El hidrógeno es ampliamente utilizado en una variedad deramas de la industria: en la síntesis de cloruro de hidrógeno, el amoníaco (el amoníaco se utiliza además para la producción de fertilizantes nitrogenados), en la producción de anilina y pintura, cuando se recupera de minerales metálicos no ferrosos. En la industria alimentaria, se usa para producir sustitutos de grasas animales (margarinas). En relación con el tema tópico antes mencionado es la producción de hidrógeno en condiciones industriales.
Este gas es considerado como un futuro transportistaLa energía, debido a que es renovable, no emite "gas de efecto invernadero" durante la combustión, proporciona una gran cantidad de energía por unidad de peso en el proceso de combustión y se convierte fácilmente en electricidad a partir de las pilas de combustible.
En condiciones de laboratorio, la mayoría de las veces, el hidrógeno se obtiene por reducción mediante metales, que están a la izquierda de la serie electroquímica de tensiones, del agua y los ácidos:
Zn + 1 HCl = ZnCl₂ + H₂ ↑: ΔH <0
2Na + 2HOH = 2 NaOH + H₂ ↑: ΔH <0.
En la industria, la producción de hidrógeno se produce principalmente mediante el procesamiento de gases naturales y asociados.
1. Conversión de metano.El proceso consiste en la interacción del metano con vapor de agua a 800 - 900 ° C: CH₄ + H₂O = CO ↑ + 3H₂ ↑; ΔH> 0. Junto con esto, se utiliza el proceso de oxidación parcial de hidrocarburos con oxígeno en presencia de vapor de agua: 3CH₄ + O₂ + H₂O = 3CO + 7 H₄. Con el tiempo, estos métodos perderán su importancia a medida que se agoten las reservas de hidrocarburos.
2.El biohidrógeno se puede obtener a partir de algas marinas en un biorreactor. A finales de la década de 1990, se descubrió que si las algas se veían privadas de azufre, pasarían de producir oxígeno, es decir, fotosíntesis normal, a la producción de hidrógeno. El biohidrógeno también se puede producir en biorreactores, utilizando, además de algas, desechos domésticos. El proceso se debe a bacterias que absorben hidrocarburos y producen hidrógeno y CO2.
3. Refrigeración profunda del gas del horno de coque.Durante el proceso de coquización del carbón, se obtienen tres fracciones: sólido - coque, líquido - alquitrán de hulla - y gaseoso, que contiene, además de hidrocarburos, hidrógeno molecular (aproximadamente 60%). Esta fracción se somete a un enfriamiento súper profundo después de ser tratado con una sustancia especial, que permite separar el hidrógeno de las impurezas.
4. La producción de hidrógeno del agua mediante electrólisis es el método que proporciona el hidrógeno más puro: 2H₂O → electrólisis → 2H₂ + O.
5. Conversión de carbono.Primero, se produce un gas de agua, cuando el vapor de agua pasa a través de un coque caliente: C + H₂O = CO ↑ + H₂ ↑; ΔH> 0, que luego se hace pasar en una mezcla con vapor de agua sobre un catalizador calentado a 400 ± 500 ° C con Fe $ ₃ $ O $ ₃ $. El óxido de carbono (II) y el vapor de agua interactúan: CO + H₂O + (H₂) = CO₂ + 2H₂ ↑; ΔH> 0.
6.La producción de hidrógeno por la conversión de monóxido de carbono (CO), basada en una reacción única utilizando bacterias fotosintéticas moradas (microorganismos unicelulares de un peculiar color rojo o rosa asociado a la presencia de pigmentos fotosintéticos). Estas bacterias secretan hidrógeno como resultado de la reacción de conversión: CO + H₂O → CO₂ + H₂.
La formación de hidrógeno proviene del agua, la reacción no requiere altas temperaturas e iluminación. El proceso tiene lugar a temperatura ambiente en la oscuridad.
Una importancia industrial importante en nuestros días es la evolución del hidrógeno a partir de los gases formados durante el procesamiento del petróleo.
Sin embargo, muchos no saben que es posible obtenerhidrógeno en casa. Para estos propósitos, uno puede usar la reacción de una solución de álcali y aluminio. Tome una botella de vidrio de medio litro, un tapón con un orificio, un tubo de gas, 10 g de sulfato de cobre, 20 g de sal, 10 g de aluminio, 200 g de agua, un globo.
Preparamos una solución de sulfato de cobre: por 100 g de agua agregamos 10 g de sulfato de cobre.
Preparamos la salmuera: agregue 100 g de agua a 20 g de sal.
Las mezclas son mixtas. Agregue a la mezcla resultante de aluminio. Después de que apareció una lechada blanca en la botella, colocamos una bola en el tubo y lo llenamos con el hidrógeno desarrollado.
¡Presta atención! Esta experiencia es necesaria solo al aire libre. El control de temperatura es obligatorio, ya que la reacción ocurre con la liberación de calor y puede descontrolarse.
También recuerda que el hidrógeno, si esmezclar con aire, forma una mezcla explosiva, que se llama gas de traqueteo (dos partes de hidrógeno y una parte de oxígeno). Si una mezcla así se incendia, explotará.
