Metoder för att producera väte under industriella förhållanden
Extraktion genom metanomvandling
... Vatten i ångtillstånd, förvärmt till 1000 grader Celsius, blandas med metan under tryck och i närvaro av en katalysator. Denna metod är intressant och beprövad. Det bör också noteras att den ständigt förbättras: sökandet efter nya katalysatorer, billigare och effektivare, pågår.
Tänk på den äldsta metoden för att producera väte - kolförgasning
... I avsaknad av luftåtkomst och en temperatur på 1300 grader Celsius värms kol och vattenånga. Således förflyttas väte från vatten och koldioxid erhålls (väte kommer uppe, koldioxid, också erhållet som ett resultat av reaktionen, är längst ner). Detta kommer att vara separationen av gasblandningen, allt är väldigt enkelt.
Skaffa väte med elektrolys av vatten
anses vara det enklaste alternativet. För genomförandet är det nödvändigt att hälla en sodalösning i behållaren och också placera två elektriska element där. En kommer att laddas positivt (anod) och den andra negativt (katod). När ström appliceras kommer väte att gå till katoden och syre till anoden.
Att erhålla väte enligt metoden partiell oxidation
... För detta används en legering av aluminium och gallium. Den placeras i vatten, vilket leder till bildandet av väte och aluminiumoxid under reaktionen. Gallium är nödvändigt för att reaktionen ska kunna ske helt (detta element förhindrar att aluminium oxiderar i förtid).
Nyligen förvärvad relevans metod för användning av bioteknik
: under förutsättning av syre- och svavelbrist, börjar klamydomonas att släppa väte intensivt. En mycket intressant effekt som nu studeras aktivt.
Glöm inte en annan gammal, beprövad metod för väteproduktion, som består i att använda olika alkaliska element
och vatten. I princip är denna teknik möjlig i laboratorium med nödvändiga säkerhetsåtgärder på plats. Under reaktionens gång (det fortsätter med upphettning och med katalysatorer) bildas således en metalloxid och väte. Det återstår bara att samla in det.
Få väte förbi växelverkan mellan vatten och kolmonoxid
endast möjligt i en industriell miljö. Koldioxid och väte bildas, principen om deras separation beskrivs ovan.
Hur får man väte säkert hemma?
Sådana frågor är rörande, för det verkar för en vanlig man på gatan att det är ganska enkelt att få väte, och ändå är detta, även om det kan göras under normala förhållanden, ganska farligt. Det första du behöver veta är att du bara behöver göra sådana experiment utomhus (utomhus), eftersom väte är en mycket, mycket lätt gas (ungefär 15 gånger lättare än vanlig luft) och den kommer att ackumuleras nära taket, bildar en mycket explosiv blandning. Om alla nödvändiga åtgärder vidtas för att förhindra problematiska ögonblick är det möjligt att utföra reaktionen mellan växelverkan mellan alkali och aluminium.
Vi tar en kolv (bäst av allt) eller en 1/2 liters glasflaska, en kork (mitt i hålet), ett rör för att ta bort väte, 10 gram aluminium och vitriol (koppar), bordssalt (cirka 20 gram), vatten i en mängd 200 ml. och en kula (gummi) för uppsamling av väte. Vi köper vitriol i trädgårdsaffärer, och ölburkar eller tråd kan mycket väl fungera som aluminiumråvaror. Naturligtvis avlägsnas emaljen preliminärt genom avfyrning, du behöver ren aluminium utan föroreningar.
För 10 gram vitriol tas 100 ml vatten respektive, och den andra lösningen bereds - 100 ml vatten går för 20 gram salt. Lösningarnas nyans kommer att vara som följer: vitriol - blå, salt - färglös. Sedan blandar vi allt tillsammans och vi får en sådan grönaktig lösning. Förberedd aluminium tillsätts till den. Blandningen börjar skumma - det här är väte. Aluminium ersätter koppar och du kan se det med dina egna ögon genom blomningen av en rödaktig nyans på aluminiumråvaror. En vitaktig suspension uppträder, det är här du kan börja samla det väte vi behöver.
I processen erhålls ytterligare värme; i kemi kallas en sådan process exoterm. Det är uppenbart att om processen inte kontrolleras kommer något som en geyser att dyka upp, vilket kommer att spotta ut delar av kokande vatten, så den initiala koncentrationen måste kontrolleras. För detta används en plugg med ett rör för att på ett säkert sätt ta bort väte till utsidan. Rörets diameter bör förresten inte överstiga 8 millimeter på något sätt. Det uppsamlade vätet kan blåsa upp ballongen, som blir mycket lättare än den omgivande luften, vilket innebär att den låter den stiga upp. Ärligt talat måste sådana experiment utövas extremt noggrant och noggrant, annars kan skador och brännskador inte undvikas.
UPPFINNINGEN HAR FÖLJANDE FÖRDELAR
Värmen som erhålls från oxidationen av gaser kan användas direkt på platsen och väte och syre erhålls genom bortskaffande av ånga och processvatten.
Låg vattenförbrukning vid generering av el och värme.
Enkelheten i vägen.
Betydande energibesparingar som det spenderas bara på att värma upp startmotorn till det etablerade termiska systemet.
Hög produktivitet i processen, eftersom dissociation av vattenmolekyler varar tiondels sekund.
Explosion och brandsäkerhet av metoden, eftersom i dess genomförande finns det inget behov av behållare för att samla väte och syre.
Under installationen renas vatten upprepade gånger och omvandlas till destillerat vatten. Detta eliminerar sediment och kalk, vilket ökar installationens livslängd.
Installationen är gjord av vanligt stål; med undantag av pannor av värmebeständigt stål med foder och avskärmning av väggarna. Det vill säga inga speciella dyra material krävs.
Uppfinningen kan användas i
industri genom att ersätta kolväte och kärnbränsle i kraftverk med billigt, utbrett och miljövänligt vatten, samtidigt som kraften i dessa anläggningar bibehålls.
Alternativ vy
Användningsmodellen avser elektrokemi och mer specifikt vätenergi och kan vara användbar för att erhålla en bränsleblandning med högt väteinnehåll från alla vattenhaltiga lösningar.
Kända anordningar för direkt elektrokemisk nedbrytning (dissociation) av vatten och vattenlösningar i väte och syre genom att leda en elektrisk ström genom vattnet. Deras främsta fördel är deras enkla implementering. De största nackdelarna med den kända vätegenerator-prototypanordningen är låg produktivitet, betydande energiförbrukning och låg effektivitet. Den teoretiska beräkningen av erforderlig el för produktion av 1 m3 väte från vatten är 2,94 kWh, vilket fortfarande gör det svårt att använda denna metod för väteproduktion som ett miljövänligt bränsle vid transport.
—
Den närmaste enheten (prototyp) efter design och samma syfte till den påstådda användningsmodellen genom en kombination av funktioner är en välkänd elektrolysator - den enklaste vätgeneratorn som innehåller en ihålig kammare med en vattenlösning (vatten), elektroder placerade i den och en källa elektricitet ansluten till dem (bok. Chemical encyclopedia ", vol. 1, m., 1988, s. 401)
Kärnan i prototypen - den kända vätgeneratorn består i elektrolytisk dissociation av vatten och vattenlösningar under inverkan av en elektrisk ström på H2 och O2.
Brist på prototyp består i låg vätgasproduktivitet och betydande energiförbrukning.
Syftet enligt föreliggande uppfinning är moderniseringen av anordningen för att förbättra dess energieffektivitet
Tekniskt resultat, av denna verktygsmodell består i teknisk och energiförbättring av den kända anordningen, vilket är nödvändigt för att uppnå detta mål.
Specificerat tekniskt resultat uppnås genom det faktum att den kända anordningen som innehåller en ihålig kammare med en vattenlösning, elektroder placerade i vatten, en elektricitetskälla ansluten till dem, kompletteras med kapillärer placerade vertikalt i vatten, med övre ändar över vattennivån, och elektroderna är plana, varav en är placerad under kapillärerna, och den andra elektroden är gjord av nät och ligger ovanför dem, och strömkällan är gjord av högspänning och justerbar i amplitud och frekvens, och gapet mellan ändarna på kapillärerna och den andra elektroden och parametrarna för den elektricitet som matas till elektroderna väljs i enlighet med villkoret för att säkerställa maximal väteproduktivitet, och regulatorkapaciteten är spänningsregulatorn för nämnda källa och regulatorn för gapet mellan kapillärerna och den andra elektroden, och enheten kompletteras också med två ultraljudgeneratorer, varav en är placerad under den nedre änden av dessa kapillärer och den andra - ovanför deras övre ände, och enheten Enheten kompletteras också med en elektronisk dissociator av aktiverade vattendimmolekyler som innehåller ett par elektroder placerade ovanför vätskeytan, med sina plan vinkelräta mot vätskeytan och elektriskt anslutna till en extra elektronisk generator med högspännings högfrekventa pulser med en justerbar frekvens och arbetscykel, i frekvensområdet som överlappar resonans exciteringsfrekvenser avdunstade molekyler i en vätska och dess joner.
Kampanjvideo:
BESKRIVNING AV ENHETEN I STATIKEN
Anordning för att producera väte från vatten (figur 1) består av en dielektrisk behållare 1, med en vattenhaltig lösning av vätska 2 som hälls i den, av ett fint poröst kapillärmaterial 3, delvis nedsänkt i denna vätska och förfuktad i den. Denna anordning inkluderar även högspänningsmetallelektroder 4, 5 , placerad vid ändarna av kapillärerna 3, och elektriskt ansluten till terminalerna för en högspänningsreglerad källa för ett konstantfält 10 elektriskt fält, och en av elektroderna 5 är gjorda i form av en perforerad nålplatta, och är placerat rörligt ovanför kapillärernas 3 ände, exempelvis parallellt med den på ett tillräckligt avstånd för att förhindra elektrisk nedbrytning till den fuktade veken 3. En annan högspänningselektrod 4 är placerad i vätskan parallellt med den nedre änden av kapillär, till exempel, poröst material 3 Anordningen kompletteras med två ultraljudgeneratorer 6, varav en är belägen i vätskan 2, nästan i botten av behållaren 1, och den andra är placerad ovanför vätskenivån, till exempel nät elektrod 5.
Enheten innehåller också en elektronisk dissociator av molekyler av aktiverad vattendimma, bestående av två elektroder 7,8, belägna ovanför vätskans yta, med sina plan vinkelrätt mot vätskeytan och elektriskt anslutna till en ytterligare elektronisk generator 9 högspännings högfrekventa pulser med justerbar frekvens och arbetscykel, i intervallfrekvenser som överlappar resonansfrekvenserna för excitation av de avdunstade molekylerna i vätskan och dess joner.Anordningen kompletteras också med en klocka 12, placerad ovanför tanken 1 - en uppsamlingsgasuppsamlare 12, i vars centrum det finns ett utloppsrör för att ta ut bränslegas och H2 till konsumenterna. I huvudsak är anordningsenheten som innehåller elektroderna 4,5 från högspänningsenheterna 10 och kapilläranordningen 3 4, 5, 6 en kombinerad anordning av en elektroosmotisk pump och en elektrostatisk förångare av vätska 2 från behållare 1 ... Enhet 10 låter dig reglera pulsernas arbetscykel och intensiteten i ett konstant elektriskt fält från 0 till 30 kV / cm. Elektroden 5 är gjord av en perforerad metall eller ett nät för att tillhandahålla möjligheten för obehindrad passage av den bildade vattendimman och bränslegas från änden av kapillärerna 3. Anordningen har regulatorer och anordningar för att ändra frekvensen av pulser och deras amplitud och arbetscykel, såväl som för att ändra avståndet och positionen för elektroden 5 relativt ytan på kapillärindunstaren 3 (de visas inte i figur 1).
BESKRIVNING AV ENHETENS DRIFTSENHET (FIG. 1)
Först hälls en vattenlösning i behållaren 1, t ex aktiverat vatten eller en vattenbränsleblandning (emulsion) 2, kapillär 3-porös förångare fuktas med den. Därefter slås en högspänningskälla 10 på och en högspänningspotentialskillnad tillförs kapillärindunstaren 3 genom elektroderna 4,5, och den perforerade elektroden 5 placeras ovanför ytan av kapillärernas ändyta. 3 på ett tillräckligt avstånd för att förhindra elektrisk nedbrytning mellan elektroderna 4,5. Som ett resultat, längs fibrerna i kapillärerna 3 under inverkan av elektroosmotiska och i själva verket elektrostatiska krafter i ett längsgående elektriskt fält sönderdelas vattenkluster delvis och sorteras i storlek, absorberas i kapillärer 3. Dessutom utvecklas dipolpolariserade flytande molekyler längs den elektriska fältvektorn och rör sig från behållaren mot de övre ändkapillärerna 3 till den motsatta elektriska potentialen hos elektroden 5 (elektroosmos). Sedan rivs de av, under inverkan av elektrostatiska krafter, av dessa elektriska fältkrafter från ytan av kapillärändytan 3 - i huvudsak en elektroosmotisk förångare och förvandlas till en delvis dissocierad polariserad elektrifierad vattendimma. Denna vattendimma ovanför elektroden 5 behandlas sedan också intensivt med ett pulserat tvärgående högfrekvent elektriskt fält skapat mellan de tvärgående elektroderna 7,8 av en elektronisk högfrekvensgenerator 9. Under processen med intensiv kollision mellan indunstade dipolmolekyler och vatten. kluster ovanför vätskan med luft- och ozonmolekyler, elektroner i joniseringszonen mellan elektroderna 7, 8, sker en ytterligare intensiv dissociation (radiolys) av den aktiverade vattendimman med bildandet av en brännbar gas. Vidare strömmar denna erhållna bränslegas oberoende uppåt i gasuppsamlingsklockan 12 och tillförs sedan genom utloppet 13 till konsumenterna för framställning av en syntetisk bränsleblandning, till exempel i inloppskanalen för förbränningsmotorer och tillförsel av den till förbränningen. kamrar i ett motorfordon. Sammansättningen av denna brännbara gas inkluderar molekyler av väte (H2), syre (O2), vattenånga, dimma (H2O) samt aktiverade organiska molekyler avdunstade som en del av andra kolväteadditiv. Tidigare visades användbarheten av denna anordning experimentellt och det visade sig att intensiteten hos förångningsprocessen och dissociationen av molekyler i vattenlösningar beror och förändras signifikant beroende på parametrarna för källornas elektriska fält9,10. (Intensitet, effekt), på avståndet mellan elektroderna 4, 5, på området för kapillärindunstaren 3, beroende på vätsketypen, kapillärernas storlek och kapillärmaterialets kvalitet 3.De regulatorer som finns i enheten låter dig optimera bränslegasens prestanda beroende på typen och parametrarna för den vattenhaltiga lösningen och den specifika designen för denna elektrolysator. Eftersom i denna anordning en vattenlösning av en vätska avdunstar intensivt och delvis dissocieras till H2 och O2, under inverkan av kapillärelektroosmos och ultraljud, och sedan dessutom dissocieras aktivt på grund av intensiva kollisioner av molekyler av den förångade vattenlösningen med hjälp ytterligare tvärresonant elektriskt fält, en sådan anordning för att producera vätgas och bränslegas förbrukar lite elektricitet och är därför mycket mer ekonomiskt med tiotals hundratals gånger mer ekonomiskt än kända elektrolysvätegeneratorer.
KRAV
En ultraljudsenhet för att producera väte från vilken vattenlösning som helst, innehållande en behållare med en vattenlösning, metallelektroder placerade i den och en energikälla ansluten till dem, kännetecknat av attdet kompletteras med kapillärer placerade vertikalt i denna kammare, med sina övre ändar över nivån för den vattenhaltiga lösningen, och en av de två elektroderna placeras i vätskan under kapillärerna, och den andra elektroden görs rörlig och gitterad och placerad ovanför dem, och strömkällan är gjord av högspänning och justerbar i amplitud och frekvens, och enheten kompletteras också med två ultraljudgeneratorer, varav en är belägen under den nedre änden av dessa kapillärer och den andra ligger ovanför deras övre änden, och anordningen kompletteras också med en resonant elektronisk dissociator av aktiverade vattendimmolekyler innehållande ett par elektroder belägna ovanför vätskeytan, med sina plan vinkelrätt mot vätskans yta och elektriskt ansluten till en ytterligare elektronisk generator av högspännings högfrekventa pulser med en justerbar frekvens och arbetscykel, i frekvensområdet som innehåller resonans exciteringsfrekvenser för indunstade flytande molekyler och dess joner.
KRAV
Metod för att producera väte och syre från vattenånga
, inklusive att leda denna ånga genom ett elektriskt fält, kännetecknat av att de använder överhettad vattenånga med en temperatur
500 - 550 ° C
, passerat genom ett elektriskt fält med högspänning likström för att dissociera ånga och separera den i väte- och syreatomer.
Jag har länge velat göra en liknande sak. Men ytterligare experiment med ett batteri och ett par elektroder nådde inte. Jag ville skapa en fullfjädrad apparat för produktion av väte, i kvantiteter för att blåsa upp en ballong. Innan jag gjorde en fullfjädrad apparat för elektrolys av vatten hemma bestämde jag mig för att kontrollera allt på modellen.
Elektrolysatorns allmänna system ser ut så här.
Denna modell är inte lämplig för full daglig användning. Men vi lyckades testa idén.
Så jag bestämde mig för att använda grafit för elektroderna. En utmärkt grafitkälla för elektroder är vagnbussuppsamlaren. Det finns gott om dem som ligger runt vid ändstopparna. Man måste komma ihåg att en av elektroderna kommer att kollapsa.
Vi såg och slutförde med en fil. Intensiteten för elektrolysen beror på strömstyrkan och elektrodernas yta.
Ledningar är fästa vid elektroderna. Ledningarna måste vara noggrant isolerade.
För den elektrolytiska cellmodellen är plastflaskor ganska lämpliga. Hål är gjorda i locket för rör och ledningar.
Allt är grundligt belagt med tätningsmedel.
Avskurna flaskhalsar är lämpliga för anslutning av två behållare.
De måste sammanfogas och sömmen måste smältas.
Nötterna är gjorda av flasklock.
Hålen är gjorda i två flaskor längst ner. Allt är anslutet och fylls noggrant med tätningsmedel.
Vi kommer att använda ett 220V hushållsnätverk som spänningskälla.Jag vill varna dig för att det här är en ganska farlig leksak. Så om du inte har tillräckliga färdigheter eller det finns tvivel är det bättre att inte upprepa. I hushållsnätverket har vi en växelström, för elektrolys måste den rätas ut. En diodbro är perfekt för detta. Den på bilden var inte tillräckligt kraftfull och brann snabbt ut. Det bästa alternativet var den kinesiska MB156-diodbryggan i ett aluminiumfodral.
Diodbroen blir mycket varm. Aktiv kylning krävs. En kylare för en datorprocessor är perfekt. En kopplingsdosa av lämplig storlek kan användas för inneslutningen. Säljs i elektriska varor.
Flera lager kartong måste placeras under diodbryggan.
De nödvändiga hålen är gjorda i locket på kopplingsboxen.
Så här ser den monterade enheten ut. Elektrolysatorn drivs från elnätet, fläkten drivs av en universell strömkälla. En bakpulverlösning används som elektrolyt. Här måste man komma ihåg att ju högre koncentrationen av lösningen, desto högre reaktionshastighet. Men samtidigt är uppvärmningen också högre. Dessutom kommer reaktionen av natriumnedbrytning vid katoden att bidra till uppvärmningen. Denna reaktion är exoterm. Som ett resultat kommer väte och natriumhydroxid att bildas.
Enheten på bilden ovan var väldigt het. Det måste stängas av regelbundet och vänta tills det svalnar. Uppvärmningsproblemet löstes delvis genom kylning av elektrolyten. För detta använde jag en fontänpump med bordsskiva. Ett långt rör går från en flaska till en annan genom en pump och en hink med kallt vatten.
Relevansen av denna fråga idag är ganska hög på grund av att användningen av väte är extremt omfattande och i sin rena form finns den praktiskt taget inte någonstans i naturen. Därför har flera tekniker utvecklats som möjliggör extraktion av denna gas från andra föreningar genom kemiska och fysiska reaktioner. Detta diskuteras i artikeln ovan.
Killen gjorde en installation för att producera väte
Roman Ursu. I den här videon ville jag visa hur du kan skapa en liten generator från 10 rakblad som extraherar väte från vatten. För att komma igång behöver du en strömförsörjningsenhet från 5 till 12 volt, strömstyrka från 0,5 till 2 ampere. Koppartrådar, glasburk med förseglat skruvlock. En plastflaska, en bit av en plastlinjal. Två droppare. 10 blad. Ätbart salt. Verktyg: lödkolv, limpistol, brevpapper.
Produkter för uppfinnare
