hidrogén
Szaratov Maria Stanislavovna Ageev Elena E. 10A, iskola №75
Hidrogén Energetikai alakult, mint az egyik fejlesztési irányok a tudományos és technológiai fejlődés a közép-70-es évek a múlt században. Amint a bővülő kutatási terület megszerzésével kapcsolatos, tárolása, szállítása és felhasználása a hidrogén, egyre inkább nyilvánvalóvá környezeti előnyökkel jár hidrogén technológiák különböző területein a nemzetgazdaságban. Az előleget a fejlesztés számos hidrogén technológiák (például az üzemanyagcellák, a közlekedési rendszerek hidrogén, fém-hidrid, és még sokan mások) bebizonyították, hogy a hidrogén-eredmények minőségileg új mutatók rendszerek vagy részegységek. A kitöltött megvalósíthatósági tanulmányok kimutatták, hogy annak ellenére, hogy a hidrogén egy másodlagos energiaforrás, amely többet ér, mint a természetes üzemanyag használata bizonyos esetekben gazdaságilag megvalósítható most. Ezért a munka hidrogén energia sok, különösen az iparosodott országok tartoznak a kiemelt területeken a tudomány és a technológia, és a megállapítás több pénzügyi támogatást a kormányzati szervek és a magántőke.
A szabad állapotban, és a szokásos körülmények között hidrogén - gáz színtelen, szagtalan és íztelen. A levegő relatív sűrűség hidrogénatom 1/14. Általában létezik más elemekkel együttesen, például oxigén, víz, szén-metán és szerves vegyületek. Mivel a hidrogén kémiailag rendkívül aktív, ez ritkán jelen nem kötött tagja.
Készletek hidrogénatom kötődik a szerves anyag és a víz, gyakorlatilag korlátlan. Törés ezek a kapcsolatok lehetővé teszi a hidrogén és utána azt üzemanyagként. Számos eljárást fejlesztettek ki a víz bontása alkotóelemeire bontva.
Amikor melegítjük mint 2500 0 C. Víz bontjuk hidrogén és oxigén (közvetlen a termolízis). Az ilyen magas hőmérsékleten állíthatjuk elő, például a napenergia koncentrátumok. A probléma itt az, hogy megakadályozza rekombinációs hidrogén és oxigén.
Jelenleg a legtöbb a hidrogén termelt ipari léptékű eljárásban kapott gőz reformáló metán a világon (PCM). Az így kapott hidrogént alkalmazunk reagensként tisztítására az olaj és összetevőjeként nitrogéntartalmú műtrágyák, valamint a rakéta technológia. A gőz és a hő hőmérsékleten 750-850 0 C szükséges szétválasztani a hidrogént a szén-szubsztrát metán fordul elő, hogy a gőzreformer kémiailag katalitikus felületek. Az első szakasz osztja a PCM folyamatot, a metán és a gőz a hidrogén és szén-monoxid. Ezt követően, a második szakaszban „eltolási reakció” átalakítja szén-monoxid és a víz szén-dioxid és a hidrogén. Ez reaktsiyaproiskhodit hőmérsékleten 200-250 0 C
A 30-as években a Szovjetunióban elő nagyipari skálán szintézis gáz gőzzel elgázosítása szén és a levegő. Jelenleg IPCP RAS Chernogolovka kifejlesztett széngázosító technológia superadiabatic módban. Ez a technológia lehetővé teszi, hogy a hőenergiát átviszi a szén hőenergia szintézis gáz hatásfoka 98%.
Mivel a 70-es években az országban végeztek, és a szükséges tudományos és műszaki megalapozottság és kísérleti ellenőrzése projektek magas hélium reaktor (HTGR) atomerőmű technológiai állomások (AETS) a vegyipar és acéliparban. Közülük Abtu-50, és később - tervezet ehnergotehnologicheskoj atomreaktor kapacitású 400 UH-1060 MW nukleáris kémiai komplex és a hidrogén-termelés alapú kompozíciók, a termelés az ammónia és a metanol, valamint a számos nyomon ebben az irányban projektek.
Az alapja HTGR projektek fejlesztésére nukleáris rakéta motor a hidrogén. Alkotó hazánkban az erre a célra szolgáló reaktorok és a magas hőmérsékleten végzett vizsgálat demonstrációs nukleáris rakétamotorokban bizonyítani működőképességét hidrogén hőmérsékletre melegítjük a 3000K rekordot.
Magas hőmérsékletű reaktor hélium hűtőközeg - egy új típusú, környezetbarát univerzális nukleáris áramforrásokat, egyedi tulajdonságokkal - képes hőt hőmérsékleten több mint 1000 0 C és a magas szintű biztonság - meghatározza lehetőségeket használni őket a termelés egy gázturbinás ciklusú erőmű magas hatékonyság és a kínálat magas hőmérsékletű hő-és villamosenergia hidrogén termelési folyamatok, sótalanító, a kémiai folyamatok, neftepererabaty ayuschey, fém, stb .. iparágakban.
Az egyik legfejlettebb ezen a területen nemzetközi projekt GT-MHR, amelyet most közösen fejlesztett ki az orosz és amerikai intézmények GA. A tervezet azt is együttműködő vállalat Framatome és a Fuji Electric.
Előállítása atomos hidrogén.
Forrásként atomi hidrogént alkalmazunk anyagok lehasítjuk besugárzás alatt hidrogénatomok. Például, ha besugározzuk ultraibolya fénnyel a hidrogén-jodid reakció megy végbe a kialakulását atomos hidrogén:
A atomos hidrogén is alkalmazható módszer a termikus disszociációja molekuláris hidrogén, platina, palládium, vagy wolfram huzal melegítjük hidrogén atmoszférában egy kisebb nyomáson 1,33 Pa. hidrogénatom az disszociációs is alkalmazásával érhető el, radioaktív anyagok. Eljárás atomos hidrogén a nagyfrekvenciás villamos kisülés a következő fagyasztva molekuláris hidrogén.
Fizikai módszerek hidrogén kivonásával hidrogén-tartalmú keverékek.
Hidrogén tartalmazott jelentős mennyiségben sok gáz keverékek, mint például a kokszolókemence-gáz, a gáz, amelyet kapunk a pirolízis során a butadién a termelés butadién.
A hidrogén kivonásával hidrogéntartalmú gázelegyek használatával fizikai elválasztási eljárásokkal, és koncentrációjú hidrogén.
Alacsony hőmérsékletű kondenzálással és frakcionálással. Ezt a folyamatot jellemző a magas fokú hidrogén kivonásával gázkeverék és a kedvező gazdasági teljesítmény. Jellemzően, amikor a gáznyomás a 4 MPa kapunk 93-94% -os hidrogén-szükség 115K hőmérsékleten. Amikor a hidrogén koncentrációját a betáplált gáz több mint 40% mértékű extrahálási elérheti a 95%. Energia fogyasztás H2 koncentráció 70 és 90% -a körülbelül 22 kW. 1000m 3 óra generált hidrogénatom.
Adszorpciós kiválasztódását. Ezt a folyamatot végzik útján molekulaszita adszorberek működő ciklikusan. Ez végezhető nyomáson 3-3,5 MPa foka 80-85% H2 visszanyerés 90% koncentrátum. Összehasonlítva az alacsony hőmérsékletű hidrogén elválasztási módszer erre elvégzéséhez megközelítőleg 25-30% -kal kevesebb, a beruházási és üzemeltetési költségek 30-40%.
Adszorpciós hidrogénfejlődés folyékony oldószerek. Egyes esetekben, a módszer alkalmas a termelés a tiszta H2. Eszerint a módszer szerint nyerhetjük, hogy 80-90% a hidrogén szereplő kiindulási gázelegy elért, és koncentrációja a végtermékben 99,9%. kivonására energiafelhasználás 68 kW. 1000m 3 óra H2.
Termelés hidrogén víz elektrolízisével.
Elektrolízis víz az egyik legismertebb és jól tanulmányozott módszerek hidrogén termelés. Ez biztosítja a tiszta terméket (99,6-99,9% H2) egy eljárási lépésben. A gyártási költség hidrogén előállítási költsége villamos energia körülbelül 855.
Ezt a módszert már használják számos országban jelentős források olcsó vízenergia. A legnagyobb elektrokémiai rendszerek Kanada, India, Egyiptom, Norvégia, de a létre és működtet több ezer kisebb növények sok országban szerte a világon. Annak fontosságát, hogy ezt a módszert, mert ez a legsokoldalúbb az alkalmazott primer energiahordozók. A kapcsolat a nukleáris energia fejlesztése is lehetséges egy új virágzó az elektrolízis víz alján olcsó villamos atomerőművek. Modern teljesítmény források nem elegendőek ahhoz, hogy a hidrogén, mint a termék további energetikai hasznosítást.
Elektrokémiai Eljárás hidrogén vízből az alábbi pozitív tulajdonságokkal rendelkezik: 1) nagy tisztaságú hidrogént terméket - akár 99,99%, és a fenti; 2) az egyszerűség a folyamat, ez a folyamatos, a lehetőség, komplett automatizálási a legtöbb, mozgó részt nem tartalmaznak az elektrolitikus cellában; 3) megszerzésének lehetőségét értékes melléktermékek - nehézvíz és oxigén; 4) a hozzáférhető és kimeríthetetlen nyersanyag - vizet; 5) az eljárás rugalmasságát és előállításának lehetősége hidrogén közvetlenül nyomás alatt; 6) fizikai elkülönítését az oxigén és hidrogén az elektrolízis eljárásban.
Az összes folyamat előállítására hidrogén-víz bontása útján, mint melléktermék fogják gyártani jelentős mennyiségű oxigént. Ez ad új ösztönzőket annak alkalmazását. Ő megtalálja a helyét, nem csak mint egy gyorsító folyamatok, hanem nélkülözhetetlen tisztább és ozdorovitel tavak, ipari szennyvíz. Ez a terület oxigén használata lehet terjeszteni a levegő, a talaj és a víz. Az égés oxigén növekvő mennyiségű hulladék lesz képes megoldani a problémát a szilárd hulladék a nagyvárosokban.
Még értékesebb mellékterméke az elektrolízis víz nehézvíz - jó neutronmoderátor atomreaktorok. Továbbá, a nehéz vizet alkalmazunk nyersanyagként deutérium, amely viszont egy nyersanyag fúziós energia.
Könyvtárba. „Hydrogen. Tulajdonságok, termelés, tárolás, szállítás és alkalmazás. " Moszkva "Chemistry" - 1989