Το υδρογόνο χρησιμοποιείται ευρέως σε μια ποικιλία απόκλάδοι της βιομηχανίας: στη σύνθεση υδροχλωρίου, αμμωνίας (η αμμωνία χρησιμοποιείται περαιτέρω για την παραγωγή αζωτούχων λιπασμάτων), στην παραγωγή ανιλίνης και βαφής, όταν ανακτάται από μεταλλεύματα μη σιδηρούχων μετάλλων. Στη βιομηχανία τροφίμων χρησιμοποιείται για την παραγωγή υποκατάστατων ζωικών λιπών (μαργαρίνες). Σε σχέση με το προαναφερθέν θέμα είναι η παραγωγή υδρογόνου σε βιομηχανικές συνθήκες.
Το αέριο αυτό θεωρείται ως μελλοντικός μεταφορέαςεπειδή είναι ανανεώσιμη, δεν εκπέμπει «αέριο θερμοκηπίου» CO2 κατά τη διάρκεια της καύσης, δίνει μεγάλη ποσότητα ενέργειας ανά μονάδα βάρους στη διαδικασία καύσης και μετατρέπεται εύκολα σε ηλεκτρισμό από κυψέλες καυσίμου.
Υπό εργαστηριακές συνθήκες, το υδρογόνο συνήθως λαμβάνεται με αναγωγή από μέταλλα, τα οποία βρίσκονται στα αριστερά της ηλεκτροχημικής σειράς τάσεων, από νερό και οξέα:
Zn + 1 HCl = ZnCl2 + Η2 ↑: ΔΗ <0
2Na + 2HOH = 2ΝaΟΗ + Η2 ↑: ΔΗ <0.
Στη βιομηχανία, η παραγωγή υδρογόνου συμβαίνει κυρίως με την επεξεργασία φυσικών και συναφών αερίων.
1. Μετατροπή του μεθανίου.Η διαδικασία συνίσταται στην αλληλεπίδραση του μεθανίου με υδρατμούς στους 800 - 900 ° C: CH4 + H2O = CO ↑ + 3H2 ↑; ΔΗ> 0. Μαζί με αυτό, χρησιμοποιείται η διαδικασία μερικής οξείδωσης των υδρογονανθράκων με οξυγόνο παρουσία υδρατμών: 3CH4 + O2 + H20 = 3CO + 7H4. Αυτές οι μέθοδοι θα χάσουν τελικά τη σημασία τους, καθώς τα αποθέματα υδρογονανθράκων εξαντλούνται.
2.Το βιοϋδρογόνο μπορεί να ληφθεί από θαλάσσια φύκια σε βιοαντιδραστήρα. Στα τέλη της δεκαετίας του 1990, ανακαλύφθηκε ότι αν τα φύκη στερούνταν θείου, θα άλλαζαν από την παραγωγή οξυγόνου, δηλ. Την κανονική φωτοσύνθεση, στην παραγωγή υδρογόνου. Το βιοϋδρογόνο μπορεί επίσης να παραχθεί σε βιοαντιδραστήρες, χρησιμοποιώντας, εκτός από τα άλγη, και τα οικιακά απορρίμματα. Η διαδικασία οφείλεται σε βακτήρια που απορροφούν υδρογονάνθρακες και παράγουν υδρογόνο και CO2.
3. Βαθιά ψύξη του αερίου οπτανθρακοποίησης.Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας οπτανθρακοποίησης του άνθρακα, λαμβάνονται τρία κλάσματα: στερεό - οπτάνθρακας, πίσσα υγρού - άνθρακα - και αέρια, που περιέχει, επιπλέον των υδρογονανθράκων, μοριακό υδρογόνο (περίπου 60%). Αυτό το κλάσμα υποβάλλεται σε υπερβολική βαθιά ψύξη αφού υποβληθεί σε επεξεργασία με μια ειδική ουσία, πράγμα που καθιστά δυνατή τη διαχωρισμό του υδρογόνου από τις ακαθαρσίες.
4. Παραγωγή υδρογόνου από το νερό με ηλεκτρόλυση είναι η μέθοδος που δίνει το καθαρότερο υδρογόνο: 2H2O → ηλεκτρόλυση → 2H2 + O.
5. Μετατροπή άνθρακα.Κατ 'αρχάς, παράγεται αέριο ύδωρ, όταν οι υδρατμοί διέρχονται μέσω θερμού κωκ: C + H20 = CO ↑ + Η2 ↑. ΔΗ> 0, το οποίο στη συνέχεια διοχετεύεται σε μίγμα με υδρατμούς πάνω από καταλύτη θερμαινόμενο στους 400 ± 500 ° C με Fe2O3. Το οξείδιο του άνθρακα (II) και ο υδρατμός αλληλεπιδρούν: CO + H20 + (H2) = C02 + 2H2 ↑; ΔΗ> 0.
6.Παραγωγή υδρογόνου δια μετατροπής του μονοξειδίου του άνθρακα (CO), βασίζεται σε ένα μοναδικό αντίδρασης με μωβ φωτοσυνθετικά βακτήρια (μονοκύτταροι μικροοργανισμοί πρωτότυπο κόκκινο ή ροζ χρώμα, η οποία συνδέεται με την παρουσία της φωτοσυνθετικής χρωστικές ουσίες). Αυτά τα βακτήρια παράγουν υδρογόνο από την αντίδραση μετατόπισης: CO + Η ^ → CO₂ + Η ^.
Ο σχηματισμός υδρογόνου προέρχεται από το νερό, η αντίδραση δεν απαιτεί υψηλές θερμοκρασίες και φωτισμό. Η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία δωματίου στο σκοτάδι.
Σημαντική βιομηχανική σημασία στις μέρες μας είναι η εξέλιξη του υδρογόνου από τα αέρια που σχηματίζονται κατά την επεξεργασία του πετρελαίου.
Ωστόσο, πολλοί δεν γνωρίζουν ότι είναι δυνατή η απόκτησηυδρογόνο στο σπίτι. Για τους σκοπούς αυτούς, μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει την αντίδραση ενός διαλύματος αλκαλίων και αλουμινίου. Πάρτε ένα γυάλινο μπουκάλι μισού λίτρου, ένα πώμα με μια τρύπα, σωλήνα αερίου, 10 g θειικού χαλκού, 20 g αλάτι, 10 g αλουμινίου, 200 g νερό, ένα μπαλόνι.
Παρασκευάστε ένα διάλυμα θειικού χαλκού: 100 g νερού προστέθηκαν 10 g θειικού χαλκού.
Παρασκευάζουμε την άλμη: προσθέτουμε 100 g νερού σε 20 g αλάτι.
Τα μίγματα αναμειγνύονται. Προσθέστε στο προκύπτον μείγμα αλουμινίου. Μετά την εμφάνιση ενός λευκού πολτού στη φιάλη, προσαρμόζουμε μια σφαίρα στο σωλήνα και την γεμίζουμε με το υδρογόνο που εξελίχθηκε.
Δώστε προσοχή! Αυτή η εμπειρία είναι απαραίτητη μόνο στην ύπαιθρο. Ο έλεγχος της θερμοκρασίας είναι υποχρεωτικός, καθώς η αντίδραση συμβαίνει με την απελευθέρωση θερμότητας και μπορεί να ξεπεραστεί.
Επίσης, θυμηθείτε ότι το υδρογόνο, αν είναιαναμιγνύεται με τον αέρα, σχηματίζει ένα εκρηκτικό μίγμα, το οποίο ονομάζεται τραντάγματος (δύο μέρη υδρογόνου και ένα μέρος οξυγόνου). Αν ένα τέτοιο μείγμα πυροδοτηθεί, θα εκραγεί.
