Водород из воды: Найдена новая технология получения водорода из воды

Найдена новая технология получения водорода из воды

Самая крутая фишка для фантастики и в принципе ожидаемая нами всеми в будущем — это заливаешь в бак автомобиля воду и поехал. Сейчас водород уже достаточно давно рассматривается и кое-где используется в качестве экологически чистого вида топлива. Но более широкому использованию водородного топлива мешает целый ряд неразрешенных на сегодняшний день проблем, главными из которых являются хранение и транспортировка.

И вот тут его непосредственное вырабатывание в автомобиле прямо из воды было бы крутейшим вариантом.

Похоже мы все ближе и ближе к этому …

Группа исследователей из американской Армейской научно-исследовательской лаборатории, проводя эксперименты на Абердинском испытательном полигоне близ Мериленда, сделала случайное открытие. Пролив воду на брусок особого алюминиевого сплава, состав которого держится пока в секрете, исследователи заметили мгновенно начавшийся процесс бурного выделения водорода.

Из школьного курса химии, если кто его еще помнит, водород является побочным продуктом реакции между водой и алюминием. Однако, данная реакция обычно протекает лишь при достаточно высокой температуре или в присутствии специальных катализаторов. Да и тогда она идет достаточно «неторопливо», на заполнение бака водородного автомобиля потребуется около 50 часов, а энергетическая эффективность такого метода получения водорода не превышает 50 процентов.

Все вышесказанное не имеет отношения к реакции, в которой принимает участие новый сплав алюминия. «Эффективность этой реакции вплотную приближается к 100 процентам, а сама реакция «разгоняется» до максимальной производительности менее, чем за три минуты» — рассказывает Скотт Грендаль (Scott Grendahl), руководитель научной группы.

Использование системы, вырабатывающей водород по мере необходимости, решает массу имеющихся проблем. Воду и алюминиевый сплав легко транспортировать из одного места в другое, оба этих вещества сами по себе инертны и стабильны. Во-вторых, для начала реакции не требуется никакого катализатора, ни первоначального толчка, реакция начинает идти сразу же, как вода входит в контакт со сплавом.

Все вышесказанное еще не означает, что исследователи обнаружили панацею в области водородного топлива. В этом деле существует еще целый ряд вопросов, подлежащих выяснению или уточнению. Первым вопросом является то, будет ли работать такая схема получения водорода вне лаборатории, ведь существует множество примеров, когда экспериментальные технологии отлично работают в лабораторных условиях, но терпят полную неудачу при полевых испытаниях. Вторым вопросом является вопрос сложности и стоимости производства алюминиевого сплава, стоимость утилизации продуктов реакции, которые станут факторами, определяющим экономическую целесообразность нового способа получения водорода.

И в заключение следует отметить, что на выяснение упомянутых выше вопросов, скорее всего, уйдет не так уж и много времени. И только после этого можно будет сделать выводы о дальнейшей жизнеспособности нового метода получения водородного топлива.

П.С. Делориан на первой картинке для привлечения внимания 🙂

[источники]источники
https://www.engadget.com/2017/08/04/water-aluminum-create-hydrogen/

Молодой парень придумал, как из воды добыть водород

Парень сделал установку для получения водорода

Роман Урсу. В этом видео хотел показать, как можно из 10 лезвий для бритья сделать небольшой генератор, который будет извлекать из воды водород. Для начала понадобится блок питания от 5 до 12 вольт, силы тока от 0,5 до 2 ампер. Медные провода, стеклянная баночка с герметичной винтовой крышкой. Пластиковая бутылка, кусок пластмассовой линейки. Две капельницы. 10 лезвий. Пищевая соль.
Инструменты: паяльник, клеевый пистолет, канцелярский нож.

Приступим к работе. Залудим края лезвий. Далее всё устанавливаем на линейку. Обратите внимание, расстояние между лезвиями минимально, они не должны соприкасаться. Слишком большое пространство между ними оставлять не надо, иначе потребуется мощный блок питания.

Берем проводки и припаиваем через одно лезвие. Схема подключения идентична с аккумуляторными пластинами.

Действительно ли установка может вырабатывать водород?

Генератор водорода готов. Теперь заправим его и протестируем. В качестве топлива используется соляной раствор. Несколько ложек соли и вода из-под крана. Иногда используют разбавители, растворители, пищевую соду. От раствора зависит от температуры пламени. В пластиковую бутылку наливаем воду без примесей. Обратите внимание, чтобы крышечки и соединения не пропускали газа. Настал ответственный момент. Подключить провода к блоку питания и проверить, как добывается водород.

Металлическую крышку заменил на другую, предыдущая была не герметична. Мастер советует использовать банки с крышками поплотнее. Вместо клеевого пистолета использовать холодную сварку, так как силикон со временем смягчается. В целом всё отлично работает.

Как сделать генератор водорода? Конвертер воды в топливо? С помощью электрического воздействия с использованием простой воды можно получить газ и собирать в специальный контейнер и использовать этот газ (водород) для питания двигателей или других приборов. Мы сделаем генератор водорода! Я предлагаю сделать дома! Наблюдая за видеоуроком нам просто нужно найти способ использовать газ, который мы получили от водорода!

Обсуждение

Радж Айер
Год назад
1. Вы генерируете смесь h3 + 02 в соотношении 2: 1. 2. Для чистого газообразного водорода вы должны использовать бутылку с раствором каустической соды, в которую добавляются алюминиевые кусочки. Такая компоновка будет работать, обеспечивая хорошие объемы газа при низком давлении. Однако будьте осторожны, чтобы избежать пламени. Однажды у меня был взрыв, когда я экспериментировал в детстве. Вспышка бутылки и коррозионная щелочь были разбросаны по всему дому. Алюминий превращается в высоковязкую желатиновую соль, называемую натриево-мета-алюминатом. 3. Я хочу, чтобы вы придумали конструкцию, которая разделяет катод и анод, используя некоторую мембрану, которая может выдерживать температуры 100 градусов +, потому что при более высоких токах вода нагревается. 4. Вы не должны наносить много соли в воду. Щепотка соли в 1 литре более чем достаточна для проведения. Если вы используете больше соли, вы фактически генерируете водород вместе с хлором на аноде. Вода будет щелкать, так как ионы натрия будут реагировать с водой с образованием NaOH. Хлор будет генерировать на аноде и разъедать электрод. Поэтому вам нужно использовать углеродные электроды.

Дуайт Уилбанкс
Год назад
Несколько мыслей. Мысль 1, если лезвия были вертикальными, пузыри будут течь на вершину быстрее. Отделившись от ваших тарелок, ваши тарелки снова контактируют с вашим электролитом и могут начать делать следующий пузырь. Вторая мысль касается эффективности напряжения. Идеальное напряжение составляет от 2 до 2,5 вольт, так как вы опускаетесь ниже этого напряжения, производство падает. Когда вы поднимаете выше идеала, вы все равно получаете больше пузырьков, но, кроме того, выделяется больше тепла. Чем дальше от идеала, тем меньше эффективность. Если у вас 5-вольтовый источник, вы должны использовать нейтральную пластинку (много объяснений Google). Итак, пластина 1 положительна, пластина 2 не прикреплена ни к чему, пластина 3 отрицательна, затем повторите. Общая разница в 5 вольт разделяется на два отдельных сегмента в 2,5 вольта. Очевидно, что ваша цель состоит не в том, чтобы сделать самый эффективный инструмент промышленного класса, но с очень небольшими изменениями в вашем дизайне вы можете повысить эффективность. Поскольку соединений меньше, его фактически немного меньше работает как побочный эффект.

piranha031091
2 года назад
Вам НИКОГДА не следует делать это с помощью стеклянного контейнера: в этом контейнере вы получите взрывоопасную смесь водорода и кислорода, поэтому у вас есть очень важная вероятность возникновения обратного огня, который заставит контейнер взорваться. Если он сделан из стекла, взрыв вызовет стеклянную осколку, которая может быть смертельной. (мой коллега несколько месяцев назад взял стеклянную осколку в горло и чуть не умер от того, что в противном случае было очень незначительным взрывом). Пластик для этого гораздо безопаснее.

Shadi2
2 года назад
он добавил соль, поэтому вместо водорода + кислород образует водород + газообразный хлор + гидроксид натрия. Вторая стадия превращает газообразный хлор в соляную кислоту, а гидроксид натрия нагревает воду. Поэтому во введении вода выглядит такой же желтой. За исключением питьевой воды, заливки ее на глаза или выпивки минутного количества хлорного газа, который ускользает, обращение с бритвенными лезвиями является самой опасной частью.

Как превратить воду в водород: простейший опыт

Солнечный генератор водорода / кислорода DIY – простой “электролиз” с использованием солнечного света! (превращает воду в топливо).

Соблюдайте безопасность в опытах с воспламеняющимися веществами!

Я покажу вам, как сделать простое устройство, которое превращает / расщепляет воду на водород и кислород. Это удивительно просто и прекрасно работает. (не забудьте посмотреть видео, так как оно показывает много дополнительных деталей – в том числе пузырьки, просто вылетающие из карандашей). Видео показывает, что генератор водорода питается от солнечной батареи, батареи 9 В и трансформатора переменного / постоянного тока.

Шаг 1: Посмотрите наглядное видео …

Шаг 2: Механизм генератора водорода

Простой эксперимент по «электролизу» показывает, как «расщеплять воду» на кислород / водород с помощью солнечной панели (или батареи) и воды. Графит в карандашах проводит электричество (от солнечной батареи или акб). В результате вода «расщепляется» на кислород / водород (процесс, известный как электролиз). Это видео в основном посвящено использованию солнечной панели, но также показывает батарею на 9 В в качестве источника питания, а также сравнение «нескольких напряжений» (ближе к концу видео) с использованием регулируемого источника питания постоянного тока (установленного через несколько интервалов – 3 В, 4,5 В, 6 В, 7,5 В, 9 В и 12 В).

Посмотрите, как увеличивается объем пузырьков с напряжением. Обратите внимание, что это обычный научный эксперимент в начальной школе, и он абсолютно безопасен. Можно представить, если этот мелкомасштабный эксперимент был «расширен» и усовершенствован, он мог бы стать хорошим способом хранения солнечной / ветровой энергии для последующего использования. очень «зеленая» технология в целом, если источником электричества является солнечный или ветровой (и когда используется водород (в качестве топлива и т. д.), единственным побочным продуктом является вода).

Шаг 3: Необходимые предметы …

1.) 2 карандаша
2.) стакан
3.) маленький кусочек картона
4.) пара проводов (я использовал черные / красные провода с зажимами типа «крокодил»)
5.) маленькая солнечная панель или батарея 9 В или трансформатор переменного / постоянного тока

Шаг 4: Во-первых, точить карандаши …

Заточите карандаши на обоих концах. Затем сделайте 2 маленьких отверстия в куске картона (на расстоянии около 1 дюйма) и протолкните карандаши в отверстия (см. фото выше).

Шаг 5: добавь воды в стакан …

Долейте воды в стакан и поместите деталь (картон и карандаш) поверх стекла.

Шаг 6: Теперь подключите провода …

Теперь просто подключите провода от конца карандашей к источнику питания. Пузыри начнут формироваться немедленно. Одна интересная вещь об этом проекте – многие люди уже будут иметь все необходимое, чтобы сделать это дома. Не нужно ничего покупать (за исключением солнечной панели … но батарея 9v работает хорошо). Сделать водород и кислород дома бесплатно возможно, и все с обычными предметами домашнего обихода.

Получайте удовольствие от создания и использования! Снова посмотрите видео, чтобы увидеть, как пузыри просто стекают с карандашей. Строго соблюдайте технику безопасности!
Источник

Энергия водорода и её производство различными способами

Со школьных уроков химии и физики известно, что энергия водорода сосредоточенная в этом газе довольно значительна. Искры достаточно, чтобы воспламенить смесь нормального воздуха и водорода полученного в результате опыта на школьных уроках.

В отличие от многих других процессов горения, продукт реакции абсолютно безвреден с экологической точки зрения, поэтому люди изучают промышленное производство и энергию водорода.

Так как человечеству необходимы все больше энергии чистая водородная энергия пришлась бы кстати.

Топливные элементы могут генерировать столь востребованную электроэнергию из этого газа. Неудивительно, что многие люди с видением глобальной водородной экономики видят в этом решение наших текущих климатических проблем.

Энергия  водорода  может в то же время помочь нам избавиться от загрязнения воздуха, кислотных дождей и других экологических проблем, вызванных другими источниками.

Жюль Верн увидел потенциал энергии  водорода  еще в 1874 году в романе  «Таинственный остров», и вопрос в том, почему процветающая водородная промышленность еще не развилась.

Ответ прост: этот газ не встречается в природе в чистом виде и нужно преобразование энергии. Энергетика и комплекс технических процессов необходим прежде чем его можно выделить и использовать как водородную энергию.

Отделение до чистого водорода делает его дорогим, а некоторые производственные процессы даже приводят к высоким выбросам парниковых газов.

Но даже если водородная промышленность еще только на чертежной доске, вторичная энергия водорода все еще интересна как альтернативный источник для некоторых областей применения.

Что  представляет первый элемент периодической системы

Водород является наиболее распространенным компонентом в нашей Солнечной системе и имеет около 75% массы и более 90% всех атомов. Наше Солнце и большие газовые планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун состоят в основном из этого газа. На Земле этот газ встречается гораздо реже. Его доля в общем весе Земли составляет только около 0,12%. Хотя водород чаще встречается в земной коре, его практически нет в чистом виде. Он почти всегда химически связан и наиболее частым соединением является вода.

Водород – самый маленький и легкий атом. Как чрезвычайно легкий газ, он был использован для наполнения газовых баллонов дирижаблей жесткой формы как Цеппелины, в течение первой половины девятнадцатого века. Катастрофа в Гинденбурге в США в 1937 году, где предположительно произошел электростатический заряд который вызвал возгорание, положил трагический конец перспективам использования водорода в дирижаблях.

Основное применение водорода сегодня находится в химической промышленности. В качестве источника энергия водорода в настоящее время широко используется, в основном, в авиационном и космическом секторе.

Водород как источник энергии используется для привода реактивных двигателей самолетов.

В космических полетах жидкий водород используется в качестве ракетного топлива. Например,  запуск космического челнока потребляет около 1,4 млн литров жидкого водорода весом более 100 тонн создавая температуру горения до  3200° C.

Производство

Водородная энергетика использует несколько способов производства водорода.

Газ сначала должен быть получен в чистом виде, прежде чем энергия из него может быть получена. Это требует легкодоступного недорогого сырья, содержащего этот химический элемент. Кроме воды (H₂O), которая состоит из водорода (H) и кислорода (O) могут быть применены смеси углерода. Это в первую очередь природный газ или метан (CH₄). Мазут и уголь также состоят из водорода (H) и углерода (C), но имеют гораздо более высокую долю углерода, чем природный газ.

Из углеводородов

Современные промышленные методы получения водорода почти исключительно используют ископаемые  топливо, как природный газ, сырую нефть или уголь, как сырье. Такие методы, как паровой риформинг или частичное окисление паром для получения водорода из ископаемых углеводородов. Этот процесс химически отделяет углерод который после этого превращается в окись углерода (CO). Эти методы добычи водорода не являются идеальным вариантом с целью активной защиты климата.

В основном, упомянутый способ производства водорода из ископаемых  источников работает при высоких температурах обработки. Это требует большого количества внешних ресурсов.

Поэтому для получения водорода необходимы другие методы, с тем чтобы он был экологически чистым и безопасным. Идеальным способом является электролиз.

Методом электролиза

Немецкий химик Иоганн Вильгельм Риттер впервые использовал электролиз для получения водорода еще в 1800 году. С помощью электрической энергии, электролиз разлагает воду на водород и кислород.

Особенностью электролиза может быть то, что если электроэнергия добыта из возобновляемых источников, то производство водорода во всем цикле  может выделять только углекислый газ.

С помощью этого метода два электрода погружают в проводящий водный электролит. Это может быть смесь воды и серная кислота или гидроксид калия (KOH). Аноды и катоды проводят постоянный ток в электролитах и на них образуются газы водород и кислород. Хотя электролиз уже достиг высокого уровня технического развития, как экологически совместимый вариант производства кислорода, другие альтернативные методы также разрабатываются.

Термохимический метод

При температуре выше 1700° C вода непосредственно разлагается на водород и кислород.  Однако эти температуры требуют дорогостоящих термостойких средств. Необходимую температуру можно уменьшить ниже чем 1000° С через различные сопряженные химические реакции.

Биологическое получение

Другие методы включают фотобиологическое производство водорода. Суть этого метода в том, что некоторые водоросли во время роста при нехватке серы производят водород.  Это типа биореакторов использующих свет для разложения воды.

Хранение и транспортировка

После получения водорода он должен храниться и транспортироваться потребителю. В принципе, мы знакомы с хранением и транспортировкой горючих газов.

Водород – очень легкий газ с очень минимальной плотностью, но имеет относительно высокое значение энергоемкости. При сравнении с природным  газом  он требует гораздо больших объемов хранения, хотя накопленный водород намного легче.

Произведенный водород можно сохранить под высоким давлением и сжать для того чтобы уменьшить необходимые объемы хранения. При нормальном давлении этот газ конденсируется, но до тех пор, пока он не достигнет чрезвычайно низких температур минус 253° C.

Для достижения таких низких температур требуется определенное количество энергии. От 20 до 40%  энергии, хранящейся в водороде, используется для его сжижения.

В принципе, те же технологии, которые используются в секторе природного газа могут быть использованы для сжижения, транспортировки и хранения. Этот первый элемент периодической системы  можно транспортировать либо в трубопроводах, либо на специальных танкерах и грузовых судах. В то время как трубопроводы, как правило, транспортируют газообразную форму, танкеры предпочтительны для жидкого водорода. В отличие от водорода, природный газ уже становится жидким при минус 162 ° C. Опыт работы в газовой отрасли может быть использован для хранения и транспортировки водородной энергии.

Будущее применение

Топливные элементы считаются ключом как будет использоваться энергия водорода в будущем, поскольку они могут преобразовывать его непосредственно в электрическую энергию. Теоретически это приводит к более высокой эффективности, чем при сжигании в обычных тепловых электростанциях.

Принцип работы топливных элементов известен уже очень давно.

Есть некоторые споры о том, кто на самом деле изобрел топливный элемент:

• Немецко-швейцарский химик Кристиан Фридрих  провел первые тесты в технологии топливных элементов в 1838 году.
• Английский физик сэр Уильям Роберт Гроув построил первый топливный элемент в 1839 году.
• Впоследствии такие известные ученые, как Анри Беккерель и Томас Эдисон, стали участвовать в их дальнейшем развитии. Однако это была довольно слабо продвинутая стадия развития.
• Наконец, в середине двадцатого века была достигнута задача, позволившая применение и основное использование топливных элементов.

Топливные элементы, в основном, предполагают реверсирование электролиза. Топливный элемент всегда содержит два электрода. В зависимости от типа топливного элемента, чистый водород (H₂) или топливо содержащее углеводороды подают через анод и чистый кислород (О₂ ) или воздух в качестве окислительного материала через катод. Электролит отделяет анод и катод. Электроны текут по большой цепи и создают электрическую энергию.

С 1990-х годов разработка топливных элементов идет полным ходом. Автомобильные производители и энергокомпании приняли технологию и ищут способ получить прибыль от положительного применения водорода как источника энергии.

Получение водорода из воды — Водород

Получение водорода из воды является сегодня одной из главных «энергетических» целей человечества.

Получение водорода из воды — «энергетическая» цель

Тему водорода, как источника энергии, в общем, и получения водорода из воды, в частности, мы уже затрагивали в нашей статье — Энергия воды — энергия плюс, вода минус, в этом материале мы продолжим эту тему.

Водород — возобновляемый, экологически чистый источник энергии

Водород прекрасный возобновляемый, экологически чистый источник энергии. Одной из технологий получения водорода из воды является процесс электролиза, для реализации которого  необходима электроэнергия. В свою очередь электроэнергию мы можем получать из таких условно бесплатных и экологически чистых источников как солнце и ветер. Кроме всех прочих преимуществ, реализация этой цепочки позволит аккумулировать и «хранить» энергию солнца и ветра, что в разы повысит эффективность использования этих источников энергии и откроет новые возможности ее использования.

С высокой вероятностью можем предположить, что получение водорода из воды в промышленных масштабах с помощью экономически обоснованной технологии ознаменует новый виток развития нашей цивилизации. Над решением этой задачи работают лучшие умы и множество научных лабораторий.

Получение водорода — новый шаг водородной энергетики

Ученые SLAC National Accelerator Laboratory Университета Торонто сделали новый весьма значимый шаг для развития водородной энергетики. Они разработали новый тип геля-катализатора, который применяется при получении водорода из воды через электролиз. Эффективность их геля-катализатора в три раза превышает существующие аналоги.

Применение этого геля является экономически целесообразным, поскольку при его производстве используются относительно недорогие доступные для промышленного производства металлы, такие как – железо, кобальт и вольфрам. Так же преимуществом этого геля является то, что, как утверждает один из его создателей Aleksandra Vojvodic, производство геля несложно поставить на промышленные рельсы.

Ученые SLAC National Accelerator Laboratory утверждают, что идеи и решения, благодаря которым был создан этот материал, весь свой потенциал еще не исчерпали – есть куда двигаться дальше. Будем ждать новых изобретений и решений.

Заключение

У автора этого материала нет сомнений, что рано или поздно, источник экологически чистой энергии, альтернативный углеводородам, будет создан. И конечно хотелось что бы «рано», а не поздно, поскольку динамика экологической ситуации на нашей планете весьма удручающая.

Возможно, все мы еще успеем стать свидетелями нового цивилизационного витка 🙂

Получение водорода из воды — новый шаг

ДАТА СОЗДАНИЯ ПУБЛИКАЦИИ:
Ноя 7, 2016 16:00 Waterman

Даёшь дешёвый водород. Найден упрощённый способ электролиза воды / Хабр

Схема электролиза без мембраны: два параллельных электрода располагаются на расстоянии в несколько сотен микрометров

Не секрет, что чистый водород — один из наиболее перспективных видов альтернативного топлива. Водород добывают из любого водного раствора, а при сгорании он превращается обратно в воду, что может быть прекраснее?

Проблема только в стоимости добычи водорода. Электролиз воды предполагает, что электроды погружаются в воду, а между ними находится полимерная мембрана. Ток идёт от катода к аноду, а на своём пути он (при помощи катализатора) расщепляет воду на кислород и водород. Полимерная мембрана выполняет важную функцию, разделяя получившиеся газы.

На сегодняшний в качестве мембраны с ионной проводимостью практически повсеместно используется нафион или другой тип мембраны. Но все они отличаются дороговизной и ограниченным сроком службы. К тому, мембраны требуют особых условий проведения электролиза. Например, нафион работает в жидкости только с низкой кислотностью и только с определёнными катализаторами.

Изобретение химиков из EPFL под руководством Деметри Псалтиса (Demetri Psaltis) позволяет избавиться от этих ограничений и намного удешевить электролиз воды.

Они провели ряд экспериментов с микроустройством, размещая электроды на разном расстоянии друг от друга и прогоняя между ними воду на разной скорости. Оказалось, что при определённом расстоянии между электродами H₂ и O₂ сами разлетаются в разные стороны, без всякой мембраны!

Причина такого поведения ионов — эффект Сегре-Зильберберга, когда при движении жидкости находящиеся в ней частицы поток уносит в стороны.

Учёные надеются, что им удастся приспособить прибор для работы с любыми видами жидких электролитов и любыми катализаторами, поскольку больше нет риска повреждения хрупкой мембраны. Исчезнут обязательные требования использовать только благородные металлы вроде платины из-за ограничений на кислотность (pH) жидкости.

Если получится масштабировать микроустройство до промышленного образца, то это кардинально снизит стоимость водорода, получаемого при электролизе воды.

Научная работа “A membrane-less electrolyzer for hydrogen production across the pH scale” опубликована в журнале “Energy & Environmental Science”, DOI: 10.1039/C5EE00083A (зеркало).

Найден способ получать водород из воды без затрат электроэнергии

Учёные создали краску, которая выделяет чистый водород из атмосферной влаги. Этот материал может позволить получать водородное топливо везде, где есть солнечный свет и влажный воздух.

Водородное топливо — отличная альтернатива углеводородному: при сжигании чистого водорода образуется только энергия и вода, и никаких вредных продуктов. Но быстро перейти на водородное топливо мешают сложности с его получением. В отличие от углеводородов, щедро разбросанных под землёй по всей планете, водород нельзя извлекать из недр: в чистом виде его нет нигде на планете. Получают его либо из углеводородов, либо из воды.

Получение водорода из углеводородов — это в основном конверсия метана, то есть очищенного природного газа. Получается, что для производства «чистого» топлива нужно запустить не самый экологичный технологический процесс, в качестве побочного продукта дающий крайне вредный угарный газ.

Выделение водорода из воды — более экологичный процесс, но для него нужна электроэнергия, большую часть которой во всём мире по‑прежнему получают, сжигая уголь, нефть и природный газ и выбрасывая в атмосферу множество загрязнителей.

Исследователи из Королевского мельбурнского исследовательского университета (Австралия), Массачусетского технологического института и Кембриджа нашли способ получать водород из воды без затрат электроэнергии. Реакция отщепления водорода от кислорода в молекуле воды запускается под действием солнечного света в присутствии фотокатализатора.

В качестве фотокатализатора учёные использовали сульфид молибдена — аморфную субстанцию с общей формулой MoSx, отлично впитывающую водяной пар из воздуха, а на солнце запускающую процесс разложения воды с образованием свободного водорода. Добавив к сульфиду молибдена порошок наночастиц диоксида титана, учёные получили род чернил, которые легко наносятся на любые поверхности — например, на стекло и пластик, — и образуют прочную плёнку. Покрыв такой плёнкой любую открытую солнечным лучам поверхность, можно получать водород из насыщенного влагой воздуха где угодно, утверждают авторы исследования.

Исследование опубликовано в журнале ACS Nano.

Водород из воды — преимущества и недостатки

Производство водорода из воды может быть достигнуто несколькими способами, такими как электролиз, прямой солнечный, термоядерный высокотемпературный крекинг, с использованием катализаторов, с использованием биоматериалов или с использованием некоторых форм химикатов для разделения воды (h3O) на h3 (водород) и O (кислород).

Водород из воды

Преимущества Как вы, наверное, уже знаете, примерно 70 процентов поверхности Земли покрыто водой.Это делает воду привлекательным сырьем, поскольку ее можно повторно использовать в природе на неопределенный срок. Когда водород «сжигается» или окисляется в топливном элементе или двигателе внутреннего сгорания, он связывается с кислородом воздуха, образует пар и уносится в атмосферу, превращаясь в облака. Облака проливают воду, когда ее снова можно использовать для создания водорода, и цикл продолжается.

Недостатки

Одним из недостатков создания водорода из воды является то, сколько энергии используется в процессе и является ли процесс чистым от начала до конца.Например, простой электролиз воды методом грубой силы требует много энергии, и эта энергия, скорее всего, сейчас будет работать на угле.

Правильный путь

Правильный способ получения водорода из воды — делать это с использованием возобновляемых источников. Ветровая, солнечная, геотермальная и гидроэнергетическая энергия могут использоваться возобновляемыми источниками для получения водорода из воды. Некоторые люди считают, что ядерный высокотермический крекинг воды также является возобновляемым.

Электролиз, пожалуй, самый востребованный способ получения водорода из воды.Однако в настоящее время наиболее популярным способом получения водорода является высокотемпературный паровой риформинг природного газа, но это уже другое обсуждение.

Как я уже говорил, электролиз методом грубой силы заключается в простом пропускании электрического тока через дистиллированную воду, расщепляя h3O на h3 и O, а затем разделяя эти два газа. Для создания водородного топлива для автомобилей очень важны улавливание и сжатие h3.

Поскольку химические связи между атомами водорода и кислорода очень сильны, ученые и исследователи обычно используют какой-либо катализатор, чтобы ослабить эти связи.Топливные элементы PEM используются для питания большинства водородных автомобилей. Водород из резервуара под давлением соединяется с кислородом из воздуха, который нагнетается в топливный элемент. Это создает электричество, поскольку ионы водорода и ионы кислорода перемещаются по отдельным частям топливного элемента, а затем сливаются на внутренней стороне, создавая пар и тепло.

Но многие люди не осознают, что топливные элементы могут работать в обратном направлении. В бэкэнд топливного элемента вводится вода, а платина внутри PEM действует как металлический катализатор, так что не нужно так много электричества, чтобы разделить воду на h3 и O.

HHO, HHO, HHO!

Некоторые владельцы транспортных средств используют водородные генераторы для автомобилей, чтобы создавать газ HHO или h3 и O путем разделения воды на борту своих транспортных средств (водород по запросу). Обычно они используют химический катализатор, такой как КОН (гидроксид калия) или NaOH (гидроксид натрия). Это означает, что в этих генераторах водорода не нужно использовать столько электроэнергии от батареи или альтернативы, сколько было бы в случае, если бы человек использовал дистиллированную воду без добавок.

Производство водорода из воды также может осуществляться за счет возобновляемых источников, как уже упоминалось, и обычно в этом процессе используется катализатор, так что в процессе не требуется так много электроэнергии. Есть и другие методы получения водорода из воды, не использующие электричество.

Ученые и исследователи работают над методами прямого солнечного преобразования воды в водород и кислород, которое сочетается с термическим крекингом, биологическим крекингом или химическим крекингом воды.Некоторые ученые стремятся воспроизвести фотосинтез, при котором растения естественным образом поглощают воду и солнечный свет, производят водород и выделяют кислород.

Солнечная энергия на водород

Другой метод получения водорода из воды включает использование как металлических, так и химических катализаторов. Один эксперимент (который может быть довольно опасным, поэтому не пытайтесь делать это дома) включает в себя заливку воды и алюминиевую банку, а затем добавление очистителя канализации. Металл и химическая реакция расщепляют воду на водород и кислород.Некоторые экспериментаторы фиксируют результаты с помощью воздушного шара, который горячий на ощупь.

Другой способ получения водорода из воды включает использование определенных биологических микробов и определенного сырья. Некоторые водоочистные установки проводят эксперименты по поиску подходящих микробов, которые переваривают воду и отходы и выделяют водород в процессе.

Термо-ядерный высокотемпературный крекинг воды для получения водорода — еще один метод производства h3, с которым ученые экспериментируют для крупномасштабных нужд, таких как привод в действие водородных автомобилей.Атомные электростанции в любом случае используют большое количество воды для охлаждения активной зоны. Это испускает пар.

Некоторые исследователи говорят, почему бы не использовать часть электричества электростанции в сочетании с высокотемпературным паром и не расщепить этот пар на H2 и O с помощью электролиза? В этой области достигнут определенный успех, и если мы собираемся использовать ядерную энергию, зачем просто выбрасывать отработанный пар вместо того, чтобы использовать его для создания водорода? Конечно, если вы придерживаетесь антиядерных взглядов и предпочитаете солнечную и ветровую энергию, чтобы продвигать нас вперед с возобновляемой энергией, то это будет не очень хорошая идея.

Это лишь некоторые из способов получения водорода из воды. Чтобы автомобили на топливных элементах с нулевым уровнем выбросов работали, нам необходимо найти способы создания водородного топлива в массовых количествах, экономично и с использованием как можно меньше энергии в производственном процессе. Это единственный способ конкурировать с бензином h3.

Написано Hydro Kevin Kantola

.

Новый метод более эффективного извлечения водорода из воды для получения возобновляемой энергии

Кристаллическая структура и многогранники {MoTe} 6, показывающие строительные блоки каждого полиморфа. моноклинная фаза 1T’-MoTe2 и b гексагональная фаза 2H-MoTe2. Кредит: Nature Communications 10.1038 / s41467-019-12831-0

Ученые считают, что новый метод более эффективного извлечения водорода из воды может помочь в освоении возобновляемых источников энергии в виде устойчивого топлива.

В новой статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Communications , исследователи из университетов Великобритании, Португалии, Германии и Венгрии описывают, как импульсный электрический ток через слоистый катализатор позволил им почти вдвое увеличить количество водорода, производимого за один милливольт электроэнергии, используемой в процессе.

Электролиз, процесс, который, вероятно, знаком любому, кто изучал химию в средней школе, использует электрический ток, чтобы расщепить связи между атомами водорода и кислорода воды, высвобождая водород и газообразный кислород.Если электрический ток для процесса электролиза генерируется с помощью возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра или солнца, весь процесс не выделяет дополнительного углерода в атмосферу, не влияя на изменение климата. Затем газообразный водород можно использовать в качестве источника топлива с нулевым уровнем выбросов в некоторых видах транспорта, таких как автобусы и автомобили, или для отопления домов.

Исследования команды были сосредоточены на поиске более эффективного способа производства водорода посредством электрокаталитической реакции расщепления воды.Они обнаружили, что электроды, покрытые катализатором из теллурида молибедена, показали увеличение количества газообразного водорода, образующегося во время электролиза, когда применялась определенная схема сильноточных импульсов. Оптимизируя импульсы тока через кислотный электролит, они могут снизить количество энергии, необходимое для производства заданного количества водорода, почти на 50%.

Д-р Алексей Ганин из Химической школы Университета Глазго руководил исследовательской группой. Д-р Ганин сказал: «В настоящее время Великобритания удовлетворяет около трети своих потребностей в производстве энергии за счет возобновляемых источников, а в Шотландии этот показатель составляет около 80%.

«Эксперты предсказывают, что мы скоро достигнем точки, когда мы будем производить больше возобновляемой электроэнергии, чем требуется для нашего потребления. Однако, в настоящее время избыток произведенной энергии должен использоваться по мере ее производства, иначе она будет потрачена впустую. Жизненно важно, чтобы мы разработали надежный набор методов для хранения энергии для последующего использования.

«Батареи — один из способов сделать это, но водород — очень многообещающая альтернатива. Наши исследования дают новое важное понимание того, как производить водород путем электролиза более эффективно и экономично, и мы стремимся продолжить это многообещающее направление исследований.«

Поскольку уровень каталитического усиления контролируется электрическими токами, последние достижения в области машинного обучения можно использовать для точной настройки правильной последовательности прикладываемых токов для достижения максимальной мощности. Следующим этапом для команды является разработка протокола искусственного интеллекта, который заменит человеческий фактор в поисках наиболее эффективных электронных структур, используемых в подобных каталитических процессах.

Статья под названием «Быстрая электрохимическая активация MoTe2 для реакции выделения водорода» опубликована в Nature Communications.

Новый катализатор затмевает платину при производстве водорода

Дополнительная информация:
Быстрая электрохимическая активация MoTe2 для реакции выделения водорода, Nature Communications doi.org / 10.1038 / s41467-019-12831-0, www.nature.com/articles/s41467-019-12831-0

Предоставлено
Университет Глазго

Ссылка :
Новый метод более эффективного извлечения водорода из воды для получения возобновляемой энергии (29 октября 2019 г.)
получено 29 сентября 2020
с https: // физ.org / news / 2019-10-method-Hydrogen -fficiently-Cap-Renewable.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.

Получение водорода из воды | Гравитация и легкость

Химия — не моя сильная сторона; Я вообще считал это произвольным и трудным для понимания. Но он был полон драматических демонстраций. И если есть что-то, что нам нравится в Gravity and Levity, так это научная драма.

Итак, я подумал, что поделюсь с Интернетом своим любимым экспериментом из школьного урока химии. Это довольно известный фильм, но его стоит пересказать всем, кто не видел его раньше.Это также очень легко сделать дома (все, что вам нужно, это немного соли и 9-вольтная батарея), и если я смогу вдохновить несколько человек на проведение потенциально опасного эксперимента в их домах во имя науки, тогда я сделал свою работу.

Тема эксперимента — получение газообразного водорода из воды. До того, как я впервые увидел этот эксперимент, я всегда думал о воде как о самом стабильном соединении в мире. Он покрывает 70% поверхности Земли и составляет 60% человеческого тела, и почему-то, на мой взгляд, это приравнивается к тому, что он совершенно «безопасен» и не реагирует.Но оказывается, что разделить монооксид дигидрогена (воду) довольно просто. Все, что вам нужно, это аккумулятор.

Аккумулятор — штука довольно сложная. Но есть простой способ думать об этом, который обычно ведет вас в правильном направлении. Я всегда представляю это как пару резервуаров: один с положительным зарядом, а другой с отрицательным. Примерно так:

Эти два «зарядных резервуара» находятся под двумя выводами батареи, и когда батарея подключена к цепи, негативы (электроны) перетекают от одного резервуара к другому.Напряжение батареи является мерой того, насколько плотно упакованы заряды. Чем ближе заряды друг к другу, тем сильнее они будут вылетать из своих соответствующих терминалов, когда им дается путь для этого. Вот почему напряжение батареи падает по мере того, как вы ее используете: вы позволяете зарядным резервуарам разряжаться, так что заряды в данном резервуаре не отталкиваются друг от друга так сильно, как раньше. Срок службы батареи является мерой того, насколько велик резервуар: он показывает, какой ток вы можете получить от батареи, прежде чем она разрядится.Батарея на 9 В имеет довольно высокое напряжение (плотно упакованные заряды), но не работает очень долго («бак» небольшой). Напротив, одна из этих толстых батареек D имеет низкое напряжение (1,5 В), но может работать долго (у нее большой бак).

Так что будет, если опустить аккумулятор в воду? Что ж, если у вас есть чистая вода, не много. Молекула воды электрически нейтральна, поэтому она не притягивается ни к одному из выводов. Но если вы добавите немного соли в воду, все будет по-другому. Соль растворяется в воде, оставляя положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные ионы хлора.Как только вы опускаете батарею в воду, ионы натрия перемещаются к «отрицательному резервуару», а ионы хлора — к «положительному резервуару».

В положительном баке ионы хлора нейтрализуются. Ион хлора имеет дополнительный электрон, и этот электрон отрывается и втягивается в положительный резервуар. Затем образующиеся нейтральные атомы хлора связываются вместе (поскольку они более стабильны вместе), образуя газообразный хлор. Газообразный хлор — серьезный яд , поэтому будьте осторожны, проводя этот эксперимент дома.Не делайте этого в слишком больших масштабах (с автомобильным аккумулятором или чем-то еще), иначе это может быть довольно опасно.

На отрицательном баке происходит нечто более сложное. Электроны хотят выпрыгнуть из резервуара, но они легче воспринимаются молекулами воды, чем ионом натрия (по какой-то загадочной для меня причине *). В результате электроны прыгают на молекулы воды, которые затем становятся нестабильными и расщепляются. В результате каждая молекула воды расщепляется на одну (нейтрализованную электроном) и одну.Атомы водорода, как и атомы хлора, более стабильны вместе, поэтому два атома водорода объединяются и образуют газ. Продолжает связываться с натрием, оставшимся в воде, или утюгом на выводах батареи (обычно делая воду грязной).

Драматическая часть, конечно же, — это водород. Он быстро пузырится с большого вывода батареи, и вы можете собрать его в контейнер, если будете делать это осторожно. А поскольку водород легко воспламеняется, его можно взорвать.

Я уверен, что в Интернете есть множество мест, где вы можете найти лучшее объяснение этого эксперимента, чем я только что дал.Возможно, некоторые из вас, читающие этот пост, тоже могли бы добиться большего. Но я настоятельно рекомендую вам пойти и повеселиться с этим простым экспериментом.

Вот видео, сделанное миссис Джи энд Л и мной, чтобы вы могли убедиться в этом сами. Взрыв в конце довольно слабый, но вы уловили идею.

* Сноска

Читатель

G&L Мириам отмечает, что он не принимает электроны по той же причине, по которой он был так легко ионизирован в первую очередь: имеет 10 электронов, которые составляют две полные оболочки.Дополнительный электрон должен быть помещен в третью оболочку (из-за принципа исключения Паули), что требует значительного количества энергии.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

.

Водородная вода — RationalWiki

Водородная вода или Вода, насыщенная водородом — это вода, насыщенная газообразным водородом (H ₂ ), потому что двух атомов водорода в молекуле воды просто недостаточно, верно? Его продвигают как полезный напиток из-за антиоксидантных свойств водорода, и само собой разумеется, что некоторые продают его как абсолютный сок Бога, который улучшит все функции вашего организма и, вероятно, вылечит любые ваши ЗППП. Хотя есть некоторые доказательства положительного воздействия газообразного водорода в некоторых ситуациях (см. Ниже), нет никаких доказательств того, что его употребление приносит какие-либо особые улучшения здоровья, и есть много других напитков с антиоксидантными свойствами, которые продаются дешевле (например,г. чай ^[1] ).

Он особенно популярен в Японии, где он известен как Shin’nooru и пьют с 1960-х годов, а крупные производители продают машины для создания собственных. ^[2]

Химия [править]

Водородная вода — это обычная вода с растворенными в ней молекулами водорода (H ₂ ). Не следует путать с кислотами, которые имеют ионы H ⁺ ; в зависимости от крепости питьевые кислоты могут вызвать кислый вкус или повреждение горла и смерть — вода с молекулярным водородом имеет нейтральный pH, безопасна для употребления в пищу, и, похоже, никого не оскорбляет вкус.

Одна проблема с введением водорода в воду заключается в том, что газообразный водород не особенно растворим: 0,16 мг на 100 г воды по сравнению с 4,3 мг кислорода или 169 мг диоксида углерода (растворимость при 293 К, 1 атм). ^[3] Значит, вы не получите огромное количество водорода в вашей бутылке — но это, вероятно, хорошо; вы не хотите, чтобы ваша питьевая вода была легковоспламеняющейся .

Заявления о здоровье

[править]

Одно небольшое исследование, опубликованное в 2011 году, показало, что потребление «воды, богатой водородом» улучшает показатели качества жизни пациентов, проходящих лучевую терапию по поводу опухолей печени.Лучевая терапия может быть очень неприятной с неприятными побочными эффектами, поэтому все, что может помочь пациентам, хорошо, хотя следует подчеркнуть, что на реальный рак не повлияло. ^[4] В этом исследовании была создана водородная вода путем помещения магниевых палочек в воду, что отличается от метода производства наиболее коммерчески доступной водородной воды. ^[4]

Исследования на животных показывают, что молекулярный водород обладает антиоксидантными свойствами и может уменьшать воспаление ^[5] , но они не были воспроизведены на людях. ^[6] Представитель Академии питания и диетологии Робин Фороутан сказал: «Мы ничего не знаем о дозировке или частоте, с которой вам нужно пить водородную воду, чтобы получить пользу для здоровья». ^[6]

На основании исследований на животных его рекламируют как средство для лечения деменции и повреждений головного мозга; однако пока нет никаких доказательств на людях, и невролог Морис Претер подверг сомнению метод лечения, заявив: «Я не хочу отказываться от водородно-водной терапии.Мы остро нуждаемся в новых методах лечения слабоумия, и нам нужно сохранять непредвзятость и искать альтернативы. … Но мы не знаем, каковы долгосрочные [его эффекты] ». ^[2]

Журнал о здоровье и красоте Elle утверждал, что очень небольшое исследование (6 человек) показало, что купание в водородная вода может уменьшить морщины. ^[2] На самом деле такой статьи не существует в архиве журнала ^[7] Они также полностью неверно определили, что такое фибробласты, назвав их «солнечными клетками», а не специализированными клетками, которые помогают в ране процесс заживления.

Но настоящая радость от водородной воды — это потрясающе фантастическая польза для здоровья, которая слишком удивительна, чтобы быть правдой! Те, кто страдает от плохого контроля над мочевым пузырем, могут обнаружить, что водородная вода сделает походы в туалет менее частыми, даже если это означает, что вы потребляете больше жидкости. Удивительный. Устали от радиоволн, разбивающихся о ваше тело и нарушающих вашу ци и т. Д.? Судя по всему, водород является радиозащитным средством, поэтому, если вы выпьете его достаточно, ваш WiFi-маршрутизатор не будет беспокоить вас весь день своими агрессивными сигналами.Вы обнаруживаете, что у вас никогда не бывает достаточно времени, чтобы потреблять столько водородной воды, сколько вам нужно? Согласно надежным источникам водородная вода может продлить вашу жизнь, а это значит, что у вас будет все больше времени, чтобы пить все больше и больше зелья долголетия, возможно, если вы потребляете достаточно с течением времени, эффекты будут каскадно каскадно переходить в крещендо удивительного здоровья, это может быть настоящий эликсир вечной молодости!

Промышленное производство и розничная торговля [править]

Ряд компаний продают в Интернете устройства для производства водородной воды.Ближе к вершине рынка находится машина для воды Echo 9 Ultra h3, которая продается по цене 2616 фунтов стерлингов, по сниженной с 3594 фунтов стерлингов. ^[8] Эта машина работает за счет электролиза, как и большинство продуктов на рынке.

Компании также продают водородную воду в бутылках, при этом Time указывает цифру в 3 доллара за бутылку. ^[6] Одна из проблем при покупке водородной воды в бутылках заключается в том, что газ очень быстро диффундирует через большинство веществ, включая стекло и пластик, поэтому вы можете обнаружить, что он быстро выходит из бутылки. ^[6]

См. Также [править]

Ссылки [править]

1. ↑ Антиоксидантная активность черного чая по сравнению с зеленым чаем, Ки Вон Ли, Хён Джу Ли, Чанг Ён Ли, Журнал питания , том 132, выпуск 4, 1 апреля 2002 г., страницы 785, https: // doi .org / 10.1093 / jn / 132.4.785
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2} Что такое водородная вода и следует ли ее пить? Элле, 7 апреля 2017 г.
3. ↑ Растворимость газов в воде при 293 К, проводной химик; Ссылка: Г.ТУАЛЕТ. Кэй и Т. Лаби, «Таблицы физических и химических констант», 15-е изд., Лонгман, Нью-Йорк, 1986, стр. 219.
4. ↑ ^{4,0 4,1} Влияние питья богатой водородом воды на качество жизни пациентов, получавших лучевую терапию по поводу опухолей печени, Ки-Мун Канг и др., Medical Gas Research . 2011; 1: 11. Опубликовано в Интернете 7 июня 2011 г. doi: 10.1186 / 2045-9912-1-11
5. ↑ Молекулярный водород в питьевой воде защищает от нейродегенеративных изменений, вызванных травматическим повреждением мозга, Кенджи Дохи и др., PLoS One , 24 сентября 2014 г. https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0108034
6. ↑ ^{6,0 6,1 6,2 6,3} Действительно ли водородная вода полезна для вас ?, Time, 21 августа 2017 г.
7. ↑ По крайней мере, ни один из них не называет морщины ключевым словом.
8. ↑ Echo 9 Ultra h3 Water Machine, Hydrogeninfusedwater.co.uk, по состоянию на 23 июля 2018 г.

.