Водород. Получение водорода. Получение водорода с использованием нанопорошка алюминия Водород из алюминия

Опубликовано: 12 окт. 2013 г.
Водород выделяется лазером из воды с помощью древесного угля. Температура более тысячи градусов моментально сжигает углерод с водой, вернее с кислородом воды при этом водород выделяется из воды. Этот ролик показывает как свет эектрической дуги выделяет водород из воды и древесного угля.
Каменный уголь изолирует молнии а энергия от древесных углей создает атомарный водород, а также гидрокарбонат, лекарство от старения и самое хорошее питание для растений, за тем и озона.

Получение водорода из воды по формуле H2O + C +e = -H2CO3 и +H а именно вода древесный уголь энергия например лазер энергия молнии или электричество. Дешевые катализаторы для выделения водорода из воды и использование переменного напряжения 50 герц это даже можно сказать мое открытие. Я обнаружили простой способ получения водорода из воды, с помощью простого катализатора графит или древесный уголь.
Как выделить водород из воды с помощью древесного угля вы найдете в моем сайте http://xn--c1atbkq7d.xn--p1ai/ Нюргун.РФ, главный секрет приготовления правильного угля.
Уголь нужно сжигать большим количеством воздуха, И нагреванием угля выше тысячи двести градусов, только тогда она становится катализатором водорода, и молекула воды нагреется до тысячи градусов.

Подготовка графита для получения водорода из воды, через сжигания угля под водой. Опубликовано: 25 апр. 2015 г.
Уникальная комбинация уклерод соединений для извлечения водорода атомарного из пресной воды без каких либо добавок.

Быстрое и медленное горение вод(ы)орода, как доказательство выделения водорода из воды с помощью древесного угля. Опубликовано: 12 мая 2015 г.
Водород использую для медицины для снятия усталости.
Потребителю без разницы каким образом греют ему горячую воду, или сжиганием углеводородов или сверх эффективным новым технологиям.

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. Однако, 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.

При взаимодействии с водой одного килограмма электровзрывного нанопорошка алюминия выделяется 1244,5 л водорода, который при сжигании дает 13,43 МДж тепла. Эффективность такого процесса получения водорода выше, чем в случае электролиза. Окисление электровзрывного нанопорошка алюминия протекает на 100 %, т. е. применяемый материал используется полностью.

Описание:

Для ряда важных применений в гражданской и военной области необходимы мобильные источники энергии, в частности, работающие на водороде, и технологии, которые бы обеспечили получение водорода в обычных, полевых условиях. Техническое решение этой проблемы – получения водорода основано на применении энергоаккумулирующих веществ с хемотермическим эффектом, в частности использование генераторов водорода работающих на эффекте саморазогрева электровзрывных наночастиц алюминия (ALEX) в воде.

Особенности теплового режима процесса взаимодействия нанопорошков алюминия с водой приводят к появлению новых эффектов, которые не были известны для реакции с участием крупных порошков алюминия.

В первую очередь – это эффект саморазогрева наночастиц до температур, превышающих температуру окружающей воды на сотни градусов.

Так, при использовании промышленного порошка алюминия микронного размера скорость выделения водорода составляет лишь 0,138 мл в секунду на 1 г порошка. При этом в конечный продукт – смесь оксидов и гидроксидов алюминия – превращается только 20…30 % исходного порошка. Нанопорошок алюминия по своей реакционной способности превосходят обычные промышленные порошки микронного размера. В то же время, скорость выделения водорода при взаимодействии нанопорошка алюминия с дистиллированной водой при 60 °С составляет 3 мл в секунду на 1 г порошка, при 80 °С – 9,5 мл в секунду на 1 г порошка, что превышает скорость выделения водорода при гидротермальном синтезе приблизительно в 70 раз.

Другим преимуществом использования нанопорошка в данной реакции является то, что степень превращения алюминия составляет 98…100 % (в зависимости от температуры).

Более того, введение в дистиллированную воду даже незначительных количеств щелочи приводит к значительному возрастанию скорости реакции: при увеличении рН раствора до 12 скорость выделения водорода возрастает до 18 мл в секунду на 1 г порошка при 25 °С. Скорость выделения водорода при растворении алюминия микронного размера в растворе, содержащем 8 г/л NaOH, при этой же температуре, составляет лишь 1 мл в секунду на 1 г порошка.

Приведенные данные показывают, что электровзрывные нанопорошки алюминия, в отличие от компактного алюминия и крупных промышленных порошков, взаимодействуют с водой с большой скоростью и степенью превращения ~100 % и именно их применение позволит получать водород с достаточной скоростью при обычных условиях.

Преимущества:

– простой и эффективный способ получения водорода в обычных и полевых условиях,

– получение водорода с высокой скоростью – в 10 (десятки) раз, превышающая традиционные технологии ,

промышленное получение водорода из воды кислот цинка электролизом воды соляной кислоты газа в лаборатории своими руками серной кислоты
раствор методы схема уравнения установка способы реакции электролизер для получения водорода
химическое получение кислорода перекиси аммиака пероксида оксида жидкого водорода в домашних условиях металлом свойства железа видео
получение электроэнергии воды из водорода и кислорода в промышленности применение из алюминия
способы электролизер для получения водорода своими руками купить из воды
уравнение реакций технологии аппарат формула процесс промышленный способ бинарное неорганическое соединение для получения водорода пара
использование энергии получение водорода

Коэффициент востребованности 257

Всем привет, на этот раз мы проведем интересный эксперимент по превращению алюминия в топливо, коим выступает водород. Если вы смотрели вторую часть фильма «Назад, в будущее», то там был один интересный момент, когда доктор Эммет Браун «заправлял» Делореан.

В будущем техника уже давно работает на бытовых отходах, преобразуя всякий хлам в электроэнергию. Таким преобразователем в фильме является установка под названием «Мистер Фьюжн». Док выливает в аппарат остатки напитка, а также закидывает потом туда и алюминиевую банку. Вероятнее всего в качестве напитка там была Кока-кола.

Но как же с научной точки зрения можно получить энергию из таких отходов? Один автор решил повторить этот эксперимент, и у него получилось вполне неплохо. Что же скрывается за всем этим? Все на самом деле очень просто, энергию мы будем получать из алюминия, добывая из него водород. Делать это можно различными способами, алюминий является довольно таки не стойким металлом, если разрушить его оксидную пленку. Он начинает при этом выделять водород, просто контактируя с воздухом. Для разрушения оксидной пленки можно использовать кислоты и другие вещества. К примеру, можно просто поцарапать алюминий иголочкой под капелькой ртути и в этом месте оксидная пленка будет разрушена.

Зачем же при эксперименте будет нужна кока-кола, узнаете из статьи;)

Материалы и инструменты, которые использовал

Список материалов:
- шланги;
- доски;
- пластиковые бутылки;
- двухтактный двигатель;
- двигатель постоянного тока 12В;
- аккумулятор 12В;
- (по желанию);
- пластиковая канистра;
- манометр;
- металлические хомуты;
- кусок металлической трубочки;
- холодная сварка;
- активированный уголь;
- вода;
- тонкая листовая сталь;
- саморезы.

Для химической реакции: алюминий, кока-кола, гидроксид натрия.

Список инструментов:
- ножницы;
- шуруповерт;
- ножовка;
- ;
- ключи, отвертки и прочие мелочи.

Приступаем к сборке устройства:

Шаг первый. Теория
Суть в следующем, берем кока-колу и добавляем в нее гидроксид натрия. В кока-коле есть фосфорная кислота, при взаимодействии ее с гидроксидом натрия, получается вещество ортофосфат натрия, а также вода. Так вот, если в ортофосфат натрия добавить алюминий, получается бурная реакция с выделением водорода, который нам и нужен.

Все, что нам останется, это приспособить емкость для проведения реакции, а также установить фильтры и потребитель водорода, коим является ДВС.

Шаг второй. Устанавливаем «реактор»
В качестве основы вам понадобится кусок доски, прикручиваем к ней брусья для удерживания канистры. Канистра у нас работает в качестве реактора. Вокруг канистры намотайте резиновый шланг, он будет работать в качестве конденсатора, чтобы в двигатель не шел водяной пар.
В верхней части канистры устанавливаем манометр, а также штуцер для подключения шланга отвода газа.

Шланг от канистры подключаем к теплообменнику, а к выходу теплообменника подключается тоже кусок шланга с тройником. Один выход тройника задействуется для подключения горелки, в качестве которой выступает кусок металлической трубочки. Перед горелкой должен обязательно стоять кран, так как вы потом не сможете подать газ в двигатель.

Шаг третий. Установка фильтров
Фильтрующая система состоит из двух фильтров. Первый представляет собой бутылку с налитой внутрь водой, в которую опускается шланг от теплообменника. Этот фильтр предназначен для того, чтобы собирать крупные капли влаги, образующиеся в теплообменнике. Также с помощью этого фильтра можно наглядно наблюдать, как активно поступает газ в двигатель. Чтобы закрепить бутылку, отрежьте донышко от еще одной бутылки и закрепите его саморезами на основе. Теперь вставляем фильтр в этот кронштейн.

Что касается второго фильтра, тот тут уже происходит более тонкая очистка. В качестве фильтрующего элемента засыпьте внутрь бутылки активированный уголь. Шланги заводим через отверстия, которые сверлятся в крышках бутылок. Для герметизации можно использовать горячий клей или холодную сварку, как автор.

Шаг четвертый. Устанавливаем двигатель
Питать водородом мы будем двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Подойдет мотор от бензокосы, бензопилы или другой подобной техники. Двигатель крепим винтами к бруску, который устанавливается на основу.

Двигатель нужно подготовить к работе на газу. Для этого нам понадобится небольшая пластиковая бутылочка. Вырезаем в крышке отверстия под винты и делаем входящее отверстие под карбюраторное. Крышку крепим к карбюратору. От бутылочки отрежьте донышко, а вместо него наденьте губку или что-то подобное, что подойдет на роль фильтра.

Проделайте у входа в карбюратор отверстие в бутылочке и установите шланг для подвода газа.

Очень важным моментом для работы двухтактного двигателя является система смазки. Тут автор нашел очень интересное решение, подача масла осуществляется в карбюратор, то есть, вместо бензина. При желании вы всегда можете отрегулировать нужное количество масла, которое будет поступать при работе ДВС. Определять, много масла льется или мало, можно по количеству дыма, также первое время нужно следить за тем, чтобы двигатель не перегрелся. Установите стойку, закрепите на ней емкость с маслом и подключите шланг к карбюратору.

В завершении устанавливаем двигатель на 12В, подключаем его к валу ДВС. В итоге у нас получается два в одном, это стартер, которым мы будем заводить движок, а также этот стартер будет работать как генератор электричества! Автор изначально планировал подключить через инвертор к генератору лампу на 110 Вольт, но инвертор оказался неисправным.

Валы генератор и двигателя соединяются с помощью куска резинового шланга. Для надежности вы можете вставить более тонкий шланг в более толстый. Фиксируем все это дело с помощью металлических хомутов.

После этого можно попробовать завести двигатель. Брызните на воздушный фильтр жидкости для запуска двигателя и подайте напряжение на двигатель, чтобы раскрутить ДВС. Не забывайте о зажигании и направлении вращения.

Шаг пятый. Приступаем к тестированию установки!
Сначала нужно заправить «Мистер Фьюжн», заливаем канистру кока-колу, у автора ушло 7 банок. Затем добавьте в колу гидроксид натрия и все перемешайте. Осталось добавить алюминий. Режем алюминиевые банки от колы на мелкие куски и засыпаем в канистру. Тут же начнется мощная реакция с выделением большого количества тепла и водорода. Закрываем крышу и ждем, пока не образуется нужное давление. Оно должно составлять минимум 2PSI (0.13 Атмосфер), чтобы газ можно было использовать. Но избегайте высокого давления, так как газ может запросто детонировать!

В процессе реакции выделяется столько тепла, что вода начинает кипеть. Чтобы этого избежать, автор поливает канистру холодной водой.

В новостях по альтернативной энергетике за последнее время стали довольно часто упоминаться возможности получения энергии из алюминия. Прежде всего, имеется в виду использование алюминия для получения водорода и использования этого водорода как топлива для автомобильных и других двигателей. Попробуем с помощью обычных учебников по химии оценить возможности алюминиевой энергетики.

Прежде всего, определим количество водорода, которое можно получить из 1 кг алюминия при различных химических реакциях и его энергетическую ценность.

Для получения водорода из алюминия можно использовать свойство алюминия взаимодействовать с неконцентрированными кислотами:

соляной - 2А1 + 6НС1 = 2АlСl 3 + ЗН 2
серной - 2А1 + ЗН 2 SО 4 = Аl 2 (S0 4) 3 + 3Н 2

щелочами:

2Аl + 2NаОН + 2Н 2 О = 2NаАlО 2 + 3Н 2

а при определённых условиях и с водой

2Аl + 6Н 2 О = 2Аl(ОН) 3 + ЗН 2

или 2AI + ЗН 2 О = Al 2 O 3 + 3H 2 ,

Молярная масса алюминия M=27 г/моль, что равно 0,027 кг/моль.

Молярная масса водорода, состоящего из двух атомов составляет 2г/моль, что равно 0,002 кг/моль.

Молярная масса воды равна 18 г/моль.

Во всех этих реакциях из двух молекул алюминия получается три молекулы водорода.

Значит, в реакции из каждых 0,054 кг алюминия получается 0,006 кг водорода. Во второй реакции алюминия с водой для получения Al 2 O 3 также участвует 0,054 кг воды. В первой реакции количество воды для получения 2Аl(ОН) 3 будет участвовать в два раза больше. Несложными вычислениями получаем, что при химических реакциях с участием 1 кг алюминия и как минимум 1 кг воды получаем 0,111 кг водорода, объём которого при нормальных условиях составит 1,24 м 3 .

Теперь посчитаем энергетическую ценность полученного водорода.

Теплота сгорания водорода составляет 120 МДж/кг. Для полученного количества водорода количество энергии при его сгорании составит 13,32 МДж, что после перевода в более наглядные единицы измерения составит 3,7 кВт.ч. энергии.

Если теплота сгорания бензина в среднем составляет 46 МДж/кг, то для замены энергии водорода, полученной из 1 кг алюминия понадобится 0,296 кг бензина, или примерно треть литра.

Если сравнить алюминий и другие реактивы участвующие в реакции, как по массе, так и по стоимости с бензином, то алюминиевая энергетика явно проигрывает бензину и другим традиционным видам топлива. Сравним также энергозатраты на получение алюминия с выходом энергии водорода полученного из алюминия.

В промышленности алюминий получают электролизом раствора глинозёма Аl 2 О 3 в расплавленном криолите Na 3 AlF 6 с добавкой AlF 3 и CaF 2 при температуре 960°С и током в несколько тысяч ампер. На выплавку 1 кг алюминия расходуется 20 кВт.ч. электрической энергии.

Таким образом, расход энергии на получение алюминия в 5,4 раза больше, чем можно получить от водорода. Не смотря на то, что алюминий, как и водород один из самых распространённых на планете химических элементов, его невозможно использовать как источник энергии, предварительно не затрачивая на его производство большего количества энергии.

При обсуждении применения алюминия как энергоносителя не всегда учитываются технологические возможности применения алюминиевой энергетики. Сам процесс протекания химической реакции получения водорода из алюминия имеет определённые особенности. Алюминий относится к химически активным элементам и по активности занимает место между магнием и цинком. В обычных условиях реакции с водой не происходит из-за прочной плёнки окисла Аl 2 О 3 , который защищает алюминий от дальнейшего окисления. Чтобы алюминий в обычных условиях мог взаимодействовать с водой, необходимо удалять плёнку окисла без доступа воздуха, например, под слоем ртути, довольно ядовитым веществом. Но и тогда скорость реакции невелика. Чтобы разрушить окисную плёнку для взаимодействия алюминия с водой, необходимо подавать воду под давлением в виде пара при температуре 300 – 350 0 С. На нагрев пара необходимы время и энергия, чтобы и в пробках держать автомобиль в готовности «под парами». Поэтому удобнее пользоваться щёлочью или кислотой.

При взаимодействии алюминия со щёлочью или кислотой, плёнка постепенно разрушается и скорость реакции увеличивается. При этом увеличивается и температура реактивов, что в свою очередь ещё больше увеличивает скорость выделения водорода и повышения температуры. При других реакциях алюминиевого порошка с некоторыми реактивами, скорость протекания реакции и температура может быть большой, например, при горении термита. Алюминиевый порошок может входить в состав некоторых взрывчатых смесей. Как медленное, так и быстрое выделение тепла при химических реакциях трудно использовать для движения транспорта.

При работе автомобиля часто приходится быстро разгоняться и замедлять скорость или останавливаться. Увеличение или уменьшение мощности двигателя производится изменением количества поступающего топлива. Быстро удалить с алюминиевого порошка реактивы, чтобы точно регулировать скорость химической реакции невозможно. Поэтому автомобиль не сможет быстро набирать скорость, а после остановки некоторое время будет выделяться избыточный водород, создавая излишнее давление.

Химическим реакциям с выделением тепла (экзотермическим), предшествуют эндотермические реакции с поглощением тепла при получении реагентов. Поэтому дополнительной энергии получить не удаются. Реально мы имеем потери на переплавку шлаков, а также другие потери энергии на добычу, подготовку, транспортировку сырья и обычные тепловые потери при переплавке и электролизе алюминия.

Затраты энергии на обычную переплавку алюминиевого лома составляют примерно 5% от затрат энергии на получение алюминия электролизом расплава смеси сырья, поэтому алюминиевый лом нельзя считать бесполезными отходами. А вот реагенты, получаемые после химических реакций, перерабатывать опять в алюминий сложно и дорого.

Сейчас разработаны несколько вариантов сплавов алюминия, у которых не образуется защитной плёнки, но их надо защищать от действия воды и воздуха, да и стоимость их больше, чем обычного алюминия.

По мере прохождения химической реакции, всё большую часть смеси составляют уже отработанные реактивы и скорость реакции замедляется. Количество получаемого водорода уменьшается и двигатель, работающий на водороде, получаемом из алюминия уже «не тянет». Необходима заправка новой порцией топлива. Но, топливный бак остаётся почти полным, и не до конца прореагировавшую смесь, например, на основе алюминия с кислотой или щёлочью нужно удалять из бака и только потом можно добавлять новые реактивы. После удаления отработанных реактивов и добавления новых, обеспечить надёжную герметизацию заправочного отверстия, так как бак будет находиться под некоторым давлением.

Алюминиевая энергетика оказывается не такой уж и экологически чистой. Для перехода автомобилей на алюминиевое топливо необходимо во много раз увеличить количество электрической энергии для получения алюминия и достаточного количества других химических реактивов.

Существуют химические способы восстановления алюминия, например, восстановление его с помощью более активных химических элементов. Эти и другие похожие реакции использовали для получения самых первых образцов алюминия, когда стоимость алюминия была сравнима со стоимостью драгоценных металлов. Пожалуй, возвращаться к тем временам не стоит.