Как сделать водород в домашних условиях: Водород в домашних условиях

Содержание

Получение водорода в домашних условиях

Библиографическое описание:

Шапилова, В. В. Получение водорода в домашних условиях / В. В. Шапилова, Г. И. Талапчук. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2018. — № 1.1 (15.1). — С. 97-98. — URL: https://moluch.ru/young/archive/15/1180/ (дата обращения: 07.01.2023).

На Земле водород в чистом виде почти не встречается, и в повседневной жизни мы с ним не сталкиваемся. Но в соединениях — это второй по количеству атомов элемент в земной коре после кислорода. Все живые существа на Земле, включая нас с вами, примерно на 2/3 состоят из водорода.

Ключевые слова: водород, получение водорода.

Так что же такое водород? Каковы его свойства? Как его получают и применяют в земных условиях? Можно ли получить водород в домашних условиях, и как это делать лучше всего? На эти и другие вопросы мы постараемся ответить в ходе нашей научной работы.

Водород — это самый простой элемент в природе, состоящий из одного протона и вращающегося вокруг него электрона. Впервые получение водорода упоминается у английского учёного Роберта Бойля, который в 1671 году проводил реакцию между железными стружками и разбавленными кислотами. Русское наименование «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году — по аналогии с «кислородом» М. В. Ломоносова. Официальное латинское название водорода «Hydrogenium».

В промышленности водород получают в основном из ископаемого топлива. В первую очередь это природный газ, метан, с которым большинство из нас может встретится на кухне, если вас есть газовая плита. Водород получают из лёгких фракций нефти. Третий по популярности источник водорода — это уголь.

Наиболее доступным для повторения в домашних условиях является разложение воды электрическим током (электролиз).

Для проведения нашего эксперимента мы взяли старую зарядку на 5 В 750мА и угольные электроды, извлечённые из обычных солевых батареек. Для измерения протекающего тока использовался мультиметр.

Для сбора и измерения получающихся газов, в бутылки налили воды, и закрепили их на основной ёмкости горлышком вниз, погрузив его при этом в электролит. Таким образом, чтобы воздух в бутылку попадать не смог. Всего в ёмкости и бутылках получилось около 1,5 литров воды. Как и ожидалось, с чистой водой, после подачи напряжения с зарядного устройства ничего не произошло. Мультиметр показывал почти нулевой ток. Но, когда в воду добавили две чайные ложки соды, электролиз пошёл бодрее, на обоих электродах начали появляться пузырьки газа, а мультиметр показал ток 15 мА. С таким маленьким током за сутки (24 часа) удалось собрать только 0,11 литра водорода (примерно полстакана). Во второй бутылке при этом собралось примерно в 2 раза меньше кислорода. Это означает, что в воде водорода в два раза больше, чем кислорода.

Наблюдение выделения водорода в результате взаимодействия металлов с разбавленными кислотами было самых первым в истории химии. И его относительно просто повторить в домашних условиях. Для этого нам понадобится металл, желательно поактивнее и кислота. В нашем эксперименте мы выбрали электролит для свинцовых аккумуляторов, который можно найти в ближайшем автомобильном магазине и цинк из использованных солевых батареек. Для сбора водорода, как и в случае электролиза, использовали перевёрнутую бутылку с опущенным в воду горлышком. Электролит дополнительно развели водой в пропорции 50 мл раствора серной кислоты на 150 мл. воды. Цинка из батарейки получилось примерно 1 г. За 12 часов весь металл растворился и мы получили 0.7 литра водорода.

Другой популярный метод — взаимодействие металлов с щелочами. Для эксперимента мы выбрали два варианта, которые были под рукой — кусочки провода и фольгу для запекания. Щёлочь (гидроксид натрия) можно найти в бытовых магазинах как средство для прочистки канализационных труб (КРОТ, например). Установку для получения использовали почти такую же, что и в опыте с кислотой и цинком. Раствор в обоих опытах был одинаковым: 20 мл щёлочи и 200 мл воды. В первом опыте использовали проволоку диаметром 1.5 мм, во втором — кусочки фольги. В обоих случаях масса алюминия была 1 г. В первом опыте удалось получить 1.2 л водорода, заняло это 34 часа. Во втором опыте фольга растворилась за 1 час 20 минут, выделив 1.4 л водорода. Из этих опытов можно сделать вывод, что скорость реакции сильно зависит от площади поверхности, на которой она происходит. В опыте с фольгой площадь поверхности была во много раз выше, чем в опыте с проволокой. Ещё большей скорости можно добиться, если взять алюминий в порошке. В этом случае соотношение площади поверхности к массе будет наибольшим.

Таким образом, в экспериментах по получению водорода наиболее быстрым и доступным способом оказался вариант взаимодействия алюминиевой фольги со щёлочью. Но если необходимо получать водород регулярно и в больших количествах, то на первое место должен выйти электролиз, так как он не требует никаких расходных материалов кроме воды. Правда для этого понадобится более серьёзная установка, чем зарядка от телефона и пара бутылок.

В ходе научной работы мы познакомились с самым распространённым, но таким редким в быту веществом, как водород. Научились получать его различными способами и выбрали наиболее удобный для осуществления в домашних условиях — воздействие средства для прочистки труб, содержащего щёлочь, на алюминиевую фольгу.

Так же мы на собственном опыте убедились, что водород — горючий и взрывоопасный газ, но им вполне можно наполнять воздушные шарики, чтобы они летали. Правда при этом стоит держать их подальше от открытого огня.

Основные термины (генерируются автоматически): водород, получение водорода, опыт, алюминиевая фольга, научная работа, литр водорода, площадь поверхности.

Из

опыта подготовки исследовательского проекта школьников по…

Известные технологии получения водорода из связанного состояния энергозатратные, дорогие и сложны в эксплуатации [4, с. 8]. Существует необходимость в поиске методов получения водорода из связанного состояния, лишенных перечисленных недостатков.

Водород — топливо будущего? | Статья в журнале…

Получение водорода методом электролиза неэффективно с энергетической точки зрения, количество затраченной на это энергии значительно превышает количество энергии, содержащейся в водороде. Процесс получения водорода из ископаемых видов топлива…

Исследование методов

получения водорода в соответствии…

Говоря о водороде как о экологически чистом топливе будущего, считается, что его производство не наносит вреда окружающей среде.

Настоящая работа направлена на исследование способов получения водорода в соответствии с принципами «зелёной химии».

Создание технологий

водородной энергетики | Статья в журнале…

Введение. Понятие — «водородная энергетика» сформировалось в середине 70-х г. XX столетия. Водородную энергетику можно определить, как научно техническое направление, охватывающее проблемы получения, хранения, транспортировки и использования водорода.

Краткий обзор опытно-конструкторских

работ по использованию…

При подаче водорода соответственно уменьшалось количество бензина в смеси. Как видно, добавка водорода при неизменной энергии

2. Трелин Ю. А. Исследование особенностей работы ДВС с искровым зажиганием при добавках водорода в бензовоздушную смесь: дисс…

К вопросу применения

водорода на двигателях внутреннего. ..

Первое практическое использование водорода в качестве добавки к топливу для авиационных ДВС относится к 1927г. В Советском Союзе работы по применению Н2 в качестве топлива для ДВС проводятся в секторе неоднородных средств АН СССР под руководством академика В.В…

Особенности топливных систем двигателей, работающих на…

Получение водорода разложением воды в многоступенчатых термохимических циклах на транспортных энергоустановках практически невозможно из-за высоких и различных на разных ступенях температур (до 450-9000С) и использования большого количества цветных металлов.

Технология очистки отходящих газов высокоамперных…

Технология улавливания фтористого водорода в системе сухой газоочистки основана на способности глинозема поглощать фтористый водород. В реакторе-адсорбере в режиме аэровзвеси, происходит процесс соединения фтористого водорода с оксидом алюминия [2]

Анализ условий самовоспламенения сжатого

водорода. Обзор

Проведен обзор работ за последние 15 лет по проблеме водородной безопасности. Приведены условия, при которых происходит самовоспламенение струи водорода, истекающей под высоким давлением в воздух. Показано, что воспламенение водорода возможно даже при…

Как сделать водородную воду в домашних условиях?

4 октября 2021

Польза водородной воды доказана многочисленными научными исследованиями и опытом людей, которые улучшили свое здоровье. Сегодня ее можно сделать дома, для этого необходимо только выбрать качественный генератор водородной воды. Из этой статьи вы узнаете, как сделать водородную воду в домашних условиях.

Как обогатить воду водородом в домашних условиях

Если вы хотите на регулярной основе употреблять водородную воду дома, вам понадобиться генератор. Это специальное устройство, которое после включения начинает вырабатывать молекулы Н2, насыщая воду водородом. С генератором не нужно беспокоиться о чистоте воды и продуктах распада – в современных устройствах, предназначенных для домашнего использования, установлена специальная протонообменная мембрана, которая удаляет все примеси.

Также благодаря ее наличию, возможен электролиз любой воды, даже очищенной, дистиллированной или полученной методом обратного осмоса. Так, если залить воду, очищенную специальными средствами, генератор с протонообменной мембраной удалит остатки распада веществ.

Водородная вода: как получить при помощи генератора в домашних условиях

Эксплуатация генератора водородной воды в домашних условиях отличается простотой и практически одинакова у разных моделей. Рассмотрим процесс работы на примере портативного генератора Ontario-101, который выполнен в виде бутылки:

Перед началом работы зарядите генератор.

Помойте бутылку, если используете устройство впервые.

Налейте в бутылку воду. Следует учесть, что использовать другие напитки в любом генераторе недопустимо.

Нажмите на кнопку включения. Должна загореться лампочка, появятся пузырьки водорода.

Насыщение воды водородом прекратится через пять минут автоматически. При необходимости выключить прибор раньше просто зажмите кнопку, пока не погаснет лампочка.

Как приготовить водородную воду для большой компании

Следует выбрать стационарный генератор, если планируется употребление водородной воды несколькими людьми. Например, TOHO-101, при помощи которого за один раз возможно приготовить 1,5 литра водородной воды. Его управление практически не отличается от портативной бутылки Ontario-101, разница лишь в том что кувшин нужно подключить к сети. Все действия по управлению TOHO-101 выполняются на сенсорной панели, на которой можно не только включить устройство, но и выбрать нужный режим работы, от режима зависит количество водорода в воде.

Как сделать водородную воду для питья вне дома

Если вы путешествуете или много передвигаетесь, присмотритесь к портативным водородным генераторам, например, Hanka-101 на 380 мл. Устройство долго держит заряд, поэтому получить обогащенную водородом воду совсем просто по пути на работу или во время командировки.

Как правильно пить водородную воду

Водородная вода, приготовленная дома, принимается как обычная питьевая жидкость. Отсутствуют какие-либо ограничения по ее приему, более того, человеку необходимо в день употреблять не менее литра такой воды. В целом, количество выпитой воды зависит от суточного потребления калорий, например, спортсменам или фитнес-тренерам следует пить не менее двух литров воды.

Из-за того, что концентрация водорода после открытия емкости уменьшается, необходимо пить только свежеприготовленную воду.

Уже через тридцать дней регулярного употребления водородной воды улучшается самочувствие, цвет кожи, появляется больше энергии.

Теперь вы знаете, как сделать воду, обогащенную водородом. Если вы хотите купить портативный или стационарный генератор водородной воды для домашнего пользования, мы поможем выбрать подходящее устройство именно для вас. Оставляйте заявку в форме обратной связи – мы вам перезвоним в течение рабочего дня.

Рассказать

Поделится

Новый комментарий

Войти с помощью

Отправить

Заправить свой водородный автомобиль дома? Только если вы злодей Бонда

Поскольку дети могут производить водород для научных выставок, используя девятивольтовые батареи, взрослым должно быть легко производить его, чтобы заправлять свои автомобили на топливных элементах дома, верно? Не так быстро. Для очень богатых людей, склонных к излишне запутанным решениям, это может иметь смысл, но не для всех остальных.

Давайте разберем это.

Можно ли производить водород дома? Да, можно генерировать водород в научном стиле путем электролиза воды. Литр воды даст вам около 111 граммов водорода, если вы сможете уловить его весь. Вам, вероятно, понадобится одна из этих промышленных электролизных установок, чтобы получить достаточно чистый водород для вашего автомобиля. Одно парковочное место в вашем гараже исчезло.

Килограмм водорода для автомобиля на топливных элементах эквивалентен галлону бензина. Mirai вмещает пять килограммов. Получение достаточного количества водорода потребует электролиза 45 литров или около 12 галлонов воды, чтобы получить достаточное количество водорода для заполнения бака. Это очень разумно. Для основного электролиза потребуется около 167 кВтч электроэнергии, поэтому он будет стоить около 20 долларов США по цене 12 центов за кВтч (в среднем по США).

Пока все хорошо.

Проблема с громкостью. Эти пять килограммов водорода в виде газа комнатной температуры будут иметь объем 6175 литров. Это около 6 кубических метров или около 212 кубических футов. Вам понадобится большой резервуар для хранения водорода, прикрепленный к вашему проекту научной ярмарки. Там идет еще одно парковочное место.

Тогда вам нужно забрать его в машину. Это требует как его сжатия, так и охлаждения. Это целый процесс сам по себе со своим собственным набором механизмов и автоматическим контролем.

Для заполнения бака Toyota Mirai для полного диапазона требуется компрессия H70, которая составляет 700 бар или 70 МПа. Бар — это единица давления, которая соответствует давлению воздуха на уровне моря, поэтому вы смотрите на давление в 700 атмосфер, что немного выше, чем у большинства домашних компрессоров. Они имеют тенденцию выпускать около 14 атмосфер.

Есть небольшая пара проблем, связанных с тем, что молекулы водорода невероятно малы и легко воспламеняются. Первая часть означает, что вы должны производить все это оборудование с невероятно жесткими допусками. Домашние компрессоры не нужны, потому что они работают с невероятно густым веществом, которое мы называем воздухом. Второе означает, что вам необходимо иметь резервные копии отрицательного давления и выхлопы наружу, встроенные в систему, иначе есть большая вероятность наличия в вашем гараже изрядного количества горючего газа.

Toyota Mirai должна точно знать, какое давление и температура водорода она получает, чтобы безопасно получать нужное количество водорода. Это требует компьютерных блокировок, иначе у вас будут проблемы вплоть до продувки прокладки на 700 атмосфер давления и заполнения вашего гаража горючим водородом. В итоге вы получите что-то похожее на это. В вашем гараже появилось третье парковочное место.

Насосные, охлаждающие и компьютерные части всего этого — вот почему водородные заправочные станции H70 стоят минимум 500 000 долларов США. И они не производят водород, они его доставляют.

Итак, вы можете производить водород дома, чтобы заправить свою машину?

Конечно. Если у вас есть около миллиона долларов США, чтобы потратить на это, гараж на три машины только для установок по переработке водорода и это достаточно далеко от дома и соседей, чтобы звук насосов, способных создавать давление в 700 атмосфер, не вызывал проблем. . Если вы достаточно богаты, чтобы подумать об этом, вы, вероятно, можете позволить себе несколько акров земли. Может быть, вы даже не против пройти пару минут по своей территории, чтобы добраться до своего изолированного гаража.

Или вы можете просто купить электромобиль на аккумуляторе и потратить пару сотен баксов, чтобы установить розетку для его подключения. А поскольку самый большой доступный аккумулятор для электромобиля составляет 100 кВтч с примерно таким же запасом хода, как у Mirai (и гораздо лучшей производительностью), его заправка будет стоить всего около 12 долларов.

Заполните опрос читателей CleanTechnica 2022, чтобы получить шанс выиграть электрический велосипед.

Цените оригинальность CleanTechnica и освещение новостей о чистых технологиях? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или послом CleanTechnica – или покровителем на Patreon.

Не хотите пропустить статью о чистых технологиях? Подпишитесь на ежедневные обновления новостей от CleanTechnica по электронной почте. Или следите за нами в Новостях Google!

У вас есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.

В этой статье:Бонд, Водород, водородная экономика, Тесла, Тойота Мирай , главный стратег TFIE Strategy и сооснователь distnc Technologies. Он тратит свое время на проектирование сценариев декарбонизации на 40–80 лет вперед и помогает руководителям, советам директоров и инвесторам сделать правильный выбор сегодня. Будь то заправка самолетов, хранение энергии в сети, транспортное средство в сеть или спрос на водород, его работа основана на фундаментальных принципах физики, экономики и человеческой природы, а также на требованиях обезуглероживания и инновациях во многих областях. Его руководящие должности в Северной Америке, Азии и Латинской Америке усилили его глобальную точку зрения. Он регулярно публикуется в различных изданиях по инновациям, бизнесу, технологиям и политике.

Он доступен для совета директоров, советника по стратегии и выступлений.

Центр обработки данных по альтернативным видам топлива: производство и распределение водорода

Несмотря на то, что водород широко распространен на Земле в качестве элемента, он почти всегда встречается в составе других соединений, таких как вода (H ₂ O) или метан (CH ₄ ) , и он должен быть разделен на чистый водород (H ₂ ) для использования в электромобилях на топливных элементах. Водородное топливо соединяется с кислородом воздуха через топливный элемент, создавая электричество и воду посредством электрохимического процесса.

Производство

Водород можно производить из различных домашних ресурсов, включая ископаемое топливо, биомассу и электролиз воды с помощью электричества. Воздействие водорода на окружающую среду и энергоэффективность зависят от того, как он производится. В настоящее время реализуется несколько проектов по снижению затрат, связанных с производством водорода.

Существует несколько способов производства водорода:

Реформинг/газификация природного газа: Синтез-газ — смесь водорода, окиси углерода и небольшого количества двуокиси углерода — образуется путем реакции природного газа с высокотемпературным паром. Окись углерода реагирует с водой с образованием дополнительного количества водорода. Этот метод является самым дешевым, эффективным и наиболее распространенным. Конверсия природного газа с использованием пара составляет большую часть водорода, ежегодно производимого в Соединенных Штатах.
Синтез-газ также можно получить путем реакции угля или биомассы с высокотемпературным паром и кислородом в газификаторе под давлением. Это превращает уголь или биомассу в газообразные компоненты — процесс, называемый газификацией . Полученный синтез-газ содержит водород и окись углерода, которые реагируют с водяным паром для отделения водорода.
Электролиз: Электрический ток расщепляет воду на водород и кислород. Если электричество производится из возобновляемых источников, таких как солнце или ветер, полученный водород также будет считаться возобновляемым и имеет многочисленные преимущества в отношении выбросов. Набирают силу проекты по превращению энергии в водород, в которых используется избыточная возобновляемая электроэнергия, когда она доступна, для производства водорода путем электролиза.
Возобновляемый жидкий риформинг: Возобновляемое жидкое топливо, такое как этанол, вступает в реакцию с высокотемпературным паром для получения водорода вблизи точки конечного использования.
Ферментация: Биомасса превращается в богатое сахаром сырье, которое можно ферментировать для получения водорода.

Несколько методов производства водорода находятся в разработке:

Высокотемпературное расщепление воды: Высокие температуры, создаваемые солнечными концентраторами или ядерными реакторами, вызывают химические реакции, в результате которых вода расщепляется с образованием водорода.
Фотобиологическое расщепление воды: Микробы, такие как зеленые водоросли, потребляют воду в присутствии солнечного света и производят водород в качестве побочного продукта.
Фотоэлектрохимическое расщепление воды: Фотоэлектрохимические системы производят водород из воды с использованием специальных полупроводников и энергии солнечного света.

Основными штатами по производству водорода являются Калифорния, Луизиана и Техас. Сегодня почти весь водород, производимый в Соединенных Штатах, используется для переработки нефти, обработки металлов, производства удобрений и переработки пищевых продуктов.

Основная проблема производства водорода заключается в снижении стоимости технологий производства, чтобы сделать получаемый водород конкурентоспособным по стоимости по сравнению с обычным транспортным топливом. Государственные и отраслевые научно-исследовательские и опытно-конструкторские проекты снижают стоимость, а также воздействие технологий производства водорода на окружающую среду. Узнайте больше о производстве водорода в офисе технологий водорода и топливных элементов.

Распределение

Большая часть водорода, используемого в Соединенных Штатах, производится там же или поблизости от места его использования, как правило, на крупных промышленных площадках. Инфраструктура, необходимая для распределения водорода по общенациональной сети заправочных станций, необходимых для широкого использования электромобилей на топливных элементах, все еще нуждается в развитии. Первоначальное развертывание транспортных средств и станций сосредоточено на создании этих распределительных сетей, в первую очередь в южной и северной Калифорнии.

В настоящее время водород распространяется тремя способами:

Трубопровод: Это наименее затратный способ доставки больших объемов водорода, но его мощность ограничена, поскольку в настоящее время в Соединенных Штатах доступно только около 1600 миль трубопроводов для доставки водорода. Эти трубопроводы расположены вблизи крупных нефтеперерабатывающих и химических заводов в Иллинойсе, Калифорнии и на побережье Мексиканского залива.
Трубчатые прицепы высокого давления: Транспортировка сжатого газообразного водорода грузовиком, железнодорожным вагоном, кораблем или баржей в трейлерах с трубами высокого давления является дорогостоящей и используется в основном на расстояния до 200 миль или меньше.
Автоцистерны для перевозки сжиженного водорода: Криогенное сжижение представляет собой процесс охлаждения водорода до температуры, при которой он становится жидким. Хотя процесс сжижения является дорогостоящим, он позволяет более эффективно транспортировать водород (по сравнению с автоцистернами высокого давления) на большие расстояния на грузовиках, железнодорожных вагонах, кораблях или баржах. Если сжиженный водород не используется с достаточно высокой скоростью в точке потребления, он выкипает (или испаряется) из своих емкостей. В результате скорость доставки и потребления водорода должна быть тщательно согласована.

Создание инфраструктуры для распределения и доставки водорода к тысячам будущих индивидуальных заправочных станций сопряжено со многими проблемами. Поскольку водород содержит меньше энергии на единицу объема, чем все другие виды топлива, его транспортировка, хранение и доставка к месту конечного использования обходится дороже в пересчете на бензиновый галлон. Строительство новой сети трубопроводов для водорода связано с высокими первоначальными капитальными затратами, а свойства водорода создают уникальные проблемы для материалов трубопроводов и конструкции компрессоров. Однако, поскольку водород можно производить из самых разных ресурсов, региональное или даже местное производство водорода может максимально использовать местные ресурсы и свести к минимуму проблемы с распределением.

Необходимо учитывать компромисс между централизованным и распределенным производством.