është tre herë më e lartë se ajo e metanit (38,8 kW kundrejt 13,8 për 1 kg substancë). Metoda e nxjerrjes në shtëpi duket se është e njohur - ndarja e ujit me elektrolizë. Në realitet problemi është shumë më kompleks. Artikulli ynë ka 2 qëllime:

• analizoni pyetjen se si të bëni një gjenerator hidrogjeni me kosto minimale;
• Konsideroni mundësinë e përdorimit të një gjeneratori hidrogjeni për ngrohjen e një shtëpie private, karburantin e një makine dhe si një makinë saldimi.

Pjesa e shkurtër teorike

Hidrogjeni, i njohur edhe si hidrogjen, elementi i parë i tabelës periodike, është substanca më e lehtë e gaztë me aktivitet të lartë kimik. Gjatë oksidimit (d.m.th., djegies), ai lëshon një sasi të madhe nxehtësie, duke formuar ujë të zakonshëm. Le të karakterizojmë vetitë e elementit, duke i formatuar ato në formën e tezave:

Për referencë. Shkencëtarët që ndanë për herë të parë molekulën e ujit në hidrogjen dhe oksigjen e quajtën përzierjen gaz shpërthyes për shkak të tendencës së saj për të shpërthyer. Më pas, ai mori emrin gazi i Brown (sipas emrit të shpikësit) dhe filloi të emërohej me formulën hipotetike NHO.

Më parë, cilindrat e anijeve ajrore ishin të mbushura me hidrogjen, i cili shpesh shpërtheu

Nga sa më sipër, sugjeron vetë përfundimi i mëposhtëm: 2 atome hidrogjeni kombinohen lehtësisht me 1 atom oksigjeni, por ato ndahen me shumë ngurrim. Reaksion kimik oksidimi vazhdon me lëshimin e drejtpërdrejtë të energjisë termike në përputhje me formulën:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (energji)

Këtu qëndron pikë e rëndësishme, e cila do të jetë e dobishme për ne në debriefing të mëtejshëm: hidrogjeni reagon spontanisht nga djegia dhe nxehtësia lirohet drejtpërdrejt. Për të ndarë një molekulë uji, energjia do të duhet të shpenzohet:

2H 2 O → 2H 2 + O 2 - Q

Kjo është formula për një reaksion elektrolitik që karakterizon procesin e ndarjes së ujit duke furnizuar me energji elektrike. Si ta zbatoni këtë në praktikë dhe të bëni një gjenerator hidrogjeni me duart tuaja, ne do të shqyrtojmë më tej.

Krijimi i një prototipi

Që të kuptoni se me çfarë keni të bëni, fillimisht ju sugjerojmë të montoni një gjenerator të thjeshtë për prodhimin e hidrogjenit me kosto minimale. Dizajni i një instalimi të bërë në shtëpi është paraqitur në diagram.

Nga se përbëhet një elektrolizues primitiv:

• reaktor - një enë qelqi ose plastike me mure të trasha;
• elektroda metalike të zhytura në një reaktor me ujë dhe të lidhura me një burim energjie;
• rezervuari i dytë luan rolin e një vulë uji;
• tuba për heqjen e gazit HHO.

Pika e rëndësishme. Impianti i hidrogjenit elektrolitik funksionon vetëm me rrymë të drejtpërdrejtë. Prandaj, përdorni një përshtatës AC, karikues makine ose bateri si burim energjie. Një gjenerator AC nuk do të funksionojë.

Parimi i funksionimit të elektrolizerit është si më poshtë:

Për të bërë modelin e gjeneratorit të paraqitur në diagram me duart tuaja, do t'ju nevojiten 2 shishe qelqi me qafë dhe kapak të gjerë, një pikatore mjekësore dhe 2 duzina vida vetë-përgjimi. Seti i plotë i materialeve është paraqitur në foto.

Mjetet speciale do të kërkojnë një armë ngjitëse për të mbyllur kapakët plastike. Procedura e prodhimit është e thjeshtë:

Për të ndezur gjeneratorin e hidrogjenit, derdhni ujë të kripur në reaktor dhe ndizni burimin e energjisë. Fillimi i reaksionit do të shënohet nga shfaqja e flluskave të gazit në të dy kontejnerët. Rregulloni tensionin në vlerën optimale dhe ndezni gazin kafe që del nga gjilpëra e pikatores.

Pika e dytë e rëndësishme. Është e pamundur të aplikohet një tension shumë i lartë - elektroliti, i ngrohur në 65 ° C ose më shumë, do të fillojë të avullojë intensivisht. Për shkak të sasisë së madhe të avullit të ujit, djegia nuk do të jetë e mundur të ndizet. Për detaje mbi montimin dhe lëshimin e një gjeneratori të improvizuar të hidrogjenit, shikoni videon:

Rreth qelizës së hidrogjenit Meyer

Nëse keni bërë dhe testuar dizajnin e përshkruar më sipër, atëherë me siguri keni vënë re nga djegia e flakës në fund të gjilpërës se performanca e instalimit është jashtëzakonisht e ulët. Për të marrë më shumë gaz shpërthyes, duhet të bëni një pajisje më serioze, të quajtur qeliza Stanley Meyer për nder të shpikësit.

Parimi i funksionimit të qelizës bazohet gjithashtu në elektrolizë, vetëm anoda dhe katoda bëhen në formën e tubave të futur në njëra-tjetrën. Tensioni furnizohet nga gjeneratori i pulsit përmes dy mbështjelljeve rezonante, gjë që zvogëlon konsumin e rrymës dhe rrit produktivitetin e gjeneratorit të hidrogjenit. Qarku elektronik i pajisjes është paraqitur në figurë:

Shënim. Funksionimi i qarkut përshkruhet në detaje në burimin http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.

Për të krijuar një qelizë Meyer do t'ju duhet:

• një trup cilindrik i bërë nga plastika ose pleksiglas, mjeshtrit shpesh përdorin një filtër uji me kapak dhe tuba;
• tuba çeliku inox me një diametër prej 15 dhe 20 mm, një gjatësi prej 97 mm;
• tela, izolatorë.

Tubat prej çeliku inox janë bashkangjitur në një bazë dielektrike, dhe telat e lidhur me gjeneratorin janë bashkuar me to. Qeliza përbëhet nga 9 ose 11 tuba të vendosur në një kuti plastike ose pleksiglas, siç tregohet në foto.

Një strehë plastike e gatshme nga një filtër uji konvencional mund të përshtatet për qelizën Meyer

Elementet lidhen sipas një skeme të njohur mirë në internet, e cila përfshin një njësi elektronike, një qelizë Meyer dhe një vulë uji (emri teknik - bubbler). Për arsye sigurie, sistemi është i pajisur me sensorë të presionit kritik dhe nivelit të ujit. Sipas rishikimeve nga zejtarët e shtëpisë, një instalim i tillë hidrogjeni konsumon një rrymë prej rreth 1 amper në një tension prej 12 V dhe ka performancë të mjaftueshme, megjithëse shifrat e sakta nuk janë të disponueshme.

Diagrami skematik ndezja e elektrolizerit

Reaktor i pllakave

Një gjenerator hidrogjeni me performancë të lartë i aftë për të siguruar funksionimin e një djegësi gazi është bërë nga pllaka çeliku inox me përmasa 15 x 10 cm, sasia - nga 30 në 70 copë. Në to janë shpuar vrima për kunjat shtrënguese, dhe një terminal për lidhjen e telit është prerë në qoshe.

Përveç fletës së çelikut inox 316, do t'ju duhet të blini:

• gomë 4 mm e trashë, rezistente ndaj alkaleve;
• pllaka fundore të bëra nga pleksiglas ose PCB;
• shufra lidhëse M10-14;
• valvula kontrolluese për makinë saldimi me gaz;
• filtër uji për mbylljen e ujit;
• tuba lidhës prej çeliku inox të valëzuar;
• hidroksid kaliumi në formë pluhuri.

Pllakat duhet të montohen në një bllok të vetëm, të izoluar nga njëri-tjetri me guarnicione gome me një mes të prerë, siç tregohet në vizatim. Lidheni fort reaktorin që rezulton me kunja dhe lidheni me tubat me elektrolit. Ky i fundit vjen nga një enë e veçantë e pajisur me kapak dhe valvola mbyllëse.

Shënim. Ne ju tregojmë se si të bëni një elektrolizer të tipit rrjedhës (të thatë). Është më e lehtë të prodhohet një reaktor me pllaka zhytëse - nuk ka nevojë të instaloni guarnicione gome, dhe njësia e montuar ulet në një enë të mbyllur me elektrolit.

Skema e një impianti hidrogjeni të tipit të lagësht

Montimi i mëvonshëm i gjeneratorit që prodhon hidrogjen kryhet sipas të njëjtës skemë, por me dallime:

1. Një rezervuar për përgatitjen e elektrolitit është ngjitur në trupin e pajisjes. Kjo e fundit është një zgjidhje 7-15% e hidroksidit të kaliumit në ujë.
2. Në vend të ujit, një i ashtuquajtur agjent deoksidues derdhet në "flluskues" - aceton ose një tretës inorganik.
3. Një valvul kontrollues duhet të instalohet përpara djegësit, përndryshe kur djegësi i hidrogjenit fiket pa probleme, reagimi i kundërt do të çajë zorrët dhe flluska.

Për të fuqizuar reaktorin, mënyra më e lehtë është të përdorni një inverter saldimi nuk ka nevojë të montoni qarqe elektronike. Si funksionon një gjenerator i gazit Brown i bërë në shtëpi shpjegohet nga një zejtar shtëpiak në videon e tij:

A është fitimprurëse të prodhohet hidrogjen në shtëpi?

Përgjigju për kjo pyetje varet nga fusha e aplikimit të përzierjes oksigjen-hidrogjen. Të gjitha vizatimet dhe diagramet e publikuara nga burime të ndryshme të internetit janë krijuar për çlirimin e gazit HHO për qëllimet e mëposhtme:

• përdorni hidrogjen si lëndë djegëse për makina;
• djegia e hidrogjenit pa tym në kaldaja dhe furrat e ngrohjes;
• përdoret për punë saldimi me gaz.

Problemi kryesor që mohon të gjitha avantazhet e karburantit të hidrogjenit: kostoja e energjisë elektrike për të prodhuar substancë e pastër tejkalojnë sasinë e energjisë së marrë nga djegia e tij. Çfarëdo që mund të pretendojnë adhuruesit e teorive utopike, efikasiteti maksimal i elektrolizerit arrin 50%. Kjo do të thotë që për 1 kW nxehtësi të marrë, harxhohen 2 kW energji elektrike. Përfitimi është zero, madje negativ.

Le të kujtojmë atë që kemi shkruar në pjesën e parë. Hidrogjeni është një element shumë aktiv dhe reagon vetë me oksigjenin, duke lëshuar shumë nxehtësi. Kur përpiqemi të ndajmë një molekulë të qëndrueshme uji, ne nuk mund të aplikojmë energji drejtpërdrejt tek atomet. Ndarja kryhet duke përdorur energji elektrike, gjysma e së cilës shpërndahet për të ngrohur elektrodat, ujin, mbështjelljet e transformatorit etj.

E rëndësishme informacion në sfond. Nxehtësia specifike e djegies së hidrogjenit është tre herë më e lartë se ajo e metanit, por në masë. Nëse i krahasojmë ato për nga vëllimi, atëherë kur digjen 1 m³ hidrogjen, do të çlirohen vetëm 3.6 kW energji termike kundrejt 11 kW për metanin. Në fund të fundit, hidrogjeni është më i lehtë element kimik.

Tani le të shqyrtojmë gazin shpërthyes të marrë nga elektroliza në një gjenerator hidrogjeni të bërë në shtëpi si lëndë djegëse për nevojat e mësipërme:

Për referencë. Për të djegur hidrogjenin në një kazan ngrohjeje, do t'ju duhet të ridizajnoni tërësisht dizajnin, pasi një djegës hidrogjeni mund të shkrijë çdo çelik.

konkluzioni

Hidrogjeni i përmbajtur në gazin NHO, i marrë nga një gjenerator hidrogjeni i bërë në shtëpi, është i dobishëm për dy qëllime: eksperimente dhe saldim me gaz. Edhe nëse injorojmë efikasitetin e ulët të elektrolizerit dhe kostot e montimit të tij së bashku me energjinë elektrike të konsumuar, thjesht nuk ka produktivitet të mjaftueshëm për të ngrohur ndërtesën. Kjo vlen edhe për motorin me benzinë ​​të një makine pasagjerësh.

Elektroliza e ujit është metoda më e vjetër e prodhimit të hidrogjenit. Duke kaluar një rrymë të drejtpërdrejtë përmes ujit, hidrogjeni grumbullohet në katodë dhe oksigjeni në anodë. Prodhimi i hidrogjenit me elektrolizë është një prodhim shumë energjik, prandaj përdoret ekskluzivisht në ato zona ku ky gaz është mjaft i vlefshëm dhe i nevojshëm.

Prodhimi i hidrogjenit në shtëpi është një proces mjaft i lehtë dhe ka disa mënyra për ta bërë atë:

1. Do të na duhet një tretësirë ​​alkali mos u alarmoni nga këto emra sepse... e gjithë kjo është në dispozicion falas.

Për shembull, pastruesja e tubave "nishan" është e përsosur në përbërje. Hidhni pak alkali në balonë dhe shtoni 100 ml ujë;

Përziejini plotësisht për të tretur plotësisht kristalet;

Shtoni disa copa të vogla alumini;

Presim rreth 3-5 minuta derisa reagimi të ndodhë sa më shpejt që të jetë e mundur;

Shtoni disa copa shtesë alumini dhe 10-20 gram alkali;

E mbyllim rezervuarin me një balonë të veçantë me një tub që të çon në rezervuarin e grumbullimit të gazit dhe presim disa minuta derisa ajri të dalë nga ena nën presionin e hidrogjenit.

2. Çlirimi i hidrogjenit nga alumini, kripa e gjellës dhe sulfati i bakrit.

Derdhni sulfat bakri dhe pak më shumë kripë në balonë;

Holloni gjithçka me ujë dhe përzieni mirë;

E vendosim balonën në një rezervuar me ujë, pasi reaksioni do të lëshojë shumë nxehtësi;

Përndryshe, gjithçka duhet të bëhet njësoj si në metodën e parë.

3. Prodhimi i hidrogjenit nga uji duke kaluar një rrymë 12V përmes një tretësire kripe në ujë. Kjo është metoda më e lehtë dhe më e përshtatshme për përdorim në shtëpi. Disavantazhi i vetëm i kësaj metode është se lirohet relativisht pak hidrogjen.

Pra. Tani ju e dini se si të merrni hidrogjen nga uji dhe më shumë. Ka kaq shumë eksperimente që mund të bëni. Mos harroni të ndiqni rregullat e sigurisë për të shmangur lëndimet.

Prodhimi i hidrogjenit në shtëpi

Metoda 1.

Tretësira alkali e përdorur është kaliumi kaustik ose sode kaustike. Hidrogjeni i çliruar është më i pastër se kur acidet reagojnë me metale aktive.

E mbyllim balonën, duke përdorur një provëz me një epruvetë që e çon enën për të mbledhur gaz. Presim rreth 3-5 minuta. derisa hidrogjeni të zhvendosë ajrin nga ena.

2Al + 2NaOH + 6h3O → 2Na + 3h3

Metoda 2.

Hidhni pak sulfat bakri dhe kripë në balonë. Shtoni ujë dhe përzieni derisa të treten plotësisht. Zgjidhja duhet të bëhet e gjelbër nëse kjo nuk ndodh, shtoni një sasi të vogël kripe.

Metoda 3.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + h3

Metoda 4.

Kalojmë një rrymë elektrike përmes një tretësire uji dhe kripe të zier. Gjatë reagimit, hidrogjeni dhe oksigjeni do të çlirohen.

Prodhimi i hidrogjenit me elektrolizë të ujit.

Kam kohë që kam dashur të bëj diçka të tillë. Por nuk shkoi më tej se eksperimentet me një bateri dhe një palë elektroda. Doja të bëja një pajisje të plotë për prodhimin e hidrogjenit, në sasi për të fryrë një tullumbace. Para se të bëja një pajisje të plotë për elektrolizën e ujit në shtëpi, vendosa të testoja gjithçka në model.

Ky model nuk është i përshtatshëm për përdorim të plotë të përditshëm. Por ne arritëm ta testonim idenë. Kështu që për elektrodat vendosa të përdor grafit. Një burim i shkëlqyer grafiti për elektroda është kolektori i rrymës së trolejbusit. Ka shumë prej tyre të shtrirë në ndalesat e fundit. Duhet mbajtur mend se njëra nga elektrodat do të shkatërrohet.

E pamë dhe e finalizuam me dosje. Intensiteti i elektrolizës varet nga forca aktuale dhe zona e elektrodave. Telat janë ngjitur në elektroda. Telat duhet të izolohen me kujdes. Shishet plastike janë mjaft të përshtatshme për trupin e modelit elektrolizer. Në kapak bëhen vrima për tuba dhe tela. Gjithçka është e veshur tërësisht me izolues.

Për të lidhur dy kontejnerë, qafat e prera të shisheve janë të përshtatshme. Ata duhet të bashkohen së bashku dhe tegeli të shkrihet. Arrat bëhen nga tapat e shisheve. Në fund të dy shisheve bëhen vrima. Gjithçka është e lidhur dhe e mbushur me kujdes me ngjitës.

Ne do të përdorim një rrjet shtëpiak 220 V si burim tensioni. Dua t'ju paralajmëroj se kjo është një lodër mjaft e rrezikshme. Pra, nëse nuk keni aftësi të mjaftueshme ose keni dyshime, atëherë është më mirë të mos e përsërisni. Në rrjetin e amvisërisë kemi rrymë alternative për elektrolizë ajo duhet të korrigjohet. Një urë diodike është e përkryer për këtë. Ai në foto doli të mos ishte mjaft i fuqishëm dhe u dogj shpejt. Opsioni më i mirë ishte ura diodike kineze MB156 në një strehë alumini.

Ura diodike nxehet shumë. Do të kërkohet ftohje aktive. Një ftohës për një procesor kompjuteri është i përsosur. Ju mund të përdorni një kuti kryqëzimi me madhësi të përshtatshme për strehimin. Shitet në mallra elektrike.

Disa shtresa kartoni duhet të vendosen nën urën e diodës. Në kapakun e kutisë së kryqëzimit bëhen vrimat e nevojshme. Kështu duket instalimi i montuar. Elektrolizatori mundësohet nga rrjeti elektrik, ventilatori nga një burim universal energjie. Një zgjidhje e sodës së bukës përdoret si elektrolit. Këtu duhet të mbani mend se sa më i lartë të jetë përqendrimi i tretësirës, ​​aq më i lartë është shpejtësia e reagimit. Por në të njëjtën kohë ngrohja është më e lartë. Për më tepër, reagimi i dekompozimit të natriumit në katodë do të kontribuojë në ngrohje. Ky reagim është ekzotermik. Si rezultat, hidrogjeni dhe hidroksidi i natriumit do të formohen.

Pajisja në foton e mësipërme u nxeh shumë. Më duhej ta fikja periodikisht dhe të prisja derisa të ftohej. Problemi i ngrohjes u zgjidh pjesërisht me ftohjen e elektrolitit. Për këtë kam përdorur një pompë shatërvani në tavolinë. Një tub i gjatë kalon nga një shishe në tjetrën përmes një pompe dhe një kovë me ujë të ftohtë.

Është mirë të sigurohet vendi ku tubi është i lidhur me topin me një rubinet. Shitet në dyqanet e kafshëve shtëpiake në seksionin e akuariumit.

Njohuri bazë të elektrolizës klasike.

Parimi i efikasitetit të një elektrolizuesi për prodhimin e gazit h3 dhe O2.

Me siguri të gjithë e dinë që nëse zhytni dy thonj në një tretësirë ​​me sodë buke dhe aplikoni plus në një gozhdë dhe minus në tjetrin, atëherë Hidrogjeni do të çlirohet në minus, dhe oksigjeni në plus.

Tani detyra jonë është të gjejmë një qasje për të marrë sa më shumë nga ky gaz dhe për të shpenzuar sasi minimale elektriciteti.

Mësimi 1. Tensioni

Dekompozimi i ujit fillon kur pak më shumë se 1.8 volt aplikohet në elektroda. Nëse aplikoni 1 volt, atëherë praktikisht nuk rrjedh rrymë dhe nuk lëshohet gaz, por kur voltazhi i afrohet 1.8 volt, rryma fillon të rritet ndjeshëm. Ky quhet potenciali minimal i elektrodës në të cilin fillon elektroliza. Prandaj, nëse i furnizojmë këto 2 gozhda 12 volt, atëherë një elektrolizer i tillë do të konsumojë shumë energji elektrike, por do të ketë pak gaz.
Energjia do të shkojë në ngrohjen e elektrolitit.

Për këtë. Në mënyrë që elektrolizatori ynë të jetë ekonomik, duhet të furnizojmë jo më shumë se 2 volt për qelizë. Prandaj, nëse kemi 12 volt, i ndajmë në 6 qeliza dhe marrim 2 volt në secilën.

Tani le ta thjeshtojmë - thjesht ndajmë kapacitetin në 6 pjesë me pllaka - rezultati do të jetë 6 qeliza të lidhura në seri secila qelizë do të ketë 2 volt në njërën anë, dhe nga ana tjetër - një minus; . Pra - mësimi numër 1 i mësuar = aplikoni tension të ulët.

Tani mësimi i 2-të i ekonomisë: Distanca midis pllakave

Sa më e madhe të jetë distanca, aq më e madhe është rezistenca, aq më shumë rrymë do të shpenzojmë për të prodhuar një litër gaz. Sa më e shkurtër të jetë distanca, aq më pak do të shpenzojmë vat në orë për litër gaz. Më tej do të përdor pikërisht këtë term - një tregues i efikasitetit të elektrolizerit / Nga grafiku është e qartë se sa më afër të jenë pllakat me njëra-tjetrën, aq më pak tension kërkohet për të kaluar të njëjtën rrymë. Dhe siç e dini, rendimenti i gazit është drejtpërdrejt proporcional me sasinë e rrymës që kalon nëpër elektrolit.

Duke shumëzuar një tension më të ulët me një rrymë, marrim më pak vat për të njëjtën sasi gazi.

Tani mësimi i 3-të. Zona e pjatës

Nëse marrim 2 gozhda dhe, duke përdorur dy rregullat e para, i vendosim afër dhe i aplikojmë 2 volt, atëherë do të marrim shumë pak gaz, pasi ato do të kalojnë shumë pak rrymë. Le të përpiqemi të marrim dy pjata në të njëjtat kushte. Tani sasia e rrymës dhe gazit do të rritet në përpjesëtim të drejtë me sipërfaqen e këtyre pllakave.

Tani mësimi i 4-të: Përqendrimi i elektrolitit

Duke përdorur 3 rregullat e para, le të marrim pllaka të mëdha hekuri në një distancë të vogël nga njëra-tjetra dhe të aplikojmë 2 volt në to. Dhe vendosini në pak ujë, duke shtuar një majë sode. Elektroliza do të vazhdojë, por me shumë ngadalësi, uji do të nxehet. Në tretësirë ​​do të ketë shumë jone, rezistenca do të jetë e vogël, ngrohja do të ulet dhe sasia e gazit do të rritet.

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

Snyatyn - nga e kaluara në të tashmen

Rezulton se Snyatin vjen nga emri Konstantin. Historianët besojnë seriozisht se paraardhësit tanë kishin një gojë, prandaj...

Zog magjik

Imazhi i zogut të zjarrit është i njohur për ne që nga fëmijëria. përralla popullore. Legjendat thonë se ky zog magjik fluturoi nga vitet tridhjetë...

Kukudhët dhe Zanat: një histori për një djalë që u shërbente zanave. Pjesa 1

Në Brittany ka legjenda për kukudhët dhe zanat e veçanta të quajtura les Margots la fee.

Ishulli Magjik i Rinisë së Përjetshme

Shumë përtej horizontit, në një tokë të huaj, shtrihet ishulli magjik i rinisë së përjetshme. Thonë se mbi të rritet një gjë e çuditshme...

Princesha Alvilda

Duke dëgjuar histori për piratët, secili prej nesh para së gjithash imagjinon imazhin e një burri me mjekër me pamje të zymtë...

Alfabeti runik i sllavëve të lashtë

Argumentet e para në favor të ekzistencës së shkrimit runik sllav u parashtruan në fillim të shekullit të kaluar; disa nga të dhëna...

Lufta për pavarësinë italiane - fillimi

Pjesa e parë e shekullit të nëntëmbëdhjetë u shoqërua me një rritje të dëshirës për bashkim në shtetin kombëtar ("Risorgimento"). Pushtimi Napoleonik shërbeu fjalë për fjalë...

• Çfarë është dizajni i peizazhit

objektiv-news.ru

Të gjithë e dinë që nga shkolla se hidrogjeni zë vendin e parë në tabelën periodike dhe emërtohet me simbolin H. Por, pavarësisht nga këto njohuri, pak njerëz kanë dëgjuar se marrja e hidrogjenit nga uji mund të bëhet pa probleme në shtëpi. Për më tepër, vlen të përmendet fakti se sot ky element kimik përdoret në mënyrë aktive si karburant automobilistik, pasi nuk hyn në atmosferë gjatë djegies. mjedisi. Nga rruga, hidrogjeni prodhohet në mënyrë industriale duke përdorur reagimin e avullit të ujit me karbon të ndezur (koks), elektrolizën e një solucioni të klorurit të natriumit, etj. Me pak fjalë, ka një numër të madh mënyrash në të cilat një substancë mund të merret në kushte laboratorike. Por, duke përdorur metodat e përshkruara më poshtë, mund të bëni një eksperiment për prodhimin e hidrogjenit në shtëpi. Por në këtë rast, nuk duhet të harroni për kujdes kur punoni me substanca të ndezshme.

Fillimisht, duhet të siguroheni që të keni në dorë gjithçka që ju nevojitet eksperiment kimik. Së pari, duhet të siguroheni që tubi i grumbullimit të hidrogjenit të jetë plotësisht i paprekur (edhe çarja më e vogël mund të prishë të gjithë procesin). Përveç kësaj, para se të kryeni një eksperiment me një copëz që digjet, rekomandohet që si masë paraprake të mbështillni epruvetën me një leckë të trashë. Pas procesit përgatitor, mund të kaloni me siguri në praktikë dhe, duke marrë balonën në duar, mbusheni pak me ujë. Më pas, një pjesë e kalciumit vendoset në ujë dhe ena mbyllet menjëherë fort me një tapë. "Bërryli" i tubit, i cili është i lakuar dhe kalon përmes tapës, duhet të jetë në një enë me ujë ("vulë hidraulike"), dhe skajet e tubit duhet të dalin pak nga uji. Fundi i dalë duhet të mbulohet shumë shpejt me një provëz të kthyer përmbys. Si rezultat, kjo epruvetë do të duhet të mbushet me hidrogjen (buza e epruvetës mbahet në ujë).

Sapo reaksioni në balonë të ketë përfunduar plotësisht, epruveta duhet të mbyllet menjëherë me një tapë shumë të ngushtë, e cila mbahet me kokë poshtë, e cila do të ndihmojë në parandalimin e avullimit të hidrogjenit më të lehtë. Nga rruga, është mirë ta bëni këtë duke vazhduar të mbani buzën e saj nën ujë. Por për të kontrolluar praninë e hidrogjenit, duhet të tërhiqni tapën dhe më pas të sillni një copëz që digjet në skajin e epruvetës. Si rezultat, duhet të dëgjohet një zhurmë specifike. Do të ishte e dobishme t'ju kujtojmë se kalciumi, në krahasim me metalet alkali, edhe pse më pak aktiv, është gjithashtu i rrezikshëm, ndaj duhet të punoni akoma me kujdes me të. Rekomandohet ta ruani në një enë qelqi nën një film parafine të lëngshme ose vajguri. Elementi duhet të hiqet menjëherë përpara eksperimentit duke përdorur piskatore të gjata. Gjithashtu, nëse është e mundur, është mirë të merrni doreza gome!

Ju gjithashtu mund të merrni hidrogjen nga uji në shtëpi në mënyrën e mëposhtme shumë të thjeshtë: metodë komplekse. Fillimisht, uji mbushet në një shishe plastike 1.5 litra. Më pas në këtë ujë tretet kaliumi kaustik (rreth 15 gram) ose kripë kaustike. Më pas, shishja duhet të vendoset në një tigan, në të cilin fillimisht mblidhet uji. Tani ju duhet të merrni një tel alumini 40 centimetra dhe ta prisni në copa, gjatësia e të cilave duhet të jetë 5 centimetra. Teli i prerë hidhet në shishe dhe në qafë vendoset një top gome i përgatitur paraprakisht. Hidrogjeni që lirohet gjatë reaksionit midis aluminit dhe alkalit do të mblidhet në topin e gomës. Duke qenë se ky reagim kryhet me çlirimin aktiv të nxehtësisë, duhet patjetër të ndiqni rregullat e sigurisë dhe të veproni me kujdes!

Dhe së fundi, hidrogjeni merret nga uji duke përdorur kripën e zakonshme të tryezës. Për ta bërë këtë, hidhni kripë në sasinë e pesë lugëve të mëdha në një enë qelqi me qafë të ngushtë dhe përzieni mirë. Pas kësaj, merret një tel bakri dhe futet në shiringë nga ana e pistonit. Kjo zonë duhet të mbyllet mirë me ngjitës. Më pas, shiringa ulet në një enë me tretësirë ​​të kripur dhe mbushet gradualisht. Teli i bakrit duhet të lidhet me terminalin negativ të baterisë 12 volt. Si rezultat i reaksionit të elektrolizës, hidrogjeni do të fillojë të lëshohet pranë instalimeve elektrike, i cili zhvendoset nga shiringa nga tretësira e kripur. Sapo teli i bakrit ndalon së kontaktuari me ujin e kripur, reagimi përfundon. Kështu mund të përdorni mjaft metoda të thjeshta marrin në mënyrë të pavarur hidrogjenin nga uji. Nga rruga, kur përdorni ndonjë nga metodat, duhet të mbani mend se hidrogjeni bëhet shpërthyes kur përzihet me oksigjen!

uznay-kak.ru

Si të merrni hidrogjen: metoda

• Reformimi me avull i metanit dhe gazit natyror: avulli i ujit në temperaturë të lartë (700 – 1000 gradë Celsius) përzihet me metanin nën presion, në prani të një katalizatori.
• Gazifikimi i qymyrit: një nga metodat më të vjetra për prodhimin e hidrogjenit. Pa akses ajri, në një temperaturë prej 800 - 1300 gradë Celsius, qymyri nxehet së bashku me avullin e ujit, ndërsa qymyri zhvendos oksigjenin nga uji. Prodhimi është dioksid karboni dhe hidrogjeni.
• Elektroliza e ujit: një mënyrë shumë e thjeshtë për të prodhuar hidrogjen. Një zgjidhje sode derdhet në enë, në të cilën vendosen 2 elementë elektrikë, njëri që korrespondon me minusin - katodën, tjetri me plusin - anodën. Kjo zgjidhje furnizohet me energji elektrike, e cila e thyen ujin në përbërësit e tij - hidrogjeni lëshohet në katodë dhe oksigjeni në anodë.
• Piroliza: dekompozimi i ujit në hidrogjen dhe oksigjen pa hyrje të ajrit dhe në temperaturë të lartë.
• Oksidimi i pjesshëm: një aliazh i metaleve të aluminit dhe galiumit formohet në briketa të veçanta, të cilat vendosen në një enë me ujë, si rezultat i një reaksioni kimik, formohen hidrogjeni dhe oksidi i aluminit. Galiumi përdoret në aliazh për të parandaluar oksidimin e aluminit.
• Bioteknologjia: në shekullin e 20-të, u zbulua se nëse algat Chlamydomonas nuk kanë oksigjen dhe squfur të mjaftueshëm gjatë jetës së tyre, ato do të fillojnë me shpejtësi të lëshojnë hidrogjen.
• Gazi i thellë i planetit: në zorrët e tokës, hidrogjeni mund të gjendet në formë të pastër të gaztë, por prodhimi i tij prej andej nuk këshillohet.

Si të merrni hidrogjen nga uji

Shumica në një mënyrë të thjeshtë Prodhimi i hidrogjenit nga uji është elektrolizë. Elektroliza është një proces kimik në të cilin një zgjidhje elektrolitike, nën ndikimin e një rryme elektrike, ndahet në pjesët përbërëse të saj, domethënë, në rastin tonë, uji ndahet në hidrogjen dhe oksigjen. Për ta bërë këtë, përdoret një zgjidhje e sode në ujë dhe dy elementë - një katodë dhe një anodë, në të cilën do të lëshohen gazra. Tensioni aplikohet në elementë, oksigjeni lirohet në anodë dhe hidrogjeni lëshohet në katodë.

Si të bëni hidrogjen në shtëpi

Reagentët e përdorur janë mjaft të thjeshtë - vitriol (bakër), kripë ushqimi, alumin dhe ujë. Alumini mund të merret nga kanaçet e birrës, por së pari duhet të digjet për të hequr qafe filmin plastik që ndërhyn në reagim.

Më pas përgatitet veçmas një tretësirë ​​vitrioli dhe me tretësirën e kripës përzihet një tretësirë ​​kripe, një tretësirë ​​e vitriolit blu, duke rezultuar në një tretësirë ​​të gjelbër. Pastaj hedhim një copë letër alumini në këtë tretësirë ​​të gjelbër, rreth saj shfaqen flluska - ky është hidrogjen. Ne gjithashtu vërejmë se petë është e mbuluar me një shtresë të kuqe, kjo është alumini që zhvendos bakrin nga tretësira. Për të mbledhur hidrogjen për qëllime personale, përdorni një shishe me tapë, në të cilën paraprakisht është futur një tub i ngushtë, përmes të cilit do të dalë gazi.

Tani, kushtojini vëmendje! Masa paraprake. Meqenëse hidrogjeni është një gaz shpërthyes, eksperimentet me të duhet të kryhen jashtë, dhe së dyti, reagimi për prodhimin e hidrogjenit ndodh me një lëshim të madh nxehtësie, tretësira mund të spërkat dhe thjesht t'ju djegë.

Si të bëni peroksid hidrogjeni

• Në laborator, peroksidi i hidrogjenit prodhohet duke përdorur reaksionin: BaO 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + H 2 O 2.
• Në një shkallë industriale, prodhohet nga elektroliza e acidit sulfurik, gjatë së cilës formohet acidi persulfurik, i cili në fund të fundit dekompozohet në acid sulfurik dhe peroksid hidrogjeni.
• Si tjetër të merret hidrogjeni në laborator: hidrogjeni shpesh merret në laborator nga bashkëveprimi i zinkut dhe acidit klorhidrik: Zn + 2HCl = H 2 + ZnCl 2.

Shpresoj që të keni larguar nga ky artikull informacionin që ju nevojitet, dhe edhe një herë ju paralajmëroj - kini kujdes me çdo eksperiment dhe eksperiment me hidrogjen!

elhow.ru

Ky artikull përshkruan mënyrat më të njohura për të prodhuar hidrogjen të lirë në shtëpi.

Metoda 1. Hidrogjeni nga alumini dhe alkali.

Zgjidhja e alkalit e përdorur është potas kaustik (hidroksid kaliumi) ose sodë kaustike (hidroksid natriumi, që shitet në dyqane si pastrues tubash "Mole"). Hidrogjeni i çliruar është më i pastër se kur acidet reagojnë me metale aktive.

Hidhni një sasi të vogël potase kaustike ose sode në enë dhe shtoni 50-100 ml ujë, përzieni tretësirën derisa kristalet të treten plotësisht. Më pas shtojmë disa copa alumini. Një reagim do të fillojë menjëherë me lëshimin e hidrogjenit dhe nxehtësisë, në fillim të dobët, por vazhdimisht duke u intensifikuar.
Pasi të prisni derisa reagimi të ndodhë më aktivisht, shtoni me kujdes 10 g të tjera. salcë dhe disa copa alumini. Kjo do të përmirësojë shumë procesin.
E mbyllim balonën, duke përdorur një epruvetë me një epruvetë që e çon enën për të mbledhur gaz. Presim rreth 3-5 minuta derisa hidrogjeni të zhvendosë ajrin nga ena.

Si formohet hidrogjeni? Filmi oksid që mbulon sipërfaqen e aluminit shkatërrohet pas kontaktit me alkalin. Meqenëse alumini është një metal aktiv, ai fillon të reagojë me ujin, duke u tretur në të dhe lirohet hidrogjen.

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2

Metoda 2. Hidrogjeni nga alumini, sulfati i bakrit dhe kripa e tryezës.

Hidhni pak sulfat bakri (sulfat bakri, që shitet në çdo dyqan kopshtesh) dhe kripë (pak më shumë kripë) në balonë. Shtoni ujë dhe përzieni derisa të treten plotësisht. Zgjidhja duhet të bëhet e gjelbër nëse kjo nuk ndodh, shtoni një sasi të vogël kripe.
Balona duhet të vendoset në një filxhan të mbushur me ujë të ftohtë, sepse Gjatë reagimit, një sasi e madhe nxehtësie do të lirohet.
Shtoni disa copa alumini në tretësirë. Reagimi do të fillojë.

Si ndodh çlirimi i hidrogjenit? Në këtë proces, formohet klorur bakri, i cili largon filmin e oksidit nga metali. Njëkohësisht me reduktimin e bakrit, ndodh formimi i gazit.

Metoda 3. Hidrogjen nga zinku dhe acidi klorhidrik.

Vendosni copa zinku në një epruvetë dhe mbushini me acid klorhidrik.
Duke qenë një metal aktiv, zinku ndërvepron me acidin dhe zhvendos hidrogjenin prej tij.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Metoda 4. Prodhimi i hidrogjenit me elektrolizë.

Kalojmë një rrymë elektrike (12 V) përmes një tretësire uji dhe kripe të zier. Gjatë reaksionit, hidrogjeni (në anodë) dhe oksigjeni (në katodë) do të çlirohen.

Kur prodhoni hidrogjen dhe eksperimentet e mëvonshme, ndiqni masat paraprake të sigurisë.

all-he.ru

Pjesa e shkurtër teorike

Hidrogjeni, i njohur edhe si hidrogjen, elementi i parë i tabelës periodike, është substanca më e lehtë e gaztë me aktivitet të lartë kimik. Gjatë oksidimit (d.m.th., djegies), ai lëshon një sasi të madhe nxehtësie, duke formuar ujë të zakonshëm. Le të karakterizojmë vetitë e elementit, duke i formatuar ato në formën e tezave:




Për referencë. Shkencëtarët që ndanë për herë të parë molekulën e ujit në hidrogjen dhe oksigjen e quajtën përzierjen gaz shpërthyes për shkak të tendencës së saj për të shpërthyer. Më pas, ai mori emrin gazi i Brown (sipas emrit të shpikësit) dhe filloi të emërohej me formulën hipotetike NHO.


Më parë, cilindrat e anijeve ajrore ishin të mbushura me hidrogjen, i cili shpesh shpërtheu

Nga sa më sipër, sugjeron vetë përfundimi i mëposhtëm: 2 atome hidrogjeni kombinohen lehtësisht me 1 atom oksigjeni, por ato ndahen me shumë ngurrim. Reaksioni i oksidimit kimik vazhdon me lëshimin e drejtpërdrejtë të energjisë termike në përputhje me formulën:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (energji)

Këtu qëndron një pikë e rëndësishme që do të jetë e dobishme për ne në përmbledhjen e mëtejshme: hidrogjeni reagon spontanisht nga djegia dhe nxehtësia lëshohet drejtpërdrejt. Për të ndarë një molekulë uji, energjia do të duhet të shpenzohet:

2H 2 O → 2H 2 + O 2 - Q

Kjo është formula për një reaksion elektrolitik që karakterizon procesin e ndarjes së ujit duke furnizuar me energji elektrike. Si ta zbatoni këtë në praktikë dhe të bëni një gjenerator hidrogjeni me duart tuaja, ne do të shqyrtojmë më tej.

Krijimi i një prototipi

Që të kuptoni se me çfarë keni të bëni, fillimisht ju sugjerojmë të montoni një gjenerator të thjeshtë për prodhimin e hidrogjenit me kosto minimale. Dizajni i një instalimi të bërë në shtëpi është paraqitur në diagram.



Nga se përbëhet një elektrolizues primitiv:

• reaktor - një enë qelqi ose plastike me mure të trasha;
• elektroda metalike të zhytura në një reaktor me ujë dhe të lidhura me një burim energjie;
• rezervuari i dytë luan rolin e një vulë uji;
• tuba për heqjen e gazit HHO.

Pika e rëndësishme. Impianti i hidrogjenit elektrolitik funksionon vetëm me rrymë të drejtpërdrejtë. Prandaj, përdorni një përshtatës AC, karikues makine ose bateri si burim energjie. Një gjenerator AC nuk do të funksionojë.

Parimi i funksionimit të elektrolizerit është si më poshtë:



Për të bërë modelin e gjeneratorit të paraqitur në diagram me duart tuaja, do t'ju nevojiten 2 shishe qelqi me qafë dhe kapak të gjerë, një pikatore mjekësore dhe 2 duzina vida vetë-përgjimi. Seti i plotë i materialeve është paraqitur në foto.



Mjetet speciale do të kërkojnë një armë ngjitëse për të mbyllur kapakët plastike. Procedura e prodhimit është e thjeshtë:




Për të ndezur gjeneratorin e hidrogjenit, derdhni ujë të kripur në reaktor dhe ndizni burimin e energjisë. Fillimi i reaksionit do të shënohet nga shfaqja e flluskave të gazit në të dy kontejnerët. Rregulloni tensionin në vlerën optimale dhe ndezni gazin kafe që del nga gjilpëra e pikatores.

Pika e dytë e rëndësishme. Është e pamundur të aplikohet një tension shumë i lartë - elektroliti, i ngrohur në 65 ° C ose më shumë, do të fillojë të avullojë intensivisht. Për shkak të sasisë së madhe të avullit të ujit, djegia nuk do të jetë e mundur të ndizet. Për detaje mbi montimin dhe lëshimin e një gjeneratori të improvizuar të hidrogjenit, shikoni videon:

Rreth qelizës së hidrogjenit Meyer

Nëse keni bërë dhe testuar dizajnin e përshkruar më sipër, atëherë me siguri keni vënë re nga djegia e flakës në fund të gjilpërës se performanca e instalimit është jashtëzakonisht e ulët. Për të marrë më shumë gaz shpërthyes, duhet të bëni një pajisje më serioze, të quajtur qeliza Stanley Meyer për nder të shpikësit.

Parimi i funksionimit të qelizës bazohet gjithashtu në elektrolizë, vetëm anoda dhe katoda bëhen në formën e tubave të futur në njëra-tjetrën. Tensioni furnizohet nga gjeneratori i pulsit përmes dy mbështjelljeve rezonante, gjë që zvogëlon konsumin e rrymës dhe rrit produktivitetin e gjeneratorit të hidrogjenit. Qarku elektronik i pajisjes është paraqitur në figurë:



Shënim. Funksionimi i qarkut përshkruhet në detaje në burimin http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.

Për të krijuar një qelizë Meyer do t'ju duhet:

• një trup cilindrik i bërë nga plastika ose pleksiglas, mjeshtrit shpesh përdorin një filtër uji me kapak dhe tuba;
• tuba çeliku inox me një diametër prej 15 dhe 20 mm, një gjatësi prej 97 mm;
• tela, izolatorë.



Tubat prej çeliku inox janë bashkangjitur në një bazë dielektrike, dhe telat e lidhur me gjeneratorin janë bashkuar me to. Qeliza përbëhet nga 9 ose 11 tuba të vendosur në një kuti plastike ose pleksiglas, siç tregohet në foto.



Elementet lidhen sipas një skeme të njohur mirë në internet, e cila përfshin një njësi elektronike, një qelizë Meyer dhe një vulë uji (emri teknik - bubbler). Për arsye sigurie, sistemi është i pajisur me sensorë të presionit kritik dhe nivelit të ujit. Sipas rishikimeve nga zejtarët e shtëpisë, një instalim i tillë hidrogjeni konsumon një rrymë prej rreth 1 amper në një tension prej 12 V dhe ka performancë të mjaftueshme, megjithëse shifrat e sakta nuk janë të disponueshme.


Diagrami skematik i ndezjes së elektrolizerit

Reaktor i pllakave

Një gjenerator hidrogjeni me performancë të lartë i aftë për të siguruar funksionimin e një djegësi gazi është bërë nga pllaka çeliku inox me përmasa 15 x 10 cm, sasia - nga 30 në 70 copë. Në to janë shpuar vrima për kunjat shtrënguese, dhe një terminal për lidhjen e telit është prerë në qoshe.



Përveç fletës së çelikut inox 316, do t'ju duhet të blini:

• gomë 4 mm e trashë, rezistente ndaj alkaleve;
• pllaka fundore të bëra nga pleksiglas ose PCB;
• shufra lidhëse M10-14;
• valvula kontrolluese për makinë saldimi me gaz;
• filtër uji për mbylljen e ujit;
• tuba lidhës prej çeliku inox të valëzuar;
• hidroksid kaliumi në formë pluhuri.



Pllakat duhet të montohen në një bllok të vetëm, të izoluar nga njëri-tjetri me guarnicione gome me një mes të prerë, siç tregohet në vizatim. Lidheni fort reaktorin që rezulton me kunja dhe lidheni me tubat me elektrolit. Ky i fundit vjen nga një enë e veçantë e pajisur me kapak dhe valvola mbyllëse.

Shënim. Ne ju tregojmë se si të bëni një elektrolizer të tipit rrjedhës (të thatë). Është më e lehtë të prodhohet një reaktor me pllaka zhytëse - nuk ka nevojë të instaloni guarnicione gome, dhe njësia e montuar ulet në një enë të mbyllur me elektrolit.


Qarku i gjeneratorit të tipit të lagësht

Montimi i mëvonshëm i gjeneratorit që prodhon hidrogjen kryhet sipas të njëjtës skemë, por me dallime:

1. Një rezervuar për përgatitjen e elektrolitit është ngjitur në trupin e pajisjes. Kjo e fundit është një zgjidhje 7-15% e hidroksidit të kaliumit në ujë.
2. Në vend të ujit, një i ashtuquajtur agjent deoksidues derdhet në "flluskues" - aceton ose një tretës inorganik.
3. Një valvul kontrollues duhet të instalohet përpara djegësit, përndryshe kur djegësi i hidrogjenit fiket pa probleme, reagimi i kundërt do të çajë zorrët dhe flluska.

Për të fuqizuar reaktorin, mënyra më e lehtë është të përdorni një inverter saldimi nuk ka nevojë të montoni qarqe elektronike. Si funksionon një gjenerator i gazit Brown i bërë në shtëpi shpjegohet nga një zejtar shtëpiak në videon e tij:

A është fitimprurëse të prodhohet hidrogjen në shtëpi?

Përgjigja për këtë pyetje varet nga qëllimi i aplikimit të përzierjes oksigjen-hidrogjen. Të gjitha vizatimet dhe diagramet e publikuara nga burime të ndryshme të internetit janë krijuar për çlirimin e gazit HHO për qëllimet e mëposhtme:

• përdorni hidrogjen si lëndë djegëse për makina;
• djegia e hidrogjenit pa tym në kaldaja dhe furrat e ngrohjes;
• përdoret për punë saldimi me gaz.

Problemi kryesor që mohon të gjitha avantazhet e karburantit të hidrogjenit: kostoja e energjisë elektrike për çlirimin e substancës së pastër tejkalon sasinë e energjisë së marrë nga djegia e saj. Çfarëdo që mund të pretendojnë adhuruesit e teorive utopike, efikasiteti maksimal i elektrolizerit arrin 50%. Kjo do të thotë që për 1 kW nxehtësi të marrë, harxhohen 2 kW energji elektrike. Përfitimi është zero, madje negativ.



Le të kujtojmë atë që kemi shkruar në pjesën e parë. Hidrogjeni është një element shumë aktiv dhe reagon vetë me oksigjenin, duke lëshuar shumë nxehtësi. Kur përpiqemi të ndajmë një molekulë të qëndrueshme uji, ne nuk mund të aplikojmë energji drejtpërdrejt tek atomet. Ndarja kryhet duke përdorur energji elektrike, gjysma e së cilës shpërndahet për të ngrohur elektrodat, ujin, mbështjelljet e transformatorit etj.

Informacione të rëndësishme të sfondit. Nxehtësia specifike e djegies së hidrogjenit është tre herë më e lartë se ajo e metanit, por në masë. Nëse i krahasojmë ato për nga vëllimi, atëherë kur digjen 1 m³ hidrogjen, do të çlirohen vetëm 3.6 kW energji termike kundrejt 11 kW për metanin. Në fund të fundit, hidrogjeni është elementi kimik më i lehtë.

Tani le të shqyrtojmë gazin shpërthyes të marrë nga elektroliza në një gjenerator hidrogjeni të bërë në shtëpi si lëndë djegëse për nevojat e mësipërme:




Për referencë. Për të djegur hidrogjenin në një kazan ngrohjeje, do t'ju duhet të ridizajnoni tërësisht dizajnin, pasi një djegës hidrogjeni mund të shkrijë çdo çelik.

konkluzioni

Hidrogjeni i përmbajtur në gazin NHO, i marrë nga një gjenerator i bërë në shtëpi, është i dobishëm për dy qëllime: eksperimente dhe saldim me gaz. Edhe nëse injorojmë efikasitetin e ulët të elektrolizerit dhe kostot e montimit të tij së bashku me energjinë elektrike të konsumuar, thjesht nuk ka produktivitet të mjaftueshëm për të ngrohur ndërtesën. Kjo vlen edhe për motorin me benzinë ​​të një makine pasagjerësh.

Metoda është mjaft e thjeshtë dhe mund t'ju japë hidrogjen mjaft shpejt.
Marrim një shufër alumini, i vendosim një top merkuri, i njëjti që përdoret në termometrat e zakonshëm. Marrim një objekt të mprehtë, për shembull një thikë, dhe me të gërvishtim aluminin pikërisht nën topin e merkurit, domethënë, futim majën e thikës në merkur dhe gërvishtim shufrën e aluminit poshtë saj, pas këtij veprimi fitojmë një amalgamë nën topin e merkurit, domethënë një aliazh merkuri me aluminin kur gërvishtim aluminin, atëherë e shkulim shtresën mbrojtëse të oksidit të aluminit prej tij.

Në kushte normale, në ajër të hapur, alumini mbulohet menjëherë me një film oksidi të hollë, por shumë të qëndrueshëm, ky film parandalon oksidimin e mëtejshëm të aluminit. Por kur e mbuluam aluminin me merkur dhe e gërvishtëm aluminin poshtë, e qëruam filmin dhe e lejuam merkurin të krijonte një aliazh me alumin, domethënë merkuri depërton menjëherë në rrjetë kristali alumini Tani gjëja më e rëndësishme. Filmi oksid parandalon oksidimin, por në vendin ku kemi bërë amalgamën, aty alumini do të oksidohet mjaft aktivisht nga oksigjeni atmosferik me formimin e pluhurit të bardhë, kjo do të vazhdojë derisa të oksidohet e gjithë shufra e aluminit. Nëse vendosni një shufër të tillë në ujë, ai do të oksidohet shumë aktivisht edhe atje, duke zhvendosur hidrogjenin nga uji. reagimi në ujë vazhdon aq dhunshëm sa ndodh një shpërthim.

Për të shmangur një shpërthim dhe për të qenë në gjendje të kontrolloni prodhimin e sasisë së hidrogjenit, nuk mund ta vendosni shufrën në ujë, por të fryni avujt e ujit përtej një shufre të tillë, e cila do të oksidohet në hidrogjen, domethënë, alumini do të largojë oksigjenin. nga avulli, dhe hidrogjeni do të jetë një nënprodukt që mund ta përdorni lehtësisht si lëndë djegëse për makinat.
Alumini mund të nxirret kudo, në vendgrumbullime, në vendgrumbullime plehrash, mund të hapësh edhe një pikë marrjeje të paligjshme, në çdo rast, me të gjitha kostot, kjo metodë do të jetë më shumë se sa do të paguajë, do të jetë më e lira dhe më e lehta për të marrë karburant.

Imagjinoni që keni një rezervuar të mbyllur në makinë, të cilin mund ta hapni dhe ta hidhni në një pirun, lugë ose tigan alumini ose një tufë tela alumini mënyrën e lartpërmendur. Për lehtësi, mund të shkrini mbeturinat e aluminit dhe të derdhni boshllëqe kompakte prej tyre, më pas të krijoni të paktën një pikë të vogël amalgame në shufër dhe më pas ta mbuloni këtë vend me stuko ose shirit, ose thjesht ta vendosni në një qese plastike dhe ta lidhni fort në mënyrë që të mos ketë reaksion oksidimi. Më pas mund t'i hidhni këto boshllëqe në një rezervuar të mbyllur hermetikisht, më pas të furnizoni me avull atje dhe të merrni hidrogjen të pastër në dalje, i cili do të fuqizojë makinën tuaj. metoda është e sigurt nga shpërthimi, pasi sasia e hidrogjenit të çliruar varet nga sasia e avullit të furnizuar. Një “reaktor” i tillë mund të vendoset drejtpërdrejt përballë dhomës ku do të injektohet hidrogjeni, në mënyrë që hidrogjeni i çliruar të përdoret menjëherë pa krijuar akumulime të mëdha shpërthyese.
Kjo metodë është mjaft e mundshme.
Kush nuk beson le të lexojë tekst shkollor kimisë.

Metal aktiv. Është i qëndrueshëm në ajër dhe në temperatura normale oksidohet shpejt, duke u mbuluar me një film të dendur oksidi, i cili mbron metalin nga shkatërrimi i mëtejshëm.

Ndërveprimi i aluminit me substanca të tjera

Në kushte normale, ai nuk ndërvepron me ujin edhe në një valë. Kur hiqet filmi mbrojtës i oksidit, alumini hyn në ndërveprim të fuqishëm me avujt e ujit të ajrit, duke u kthyer në një masë të lirshme hidroksidi alumini me lëshimin e hidrogjenit dhe nxehtësisë. Ekuacioni i reagimit:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2


Hidroksid alumini

Nëse hiqni filmin mbrojtës të oksidit nga alumini, metali hyn ndërveprim aktiv Me . Në këtë rast, pluhuri i aluminit digjet, duke formuar një oksid. Ekuacioni i reagimit:

4Al + 3O2 = 2Al2O3

Ky metal gjithashtu ndërvepron në mënyrë aktive me shumë acide. Kur reagon me acid klorhidrik, vërehet evolucioni i hidrogjenit:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

Në kushte normale, i përqendruar acid nitrik nuk ndërvepron me aluminin, pasi duke qenë një agjent i fortë oksidues, ai e bën filmin oksid edhe më të fortë. Për këtë arsye, acidi nitrik ruhet dhe transportohet në enë alumini.


Transporti i acideve

Alumini pasivohet në temperatura të zakonshme me acide nitrik të holluar dhe sulfurik të koncentruar. Metali tretet në acidin sulfurik të nxehtë:

2Al + 4H2SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4H2O

Ndërveprimi me jometalet

Alumini reagon me halogjenet, squfurin, azotin dhe të gjitha jometalet. Që reaksioni të ndodhë, ngrohja është e nevojshme, pas së cilës ndërveprimi ndodh me lëshimin e një sasie të madhe nxehtësie.

Ndërveprimi i aluminit me hidrogjenin

Alumini nuk reagon drejtpërdrejt me hidrogjenin, megjithëse dihet një përbërje e ngurtë polimer Alan, në të cilat ekzistojnë të ashtuquajturat lidhje treqendrore. Në temperatura mbi 100 gradë Celsius, alan dekompozohet në mënyrë të pakthyeshme në substanca të thjeshta. Hidridi i aluminit reagon dhunshëm me ujin.

Alumini nuk reagon drejtpërdrejt me hidrogjenin: metali formon komponime duke humbur elektrone, të cilat pranohen nga elementë të tjerë. Atomet e hidrogjenit nuk pranojnë elektronet që metalet dhurojnë për të formuar komponime. Vetëm metale shumë reaktive (kalium, natrium, magnez, kalcium) mund të "detyrojnë" atomet e hidrogjenit të pranojnë elektrone për të formuar komponime të ngurta jonike (hidride). Sinteza e drejtpërdrejtë e hidridit të aluminit nga hidrogjeni dhe alumini kërkon presion të madh (rreth 2 miliardë atmosfera) dhe temperatura mbi 800 K. mund të mësoni rreth vetitë kimike metale të tjera.

Duhet të theksohet se ky është i vetmi gaz që shpërndahet dukshëm në alumin dhe lidhjet e tij. Tretshmëria e hidrogjenit ndryshon proporcionalisht me temperaturën dhe rrënjë katrore nga presioni. Tretshmëria e hidrogjenit në aluminin e lëngshëm është dukshëm më e lartë se në aluminin e ngurtë. Kjo veti ndryshon pak në varësi të përbërjes kimike të lidhjeve.

Alumini dhe poroziteti i tij hidrogjenor


Shkumë alumini

Formimi i flluskave të hidrogjenit në alumin varet drejtpërdrejt nga shpejtësia e ftohjes dhe ngurtësimit, si dhe nga prania e qendrave të bërthamës për çlirimin e oksideve të hidrogjenit të bllokuara brenda shkrirjes. Për formimin e porozitetit të aluminit, nevojitet një tepricë e konsiderueshme e përmbajtjes së hidrogjenit të tretur në krahasim me tretshmërinë e hidrogjenit në aluminin e ngurtë. Në mungesë të qendrave të bërthamës, evolucioni i hidrogjenit kërkon një përqendrim relativisht të lartë të substancës.

Vendndodhja e hidrogjenit në aluminin e ngurtësuar varet nga niveli i përmbajtjes së tij në alumin të lëngshëm dhe nga kushtet në të cilat ndodhi ngurtësimi. Meqenëse poroziteti i hidrogjenit është rezultat i mekanizmave të bërthamës dhe rritjes të kontrolluar nga difuzioni, procese të tilla si ulja e përqendrimit të hidrogjenit dhe rritja e shkallës së ngurtësimit shtypin bërthamimin dhe rritjen e poreve. Për shkak të kësaj, derdhjet e ndara janë më të ndjeshme ndaj defekteve të lidhura me hidrogjenin sesa derdhjet e derdhura me injeksion.

Ka të ndryshme Burimet e hidrogjenit që hyjnë në alumin.

Materialet e ngarkimit(skrap, shufra, kthimi i shkritores, oksidet, rëra dhe lubrifikantët e përdorur në përpunim). Këta ndotës janë burime të mundshme të hidrogjenit të krijuara gjatë dekompozimit kimik të avullit të ujit ose reduktimit të lëndës organike.

Mjetet e shkrirjes. Gruajtësit, majat dhe lopatat janë një burim hidrogjeni. Oksidet dhe mbetjet e fluksit në vegla thithin lagështinë nga ajri përreth. Furrat zjarrduruese, kanalet e shpërndarjes, kovat e marrjes së mostrave, gropat e gëlqeres dhe llaçët e çimentos janë burime të mundshme të hidrogjenit.

Atmosfera e furrës. Nëse furra e shkrirjes funksionon me naftë ose gaz natyror, djegia jo e plotë e karburantit mund të rezultojë në formimin e hidrogjenit të lirë.

Flukset(kripëra higroskopike, gati për të thithur menjëherë ujin). Për këtë arsye, fluksi i lagësht fut në mënyrë të pashmangshme hidrogjenin në shkrirjen e formuar gjatë dekompozimit kimik të ujit.

Kallëpët e derdhjes. Gjatë procesit të mbushjes së kallëpit të derdhjes, alumini i lëngshëm rrjedh në mënyrë të turbullt dhe e fut ajrin në vëllimin e brendshëm. Nëse ajri nuk ka kohë të largohet nga myku përpara se alumini të fillojë të ngurtësohet, linja e ujit do të depërtojë në metal.