Водород газ

Урок 21. Водород — самый лёгкий газ – HIMI4KA

Архив уроков › Химия 8 класс

В уроке 21 «Водород — самый лёгкий газ» из курса «Химия для чайников» рассмотрим водород как простое вещество и химический элемент; узнаем об истории открытия водорода и о его физических свойствах.

Название водорода происходит от латинского слова Hydrohenium, что означает «воду родящий». Химический символ (знак) Н — это первая буква латинского названия. И действительно, атомы водорода входят в состав молекулы воды Н2О.

Атомы водорода образуют двухатомные молекулы простого вещества водорода, формула которого Н2. Рассмотрим, что имеют в виду, когда говорят о химическом элементе водороде.

Водород как химический элемент

Атом водорода самый легкий, самый простой по строению и один из самых маленьких по размерам. Относительная атомная масса водорода равна:

Сравните ее с относительной атомной массой кислорода и убедитесь, что атомы водорода во много раз легче.

Атомы водорода соединяются с атомами других химических элементов, образуя сложные вещества. Как химический элемент водород входит в состав воды, кислот, природного газа, нефти, глюкозы и многих других веществ. В растительных и животных организмах, включая и человеческий, химический элемент водород содержится главным образом в составе воды и самых разнообразных органических веществ.

Водород как простое вещество

Молекулы водорода образованы двумя атомами химического элемента водорода. Формула его Н2. Относительная молекулярная масса простого вещества водорода равна:

Следовательно, молярная масса водорода равна:

Молярный объем водорода, как кислорода и других газов при нормальных условиях, равен:

В виде простого вещества водород встречается на Земле лишь в небольшом количестве в вулканических и некоторых других природных газах. Молекулы водорода Н2 обнаружены в верхних слоях земной атмосферы. В Солнечной системе простое вещество водород входит в состав атмосферы планет — Юпитера, Сатурна, Урана.

На заметку: Недавние исследования Юпитера, самой большой планеты Солнечной системы, позволили ученым высказать предположение, что под водородной атмосферой этой планеты находится океан жидкого водорода. Глубина этого океана — десятки тысяч километров. Ядро планеты составляет оболочка, состоящая из твердого водорода.

История открытия водорода

Еще в XVI в. Парацельсом было замечено, что при действии кислот на железо и другие металлы выделяется газ. Первоначально его назвали «горючим воздухом». Спустя примерно 100 лет горение водорода на воздухе описал Р.

Бойль и этот газ научились собирать. Во второй половине XVIII в. английский ученый Г. Кавендиш подробно исследовал свойства «горючего воздуха». Он установил, что этот газ при сгорании на воздухе образует воду. Г.

Кавендиша считают первооткрывателем водорода (1766).

Вывод о том, что «горючий воздух» представляет собой простое вещество, был сделан в 1784 г. французским химиком А. Лавуазье.

Обратите внимание

 Он и дал этому веществу латинское название, которое происходило от греческих слов «хюдор» — вода и «геннао» — рождаю.

В те годы под элементами подразумевали простые вещества, которые нельзя далее разложить на составные части. Поэтому у химического элемента водорода такое же название, как и у простого вещества Н2.

Физические свойства водорода

Водород при нормальных условиях находится в газообразном состоянии. Это бесцветный газ, у которого нет запаха и вкуса.

Молекула водорода самая легкая из молекул всех веществ. Поэтому газообразный водород по плотности значительно уступает воздуху и кислороду — он в 14,5 раза легче воздуха и в 16 раз легче кислорода. В этом легко убедиться на опыте.

Если наполнить три одинаковых резиновых шарика водородом, углекислым газом и кислородом, крепко завязать их ниткой и выпустить из рук одновременно, то они поведут себя по-разному (рис. 94). Шарик с водородом быстро поднимется к потолку, а шарики с углекислым газом и кислородом опустятся на пол. Быстрее окажется на полу шарик с
углекислым газом.

На заметку: Поскольку водород, как мы знаем, в 14,5 раза легче воздуха, им заполняли воздушные шары и дирижабли. Первыми поднялись на воздушном шаре французские физики Ф. Робер и Ж. Шарль (1783). В августе 1887 г. полет на воздушном шаре, наполненном водородом, с научной целью совершил Д. И. Менделеев.

Из-за своей малой массы и размеров молекулы водорода способны проникать через стенки сосуда, в котором содержится этот газ. Убедимся в этом на примере того же шарика с водородом. Даже если тщательно завязать его ниткой, спустя некоторое время шарик «сдуется». При повышенной температуре и давлении водород способен проникать и через стенки металлических сосудов.

На заметку: Некоторые металлы при повышенной температуре поглощают водород, впитывая его, как губка воду. Например, в образце металла палладия объемом 1 дм3 растворяется водород объемом свыше 800 дм3. При нагревании насыщенного водородом палладия этот газ легко выделяется обратно. Палладий и некоторые другие металлы могут служить как бы аккумуляторами водорода.

При нормальных условиях растворимость водорода в воде меньше, чем кислорода, — 0,0016 г водорода на 1 дм3 воды. Поскольку водород малорастворим, в лаборатории его собирают методом вытеснения воды или воздуха.

У водорода самые низкие после благородного газа гелия температуры кипения (−252,8 °С) и плавления (−259,2 °С).

Краткие выводы урока:

  1. Водород — наиболее распространенный элемент во Вселенной.
  2. Простое вещество водород Н2 — самый легкий газ, у которого нет запаха, цвета, вкуса.
  3. Водород мало растворяется в воде, его можно собирать методом вытеснения воды и воздуха.

Надеюсь урок 21 «Водород — самый лёгкий газ» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Если вопросов нет, то переходите к следующему уроку.

Источник: https://himi4ka.ru/arhiv-urokov/urok-21-vodorod-samyj-ljogkij-gaz.html

Водород

ВОДОРОД, Н (лат. hydrogenium; а. hydrogen; н. Wasserstoff; ф. hydrogene; и.

hidrogeno), — химический элемент периодической системы элементов Менделеева, который относят одновременно к I и VII группам, атомный номер 1, атомная масса 1,0079.

Природный водород имеет стабильные изотопы — протий (1Н), дейтерий (2Н, или D) и радиоактивный — тритий (3Н, или Т). Для природных соединений Земли среднее отношение D/Н = (158±2)•10-6 Равновесное содержание 3Н на Земле ~5•1027 атомов.

Физические свойства водорода

Водород впервые описал в 1766 английский учёный Г. Кавендиш. При обычных условиях водород — газ без цвета, запаха и вкуса. В природе в свободном состоянии находится в форме молекул Н2. Энергия диссоциации молекулы Н2 — 4,776 эВ; потенциал ионизации атома водорода 13,595 эВ.

Водород — самое лёгкое вещество из всех известных, плотность при 0°С и 0,1 МПа 0,0899 кг/м3; t кипения- 252,6°С, t плавления — 259,1°С; критические параметры: t — 240°С, давление 1,28 МПа, плотность 31,2 кг/ м3.

Наиболее теплопроводный из всех газов — 0,174 Вт/(м•К) при 0°С и 1 МПа, удельная теплоёмкость 14,208•103 Дж(кг•К).

Химические свойства водорода

Жидкий водород очень лёгок (плотность при -253°С 70,8 кг/м3) и текуч (вязкость при -253°С равна 13,8 сП). В большинстве соединений водород проявляет степень окисления +1 (подобен щелочным металлам), реже -1 (подобен гидридам металлов).

В обычных условиях молекулярный водород малоактивен; растворимость в воде при 20°С и 1 МПа 0,0182 мл/г; хорошо растворим в металлах — Ni, Pt, Pd и др. С кислородом образует воду с выделением тепла 143,3 МДж/кг (при 25°С и 0,1 МПа); при 550°С и выше реакция сопровождается взрывом. При взаимодействии с фтором и хлором реакции идут также со взрывом.

Основные соединения водорода: вода Н2О, аммиак NH3, сероводород Н2S, метан CH4, гидриды металлов и галогенов CaH2, HBr, Hl, а также органические соединения С2Н4, HCHO, CH3OH и др.

Водород в природе

Водород — широко распространённый в природе элемент, содержание его в земной коре 1 % (по массе). Главный резервуар водорода на Земле — вода гидросферы (11,19%, по массе). Водород — один из основных компонентов всех природных органических соединений.

В свободном состоянии присутствует в вулканических и других природных газах, в атмосфере (0,0001%, по числу атомов). Составляет основную часть массы Солнца, звёзд, межзвёздного газа, газовых туманностей. В атмосферах планет присутствует в форме Н2, CH4, NH3, Н2О, CH, NHOH и др.

Входит в состав корпускулярного излучения Солнца (потоки протонов) и космических лучей (потоки электронов).

Получение и применение водорода

Сырьё для промышленного получения водорода — газы нефтепереработки, природные газы, продукты газификации угля и др.

Основные способы получения водорода: реакция углеводородов с водяным паром, неполное окисление углеводородов кислородом, конверсия окиси углерода, электролиз воды.

Водород применяют для производства аммиака, спиртов, синтетического бензина, соляной кислоты, гидроочистки нефтепродуктов, резки металлов водородно-кислородным пламенем.

Важно

Водород — перспективное газообразное горючее. Дейтерий и тритий нашли применение в атомной энергетике.

Источник: http://www.mining-enc.ru/v/vodorod

ПОИСК

    Вычислить плотность по водороду газов а) сероводорода HgS и аммиака NH3 б) фосфористого водорода РНз и хлора lj. [c.9]

    Рекомбинационная теория. Длительное время наибольшим признанием пользовалась рекомбинационная теория перенапряжения, выдвинутая Тафелем еще в 1905 г.

Согласно этой теории, наиболее медленной является стадия молизации адсорбированного водорода, поэтому в процессе электролиза концентрация атомного водорода на поверхности увеличивается по сравнению с равновесной с молекулярным водородом (газ), что и приводит к сдвигу потенциала электрода в отрицательную сторону.

[c.622]

    Освобождение от водорода газов гидроформинга посредством гиперсорбции [c.76]

    Способ был уже подробно рассмотрен, когда речь шла о переработке природного газа. В данном случае он применяется или для концентрации жидкой составной части (Сз и С4 — углеводороды) крекинг-газа, или для отделения водорода и метана.

Этим очень сильно облегчается дальнейшее разделение сконцентрированной таким образом углеводородной смеси.

Принцип разделения основан на том, что углеводородная смесь вступает в контакт с промывочным маслом (абсорбентом) при таких условиях температуры и давления, при которых метан и водород в нем не растворяются и удаляются из установки.

Свободный от метана и водорода газ, абсорбированный маслом, выделяют из последнего нагревом и затем разделяют. Табл. 39 показывает результат разделения пирогаза путем абсорбции при комнатной температуре и давлении 20 ат. [c.72]

    Газы, выходящие из реакционной печи через упомянутый выше циклон 8, снабженный охлаждающей водяной рубашкой, поступают в чугунный оросительный холодильник 9 температура газа на входе в холодильник около 300″, на выходе 30°.

Совет

Отсюда для улавливания хлористого водорода газ поступает на абсорбционную установку 10, состоящую из шести стеклянных колонн, заполненных кольцами Рашига. На схеме показана лишь одна стеклянная абсорбционная колонна.

Количество воды, орошающей абсорберы, подбирают так, чтобы в результате абсорбции получать соляную кислоту крепостью около 33% (удельный вес 1,160—1,165), которую сифоном переводят в сборник 11. [c.173]

    Описание процесса [16, 28, 38]. Процесс проводится при давлевии от 14,1 до 70,3 ama, температурах от 454 до 527° С и объемной скорости от 1 до 6.

Обогащенный водородом газ отделяется от жидких продуктов и часть его возвращается в реакционную зону со свежим сырьем. Молярное отношение водорода к углеводородам колеблется от 3 до 10.

Катализатором служит небольшое количество платины на кислотном носителе. [c.179]

    Водород, газ пироли- Ацетилен, возвратные [c.126]

    Водород — газ с небольшой плотностью, что затрудняет его сжатие в турбокомпрессорах. Для сжатия водорода приходится использовать поршневые компрессоры. С повышением мощности водородных установок до 70—100 тыс.

т/год компрессорная, оборудованная поршневыми компрессорами, становится сооружением громоздким и дорогим. На одной из новейших установок мощностью около 80 тыс.

т/год для замены поршневых компрессоров на компактный высокопроизводительный турбокомпрессор изменили схему производства, как показано на рис. 42 [2, 3]. По этой схеме газ после [c.135]

Обратите внимание

    Технология переработки сырой нефти разработана на основе существующих систем очистки нефти и различных методов гидрокрекинга. Он представляет собой конверсию- в адиабатических условиях, при которой предварительно подогретые сырье и рециркулирующий обогащенный водородом газ подаются в герметический реактор высокого давления, заполненный соответствующим катализатором.

При этом способе можно переработать материалы с широким диапазоном температур кипения, такпе, как сырая нефть, однако общепринято сначала разгонять сырье по фракциям, а затем каждую фракцию перерабатывать отдельно, подвергая гидрокрекингу только дистилляты, т. е. газифицируя легкие материалы с помощью паровой конверсии, а тяжелые материалы другими способами, которые будут описаны позднее.

Читайте также:  Подключение газа в новостройке

[c.139]

    I — сырье И — водород ///—газы IV — углеводородные газы V — легкий бензин VI — тяжелый бензин VII — средние дистилляты VIИ — рециркулирующий остаток. [c.140]

    Жидкий продукт из реактора 3 продувают воздухом или инертным газом в колонне 6 для удаления примесей хлористого водорода. Газы отдувки сбрасывают, а из колонны 6 отводят целевой продукт, в который добавляют [c.405]

    Одна из разновидностей процесса подвижного каталитического крекинга — гидрокрекинг. Здесь в качестве сырья могут быть использованы дистилляты, легкие или тяжелые газойли совместно с обогащенным водородом газом-разбавителем, который подавляет реакции чрезмерно глубокого крекинга и полимеризации. [c.22]

    Примечание. Если используется аппарат Киппа для получения водорода, газ следует очистить от возмо жных примесей НгЗ [c.20]

    Образовавшиеся в процессе гидрогенизации и содержавшиеся в техническом водороде газы С —С5 растворяются в жидком гидро-генизате.

Если в гидрогенизате эти газы не могут полностью раствориться, то для поддержания постоянной концентрации Нз в циркулирующем водородсодержащем газе делают промывку жидким абсорбентом (фракцией гидрогенизата).

Важно

Чаще же часть циркулирующего водородсодержащего газа выводят из системы (так называемый отдув). [c.13]

    Работа 3. Изучение скорости реакции иодирования ацетона. Работа 4. Изучение скорости разложения пероксида водорода газо [c.494]

    Исходный Водород- Газ регене- [c.178]

    Линин / — сырье // — водород /// — газы отдува /V — продукты очистки V —сероводород VI — циркулирующий водород. [c.208]

    Конверсия сырья, % (масс.) Выход продуктов, % (масс.) водород газ до Сг пропилен пропан бутилены изобутан бутан [c.120]

    Для некоторых газов трудно подобрать подходящие поглотители. В таких случаях часто применяют метод сжигания. Так, например, для определения содержания водорода газ смешивают с достаточным избытком воздуха или кислорода и сжигают, пропуская через раскаленную трубку с катализатором (платина и др.). Получившаяся при сжигании вода конден- [c.446]

    Водород — газ, в 14,5 раза легче воздуха, самый легкий из всех газов. Он бесцветный, ие имеет запаха, т. пл. — 295 °С, т. кип.. —253 °С, плотность твердого водорода 0,08 г/см — это самое легкое из твердых веществ. [c.245]

    Физические свойства. Водород — газ без цвета и запаха. Литр водорода при нормальных условиях имеет массу 0,0899 г. В 100 объемах воды при 0° С растворяется 2,15 объема водорода. Затвердевает водород при —259,2° С, а кипит при -252,7 С. [c.159]

    Сколько миллиампер-часов необходимо для того, чтобы из подкисленной воды выделить 112 мл водорода (газ сухой, объем измерен при нормальных физических условиях)  [c.191]

Совет

    Вследствие легкости водород-газ не может оставаться у поверхности земли и поднимается вверх. [c.614]

    Наиболее простой способ использования водорода коксовых газов состоит в конденсации загрязняющих водород газов путем охлаждения газовой смеси до весьма низкой температуры.

Вследствие большой разницы между температурой кипения жидкого водорода (—252° при атмосферном давлении) и температурой кипения других газов, переходящих в жидкое состояние уже прн — 196°, можно отделить водород от большей части примесе , пользуясь методом глубокого охлаждения. [c.621]

    Пламя окиси углерода может иметь температуру до 2100 °С.

Реакция горения СО интересна тем, что при нагревании до 700—1000 °С она идет с заметной скоростью только в присутствии следов водяного пара или других содержащих водород газов (ЫНз, H2S и т. п.).

Обусловлено это цепным характером рассматриваемой реакции, протекающей при посредстве промежуточного образования радикалов ОН по схемам И -f Ог = НО -f О, затем О + СО = СОг, НО -f СО = СОг -f Н и т. д. [c.512]

    Продуктй реакции собираются и затем подвергаются разгонке в системе, состоящей из четырех колонн при этом получаются обогащенный водородом газ, депропанизированный бензин с концом кипения 205° С и ароматический полимер , кипящий выше 204° С. [c.178]

    При неизменио11 степени превращения более высокое давление способствует повышению выхода смол. Из этилена и пропилена прп атмосферном давлении и 600° С получают сильно ароматизированные жидкости и богатые водородом газы.

С повьп ением давления выход ароматики и водорода снижается в результате образования полимеров и, возможно, гидрокрекинга продуктов получают самые различные продукты ири нескольких десятках атмосфер давления (и топ же температуре) жидкость полностью свободна от ароматических углеводородов.

Обратите внимание

Неизбежным следствием понижения содержания олефппов п ароматики при увеличенном давлении является снижение октанового числа. [c.314]

    Условия процесса. Хотя водород является одним из конечных продуктов гидроформинга, водород или богатые водородом газы 75—90%) обычно используются в количестве 8 молей на 1 моль -бензино-лигроиновой фракции.

Давление 18—42 кПсл , температура 450—500° С. Добавляемый водород необходим для активации катализатора, который, по-видимому, действует благодаря активным кислотным (карбониево-ионпым) центрам и центрам дегидрирования [137].

[c.349]

    Шатуэдь перерабатывал в атмосфере азота и водорода газ-ойль англо-пер-сндской нефти в следующих условиях давление 115 ат, температура 400—130°. [c.345]

    На некоторых установках в последнее время для улавливания фтористого водорода газы пропускают через пропановый холодильник, в котором одновременно конденсируются пары кислоты и легкие углеводороды, направляемые снова в процесс для повторного их использования. Газ охлаждается в пропановых холодильниках до —21° за счет испарения части пропана в кожухе нронанового холодильника. [c.137]

    Кроме того, ртуть выделяется с потоком газообразного водорода, газами из емкостей, при отпарке ртути для уменьшения ее содержания в шламе и с вентиляционными газами в электролизном помещении.

В США было подсчитано, что выделение 2300 г ртути в сутки является максимальной нормой для того, чтобы поддержать на хлоро-щелочнам производстве средний уровень концентрации 1,0 мг/м за 30 дней. [c.

253]

    Хлористый водород (газ) 136, 274, 294 Хлорометаны 22, 85 Цианистый водород 33, 72, 228, 445, [c.711]

Важно

    Каталитический риформинг бензиновых фракций служит для повышения октановых чисел бензинов, а также для получения арома-тн4(зских углеводородов — бензола, толуола, ксилолов.

Процесс протекает в присутствии содержащего водород газа прп температуре 500 — 550° и давлении 20—50 ати с применением различных катализаторов — платинового, алюмомолибденового и др.

Существует большое число различных типов каталитического риформинга гидроформинг, платформинг, изоформинг, ДНД и др. [c.581]

    Установки каталитического риформинга, как правило, состоят из блоков риформирования и гидроочистки. Они различаются по мощности, конструкции аппаратов и оборудования, катализатору и, в ряде случаев, технологическому режиму. На рис. 53 приведена принципиальная схема одной из таких установок. Перед каталитическим риформингом сырье подвергают гидроочнстке.

Затем продукты поступают в отпарную колонну 5. Сверху ее выводят сероводород и водяные пары, а снизу — гидрогенизат. Гидрогенизат вместе с рецир кулирующим водородсодержащим газом нагревается вначале в теплообменниках, а затем в змеевиках печи 6 и поступает в реакторы риформинга 9.

Продукты, выходящие из последнего реактора, охлаждаются в аппаратах 7, 2 и 3 и ра.зделя-ются в сепараторе 4 а газовую и жидкую фазы. Жидкие продукты фракционируют с целью получения высокооктанового компонента или других продуктов (ароматических углеводородов, сжиженного нефтяного газа и т. д.).

Богатый водородом газ направляют на рециркуляцию, а избыток его выводят из системы и используют в других процессах. [c.168]

    Процесс гиперсороции предназначен для того, чтобы обогащать и одновременно разделять на фракции по числу атомов углерода смеси газообразных углеводородов самого разнообразного состава, причем настолько разбавленные инертными газами, что выделять эти углеводороды ректификацией или масляной абсорбцией неэкономично.

Совет

Особенный интерес представляет выделение этилена из газов, в которых он содержится в небольшом количестве, а также очистка от водорода газов специальных крекинг-установок, газов гидроформинга, газов с установок по гидрированию угля.

Метано-водородные смеси, нолучаюшдеся в качестве верхнего продукта при промывке газов крекинга и дегидрирования в масляных абсорберах, а также при ректификации ожиженных газов по методу Линде, легко разделяются гиперсорбцией на составные компоненты. Так же хорошо подходит гиперсорбция для выделения пропана и бутана из сухого природного газа, т. е.

для выделения их из смесей, содержащих эти углеводороды в небольших концентрациях. Однако разделение гиперсорбцией нарафинов и олефинов с одним и тем же числом атомов углерода технически еще невозможно. [c.178]

    Линии 1 — сшатый и освобожденный от водорода газ с установки каталитического дегидрирования к-Сутана II — С. и бплее тшкелг. е углеводороды III — селективный растворитель IV — бутен-2  [c.199]

    Бромид и иоднд водорода — газы, очень хорошо растворимые в воде. Как видно из приведенных данных, в водных растворах они ионизируются в большой степени. Их растворы — сильные кислоты, называемые соответственно бромистоводородной и иодистоводородной. В ряду HF—НС1—НВг—HI сила кислот увеличивается. [c.318]

    Индекс I указывает на то, что процесс идет при постоянном теплосодержании, т. е. без отвода и получения тепла. Хотя общий эффект этого процесса ведет к пониженшо температуры дросселируемого газа, но в известных случаях (водяной пар, водород) газ может перегреваться или осушаться. [c.101]

    Сколько миллиампер-часов необходимо для того, чтобы из подкисленной воды выделить 112 мл водорода (газ сухой) Чему равна сила тока, если указанный объем водорода был выделен электрохимическим путем за 10 мин7 [c.167]

    Простые вещества, образуемые атомами водорода. Атомы водорода образуют два типа простых веществ моноатомный водород Н, диатомный водород или водород-газ Н . [c.614]

Источник: https://www.chem21.info/info/315427/

Водород, его особые свойства и реакции

[Deposit Photos]

Водород – особый элемент, занимающий сразу две ячейки в периодической системе Менделеева.

Он располагается в двух группах элементов, обладающих противоположными свойствами, и эта особенность делает его уникальным.

Водород является простым веществом и составной частью многих сложных соединений, это органогенный и биогенный элемент. Стоит подробно ознакомиться с основными его особенностями и свойствами.

Водород в периодической системе Менделеева

Главные особенности водорода, указанные в периодической системе:

  • порядковый номер элемента – 1 (протонов и электронов столько же);
  • атомная масса составляет 1,00795;
  • водород имеет три изотопа, каждый из которых обладает особыми свойствами;
  • благодаря содержанию только одного электрона, водород способен проявлять восстановительные и окислительные свойства, а после отдачи электрона водород имеет свободную орбиталь, принимающую участие в составлении химических связей по донорно-акцепторному механизму;
  • водород – легкий элемент с небольшой плотностью;
  • водород является сильным восстановителем, он открывает группу щелочных металлов в первой группе главной подгруппе;
  • когда водород вступает в реакцию с металлами и другими сильными восстановителями, он принимает их электрон и становится окислителем. Такие соединения называются гидридами. По указанному признаку водород условно относится к группе галогенов (в таблице он приводится над фтором в скобках), с которыми он имеет сходство.

Водород как простое вещество

Водород — это газ, молекула которого состоит из двух атомов. Это вещество было открыто в 1766 году британским ученым Генри Кавендишем. Он доказал, что водород является газом, который взрывается при взаимодействии с кислородом. После изучения водорода химики установили, что это вещество является самым легким из всех известных человеку.

Другой ученый, Лавуазье, присвоил элементу имя «гидрогениум», что в переводе с латыни означает «рождающий воду». В 1781 году Генри Кавендиш доказал, что вода является сочетанием кислорода и водорода. Другими словами, вода — это продукт реакции водорода с кислородом. Горючие свойства водорода были известны еще древним ученым: соответствующие записи оставил Парацельс, живший в XVI столетии.

via GIPHY

Молекулярный водород — это образующееся естественным путем распространенное в природе газообразное соединение, которое состоит из двух атомов и взрывается при поднесении горящей лучинки. Молекула водорода может распадаться на атомы, превращающиеся в ядра гелия, так как они способны участвовать в ядерных реакциях. Такие процессы регулярно протекают в космосе и на Солнце.

[Deposit Photos]

Водород имеет такие физические параметры:

  • кипит при температуре -252,76 °C;
  • плавится при температуре -259,14 °C; *в указанных температурный пределах водород — это не имеющая запаха бесцветная жидкость;
  • в воде водород слабо растворяется;
  • водород теоретически может перейти в металлическое состояние при обеспечении особых условий (низких температур и высокого давления);
  • чистый водород — взрывоопасное и горючее вещество;
  • водород способен диффундировать сквозь толщу металлов, поэтому хорошо в них растворяется;
  • водород легче воздуха в 14,5 раз;
  • при высоком давлении можно получить снегообразные кристаллы твердого водорода.
Читайте также:  Емкость конденсаторов: как рассчитать с помощью онлайн калькулятора

Химические свойства водорода

[Deposit Photos]

Так как водород может быть и окислителем, и восстановителем, его используют в промышленности для осуществления реакций и синтезов.

Окислительные свойства:

  • взаимодействует с активными (щелочными и щелочноземельными) металлами, в результате чего образуются гидриды — солеподобные образования;
  • при реакции водорода (под воздействием сильной освещенности или при нагревании) с малоактивными металлами также образуются гидриды.

Восстановительные свойства:

  • при обычных условиях водород вступает в реакцию только с активными металлами и фтором, который является сильным окислителем, в результате чего образуется плавиковая кислота HF или фтороводород;
  • при соблюдении жестких условий взаимодействует с большинством неметаллов;
  • обладает способностью восстанавливать металлы до простых веществ из их оксидов (этот промышленный способ получения металлов называют водородотермией).

В органических синтезах используются реакции насыщения водородом (гидрирования) и реакции отщепления водорода от молекулы (дегидрирования). Эти способы позволяют получать углеводороды и другие органические соединения.

Как получить водород

Промышленные способы получения водорода:

  • газификация угля;
  • паровая конверсия метана;
  • электролиз.

via GIPHY

Лабораторные способы:

  • взаимодействие разбавленных кислот с активными металлами и металлами средней активности;
  • гидролиз гидридов металлов;
  • реакция с водой щелочных и щелочноземельных металлов.

Соединения водорода:

• галогенводороды; • летучие водородные соединения неметаллов; • гидриды; • гидроксиды; • гидроксид водорода (вода); • пероксид водорода; • органические соединения (белки, жиры, углеводороды, витамины, липиды, эфирные масла, гормоны). Нажмите здесь, чтобы увидеть безопасные эксперименты на изучение свойств белков, жиров и углеводов.

Чтобы собрать образующийся водород, нужно держать пробирку перевернутой вверх дном. Водород нельзя собрать, как углекислый газ, ведь он намного легче воздуха. Водород быстро улетучивается, а при смешении с воздухом (или при большом скоплении) взрывается. Поэтому необходимо переворачивать пробирку. Сразу после заполнения пробирка закрывается резиновой пробкой.

Чтобы проверить чистоту водорода, нужно поднести зажженную спичку к горлышку пробирки. Если произойдет глухой и тихий хлопок — газ чистый, а примеси воздуха минимальные. Если хлопок громкий и свистящий — газ в пробирке грязный, в нем присутствует большая доля посторонних компонентов.

Внимание! Не пытайтесь повторить эти опыты самостоятельно!

Источник: https://melscience.com/ru/articles/vodorod-ego-osobye-svojstva-i-reakcii/

Водород как химический элемент — Ида Тен

Водород – первый химический элемент Периодической Системы химических элементов Д.И. Менделеева. Химический элемент водород расположен в первой группе, главной подгруппе, первом периоде Периодической Системы.

Относительная атомная масса водорода = 1.

Водород имеет наиболее простое строение атома, он состоит из единственного электрона, который находится в околоядерном пространстве. Ядро атома водорода состоит из одного протона.

Атом водорода, в химических реакциях может как отдавать, так и присоединять электрон, образуя два вида ионов:

H0 + 1ē → H1−                     H0 – 1ē → H1+.

Водород – самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 88,6% всех атомов (около 11,3% составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов – порядка 0,1%).

Таким образом, водород – основная составная часть звёзд и межзвёздного газа.

В межзвёздном пространстве этот элемент существует в виде отдельных молекул, атомов и ионов и может образовывать молекулярные облака, значительно различающиеся по размерам, плотности и температуре.

Массовая доля водорода в земной коре составляет 1%. Это девятый по распространённости элемент. Значение водорода в химических процессах, происходящих на Земле, почти так же велико, как и кислорода.

Обратите внимание

В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состояниях, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества содержится в атмосфере (0,00005% по объёму для сухого воздуха).

Водород входит в состав практически всех органических веществ и присутствует во всех живых клетках.

Физические свойства водорода

Простое вещество, образованное химическим элементом водородом, имеет молекулярное строение. Его состав отвечает формуле Н2. Как и химический элемент, простое вещество также называют водородом.

Водород – бесцветный газ без запаха и вкуса, практически нерастворим в воде. При комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении растворимость составляет 18,8 мл газа на 1 л воды.

Водород – самый легкий газ, его плотность составляет 0,08987 г/л. Для сравнения: плотность воздуха равна 1,3 г/л.

Водород способен растворяться в металлах, так например, в одном объеме палладия может раствориться до 850 объемов водорода. Из-за крайне малого размера молекул водород способен к диффузии через многие материалы

Подобно другим газам водород при низких температурах конденсируется в бесцветную прозрачную жидкость, это происходит при температуре –252,8°С. При достижении температуры –259,2°С водород кристаллизуется в виде белых кристаллов, похожих на снег.

В отличие от кислорода, для водорода не характерна аллотропия

Применение водорода

Водород используют в различных отраслях промышленности. Много водорода уходит на производство аммиака (NH3). Из аммиака получают азотные удобрения, синтетические волокна и пластмассы, лекарства.

В пищевой промышленности водород используют при производстве маргарина, в состав которого входят твердые жиры. Чтобы их получить из жидких жиров, через них пропускают водород.

Когда водород горит в кислороде, то температура пламени составляет около 2500°C. При такой температуре можно плавить и сваривать тугоплавкие металлы. Таким образом, водород используется при сварке.

Смесь жидких водорода и кислорода применяют как ракетное топливо.

В настоящее время в ряде стран начаты исследования по замене невозобновляемых источников энергии (нефти, газа, угля) на водород. При сгорании водорода в кислороде образуется экологически чистый продукт – вода, а не углекислый газ, вызывающий парниковый эффект.

Ученые предполагают, что в середине XXI века должно быть начато серийное производство автомобилей на водороде. Широкое применение найдут домашние топливные элементы, работа которых также основана на окислении водорода кислородом.

В конце XIX – начале ХХ веков, на заре эры воздухоплавания, водородом заполняли воздушные шары, дирижабли и аэростаты, так как он намного легче воздуха.

Однако эпоха дирижаблей начала стремительно уходить в прошлое после катастрофы, случившейся с дирижаблем Гинденбург.

6 мая 1937 года дирижабль, заполненный водородом, загорелся, что повлекло за собой гибель десятков его пассажиров.

Водород крайне взрывоопасен в определенной пропорции с кислородом. Несоблюдение правил техники безопасности и привело к воспламенению и взрыву дирижабля.

  • Водород – первый химический элемент Периодической Системы химических элементов Д.И. Менделеева
  • Водород расположен в I группе, главной подгруппе, 1 периоде Периодической Системы
  • Валентность водорода в соединениях – I
  • Водород – бесцветный газ без запаха и вкуса, практически нерастворим в воде
  • Водород – самый легкий газ
  • При низких температурах получают жидкий и твердый водород
  • Водород способен растворяться в металлах
  • Сферы применения водорода разнообразны

Источник: https://idatenru.ru/chemistry/vodorod-kak-himicheskii-element

Водород

Общие сведения и методы получения

Водород (Н) — химический элемент, расположенный в Периодической системе или в 1, или в VII группах.

Двойственное положение водорода определяется особенностями его электронного строения и проявляемыми в соединениях степенями окисления (см. Физические свойства).

В связи с тем что при степени окисления +1 водород не является аналогом подгруппы лития, мы приняли решение поместить его в VII группу.

В обычных условиях водород — газ без цвета, запаха и вкуса.

Важно

В трудах химиков XVI и XVII вв. неоднократно упоминалось о вы­делении горючего газа при действии кислот на металлы. В 1766 г. Ка-вендиш (Англия) собрал и исследовал выделяющийси газ, назвав его «горючий воздух». В 1787 г. Лавуазье определил «горючий воздух» как новый химический элемент. Современное русское название «водород» было предложено Соловьевым в 1824 г.

Широко распространен в природе. Соединения водорода в земной коре (литосфера и гидросфера) составляют 1 % (по массе), в воде 11,19 % (по массе) водорода.

Входит в состав бурых и каменных углей, иефти, природных газов, глины, животных и растительных организмов, ряда минералов.

В свободном состоянии встречается редко: в неболь­ших количествах содержится в вулканических газах, в некоторых при­родных газах.

Основным сырьем для промышленного получения водорода служат природные горючие газы, коксовый газ, газы нефтепереработки, продук­ты газификации угля и воды.

В промышленности водород получают главным образом из природ­ного газа (СН4), смешивают его с водяным паром и кислородом и на­гревают до 1073—1173 К в присутствии катализатора — никеля. Водо­род, добываемый из природного газа, самый дешевый.

Получают водо­род и другими способами: конверсией оксида углерода из водяного и паровоздушного газов, выделяемых при газификации угля; пропуская постоянный электрический ток через 34 %-ный раствор КОН или 25 %-ный раствор NaOH .

Из коксового газа и газов нефтепереработки полу­чают азотоводородную смесь.

Физические свойства

Атомные характеристики. Атомный номер 1, атомная масса 1,00797 а.е.м., атомный объем 11,20*10-6 м3/моль, атомный радиус 0,046 нм, ионный радиус Н~ 0,154 нм. Строение внешних электронных оболочек Is ', по­тенциал ионизации / 13,595 эВ; сродство к электрону Н°-»-Н- 0,75 эВ; электроотрицательность 2,1.

Совет

Молекула водорода Нг состоит из двух атомов, связанных ковалент-но, неполярно, межатомное расстояние в молекуле 0,0741 нм; диаметр молекулы 0,25—0,277 нм; степень диссоциации при 2773 К 0,0013, при 5273 К 0,95; энергия диссоциации 4,776 эВ.

Кристаллическая решетка водорода при 1,65 К гексагональная с периодами решетки а=0,376 нм, с=0,613 нм; при 4,2 К — кубическая с периодом решетки а=0,535 нм; координационное число равно 12.

Природный водород состоит из смеси двух устойчивых изотопов: легкого водорода — протия ('Н) с массой 1,008142 а. е.м., содержащегося в естественном элементе в количестве от 99,9849 до 99,9861 %, и тяжелого водорода — дейтерия (2Н или D ) с массой 2,014735 а. е. м.

, содержание которого от 0,0139 до 0,0151 %. В природных соединениях на 1 атом 2Н приходится 6800 атомов 'Н.

Химические свойства

Нормальные электродные потенциалы сро реакций в водных растворах при 25 °С:

Электрохимический эквивалент водорода (одновалентного) равен 0,01045 мг/Кл; дейтерия (одновалентного)—0,02088 мг/Кл. В соедине­ниях проявляет степень окисления +1, —1.

В нормальных условиях молекулярный водород сравнительно мало химически активен: вступает в реакцию лишь с наиболее активными неметаллами (со фтором, хлором и др.), но при нагревании вступает в реакции со' многими элементами, присоединяется к ненасыщенным угле­водородам. В реакциях является восстановителем, значительно реже окислителем.

Атомарный водород более активен, чем молекулярный. Даже при комнатной температуре он восстанавливает многие оксиды металлов, непосредственно соединяется со многими неметаллами (серой, азотом, фосфором, кислородом и др.).

С кислородом образует воду. Реакция экзотермическая, при нормаль­ных условиях протекает очень медленно, выше 550 «С — со взрывом, применение катализатора (платины) сильно увеличивает скорость реак­ции. Взрывоопасной водородно-кислородная смесь становится при содер­жании 4—94% (объемн) Н2, а водородно-воздушная смесь—при 4— 74 % (объемн.

) Н2 Смесь водорода и кислорода 2 : 1 (объемн ) называ­ется гремучим газом. При поджигании такой смеси происходит сильный взрыв. Реакция между водородом и кислородом является цепной и про­текает по разветвленному механизму.

При горении водорода в качест­ве промежуточного продукта, а также при действии атомарного водоро­да на кислород образуется оксид водорода Н202.

Обратите внимание

Непосредственно взаимодействует с некоторыми металлами, образуя гидриды. Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов — белые кристаллические вещества, энергично разлагающиеся водой с выделени­ем водорода, растворимые в расплавах солей и гидроксидов, сильные восстановители. Известны также металлообразные и полимерные гид­риды.

Металлообразные гидриды по характеру химической связи близ­ки к металлам- имеют металлический блеск, обладают значительной электропроводностью, но очень хрупки. К ним отноенг гидриды титана, ванадия и хрома. В полимерных гидридах (алюминия, галлия, цинка, бериллия) атомы металла связаны друг с другом водородными «мости­ками».

Они представляют собой белые, сильно полимернзованные ве­щества, при нагревании разлагающиеся на водород и металл.

Водород в небольших количествах растворяется во всех расплавах металлов, во многих (Ni, Pt, Pd) хорошо. Так, в 1 объеме расплавлен­ного палладия растворяется 850 объемов водорода Водород диффун­дирует в металлы, диффузия иногда сопровождается газовой коррозией, что приводит к разрушению металла.

С азотом водород взаимодействует с образованием аммиака NH3 при высокой температуре (450—550) °С, давлении (2-107—3,5-107) Па и в присутствии катализатора (осмия, рутения, железа, активированных ок­сидами калия, алюминия и др.).

В нормальных условиях аммиак — бес­цветный газ с удушливым резким запахом с температурой плавления —77,7°С при 9,8-104 Па, температурой кипения 34,75 °С, очень хорошо растворимый в воде (при 20°С в 1 объеме воды растворяется 700 объе­мов аммиака), несколько хуже в спирте, ацетоне, бензоле, хлороформе, реакционноспособен.

Читайте также:  Перевод мощности: киловатт в лошадиную силу – калькулятор онлайн

Прн нагревании до 600 °С водород энергично взаимодействует с се­рой, образуя сероводород H2S. Это бесцветный газ с характерным запа­хом, очень ядовитый, хорошо растворимый в воде, сильный восстанови­тель.

Известны соединения типа H2SX — сульфаны, образующиеся при добавлении к (NaH4)2S* раствора соляной кислоты в избытке. Сульфа­ны — это тяжелые жидкости желтого цвета, легко разлагающиеся с вы­делением серы.

Важно

В нормальных условиях углерод не взаимодействует с водородом. В присутствии катализатора (никель) при 500—1000 °С образуется метай СН4, при более высоких температурах — другие углеводороды. Метан — бесцветный газ без запаха, почти в два раза легче воздуха, горючий, взрывоопасный, почти нерастворимый в воде, температура кипения —162,6 °С, температура затвердевания —184 °С.

При комнатной температуре водород не взаимодействует с фосфором. При кипячении белого фосфора нли действии соляной кислоты НС1 иа фосфид кальция Са3Р2 образуется фосфин РНз — бесцветный газ с чес­ночным запахом, очень ядовитый, горючий. Одновременно с фосфином иногда образуется небольшое количество дифосфина Р2Н4, пары которо­го самовоспламеняются иа воздухе. Из дифосфина, подвергнутого на-

греванию или облучению, после отгонки Р2Н4 получается смесь высших фосфннов (РН)* линейного и циклического строения.

С галогенами водород образует галогеноводороды. Реакция образо­вания фтороводорода экзотермическая: взрыв происходит даже в тем­ноте при —252 °С, с хлором и бромом реагирует лишь на свету, с ио­дом — только при нагревании.

В обычных условиях HF — бесцветный газ с резким запахом, смеши­вается с водой в любых соотношениях, температура плавления —84,7°С, температура кипения —20,6 °С; НС1—бесцветный газ с резким запахом, дымит на воздухе, хорошо растворяется в воде (при 10 «С 1 объем во­ды растворяет около 500 объемов НС1), температура плавления —115,9°С, температура кипения —85 °С; НВг — бесцветный газ с рез­ким запахом, при 0 °С 1 объем воды растворяет 600 объемов НВг, тем­пература плавления —87,2 °С, температура кипения —67 °С; HI — бес­цветный газ с резким запахом, при 10 °С 1 объем воды растворяет 450 объемов HI , температура плавления —51,3 °С, температура кипения —36,7 °С Все галогеноводороды, кроме HF , восстановители.

Прн нагревании водород взаимодействует с селеном и теллуром, но менее энергично, чем с серой С оксидом углерода СО в зависимости от температуры, давления, катализатора водород образует различные ор­ганические соединения (метанол, формальдегид и др). Ненасыщенные углеводороды реагируют с водородом (катализатор Ni , Pt , Pd , Fe и др.

), образуя насыщенные соединения (реакция гидрогенизации). При нагре­вании водород сравнительно легко восстанавливает оксиды некоторых металлов до свободных металлов: восстановление СиО происходит при 250 «С, Ag 2 0 при 100 °С, PdO восстанавливается на холоду с саморас-каливаннем.

Оксиды активных металлов ( MgO , А1203) восстановить во­дородом нельзя.

Водород плохо растворяется в воде. При 20 °С в 100 объемах воды растворяется 1,82 объема водорода.

Еще меньше растворимость водорода в органических растворителях. При высоких температурах водород растворяется в огнеупорных мате­риалах.

Области применения

Совет

Водород используют в химической промышленности для производства аммиака NH 3 , метанола СН3ОН и других спиртов, альдегидов, кетонов; для гидрогенизации твердого и тяжелого жидкого топлива, жиров и различных органических соединений, для синтеза хлороводорода НС1; для гидроочистки продуктов переработки нефти; при сварке и резке ме-таллов горячим кислородно-водородным пламенем (температура до 2800 °С), а также при атомарно-водородной сварке (температура до 4000 °С). В металлургии водород применяют для восстановления метал­лов из их оксидов (получение молибдена, вольфрама и других метал­лов). Очень важное применение в атомной энергетике нашли изотопы водорода — дейтерий и тритий.

Широко применяют соединения водорода. Аммиак NH 3 — для про­изводства азотной кислоты и ее солей — нитратов, мочевины и других азотных удобрений, синильной кислоты, соды, нашатырного спирта, а также в холодильных установках.

Оксид водорода Н202 используют для отбелки тканей и меха, в медицине, как дезинфицирующее вещество, в пищевой промышленности при консервировании продуктов, в сельском хозяйстве для протравливания семян, в производстве ряда органических соединений, полимеров, пористых материалов, в ракетной технике как

сильный окислитель. Гидрид кальция СаН2 применяют в порошковой металлургии; гидрид натрии NaH — для снятия оксидной пленки с ме­таллов.

Безводный фтороводород HF применяют при органических синтезах, а его водный раствор — плавиковую кислоту — при получении фторидов, травления стекла, удалении песка с металлических отливок, при анализе минералов; хлороводород НС1 используют для получения соляной кислоты и ее солей —• хлоридов, в производстве синтетических смол, каучука, хлористого этила из этилена и других веществ.

Источник: https://ibrain.kz/himiya-svoystva-elementov/vodorod

Водород, как присадка к стандартному топливу ДВС. Просто добавь воды

Сегодня мы продолжаем тему использования водорода на транспорте и расскажем об еще одной технологии.

Суть ее – использование незначительного количества водорода (или водородосодержащих добавок),  как дополнительного компонента к стандартному топливу автомобиля: бензину, дизелю, либо газу.

При этом экономия основного топлива может достигать 30 процентов, а выработка необходимого водорода может происходить прямо на борту автомобиля в момент движения.

Обратите внимание

Технология впервые появилась в момент топливного кризиса – высокие цены на нефть стимулируют человечество на поиск энергосберегающих технологий. Речь, правда, идет о первом нефтяном кризисом 70-х годов прошлого века.

 В 1974 году канадец Джон Хоусман перед обществом автомобильных инженеров Соединённых штатов Америки сделал доклад под названием «Бортовой генератор водорода и частично водородный впрыск в ДВС.

Учёными было выяснено, что мельчайшая добавка водорода в ДВС, работающий на традиционном топливе, существенно повышает технические показатели моторов.

 Тогда же он предложил получать необходимый для работы ДВС водород из обычной дистиллированной воды прямо на борту автомобиля.

Идея имела успех и переросла в коммерчески успешный проект. Позже была разработана и запатентована система впрыска водорода во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания» «HFI» (Hydrogen Fuel Injection).

Разработчик гарантирует, что система  позволяет реализовать 10-процентную экономию топлива и значительное сокращение выброса вредных веществ в атмосферу. В том числе сажи, — слабого места дизельных двигателей.

Принцип действия данной технологии основан на том, что электролизный аппарат, берущий энергию из бортовой электрической сети автомобиля, разлагает дистиллированную воду и направляет высвободившийся водород и кислород во впускной коллектор двигателя.

Количество поступающих в дизель газов очень незначительно, в то время как они ощутимо повышают полноту сгорания дизельного топлива. За счет чего, в свою очередь меняется характер распространения факела пламени в рабочих цилиндрах моторов.

Важно

Именно это и способствует повышению КПД дизельного двигателя и росту отдачи от традиционного топлива. 

Исспытания транспорта с топливом в качестве водорода проводились еще в СССР. Однако, разработки так и не получили практического воплащения.

Система HFI и по сей день известна и широко используется в Северной Америке. Она может работать с любым ДВС (дизель, бензин, природный газ).

Крупные американские компании занимающиеся грузоперевозками оптом закупают у канадцев комплекты оборудования стоимостью от 4  до 14 тысяч долларов и не жалеют: экономия на использовании каждого большегруза около   700 $ в месяц в расходах на топливо».

Водородная установка окупается максимум за два года, и это не считая роста ресурса двигателя на котором она установлена и снижения воздействия на окружающую среду.Неоспоримые плюсы: Во-первых, не нужны какие-либо специализированные заправочные комплексы. Газ генерируется в компактной установке на борту самого автомобиля.

Во-вторых, владельцы установок избавлены от необходимости хранения топливных элементов, тяжёлых баллонов с газообразным водородом или теплоизолированных — с жидким на борту автомобиля, так как весь объем вырабатываемого газа тут же потребляется двигателем. В-третьих, ощутимая экономия на ГСМ.

Так что, пока ведущие автомобильные концерны мира пытаются полностью перевести автомобиль на водород, «канадцы» предпочитают довольствоваться малым, разбавляя им традиционное топливо.

О водородосодержащих добавках все чаще говорят на постсоветском пространстве. Гугл в помощь и выясняется, что множество энтузиастов проводят испытания на собственных автомобилях, устанавливая на под капот электролизеры  водорода собственной разработки.  Технологией так же заинтересовались крупные компании.

Один из самодельных электролизеров на карбюратороном ВАЗ

Еще в  2009 году в автопробеге «Голубой коридор», участвовал микроавтобус «Соболь» с генератором водородсодержащих добавок – разработкой Российского Федерального Ядерного Центра. Машина благополучно прошла все 2500 км от Москвы до Сочи и домой до Сарова. В октябре того же года «Соболь» можно было увидеть на московской выставке «GasSUF 2009».

Совет

Российские разработчики исходят из того, что перевод автотранспорта на топливные элементы, работающие на чистом водороде, – дело отдаленного будущего.

До сих пор нет простого, экономичного и безопасного способа получения чистого водорода, его транспортировки, хранения на заправочных станциях и заправки автомобилей.  А вот если присмотреться к старым, испытанным двигателям внутреннего сгорания, то обнаружится, что их потенциал не полностью исчерпан.

Нет необходимости в полной замене традиционного топлива, достаточно ввести в него 1-6% водорода (по массе), и процессы сгорания топлива существенно улучшаются.

Использование водорода как добавки наиболее удобно при использовании в качестве основного топлива метана. Водород можно добавлять в метан, таким образом, избежав необходимости установки на автомобиль дополнительных баллонов. Газовую смесь – природный газ + водород, именуемую гайтаном, можно готовить заранее и использовать серийные газовые двигатели.

Другой путь, как мы уже упоминали выше– получать водород непосредственно на борту автомобиля. Но путь по которому пошли канадцы–получать водород из дистиллированной воды в электролизере,  не понравился российским ученым. Недостатки системы — высокая стоимость электролизера и необходимость иметь на борту излишки электроэнергии.

Предложенный россиянами  метод  — получение водородсодержащего синтез-газа  — это смесь водорода и монооксида углерода.

Речь идет не о чистом водороде, однако, по своему физико-химическому воздействию на процесс сгорания добавка синтез-газа равносильна добавке чистого водорода.

Стоимость такого генератора в несколько раз ниже стоимости электролизера, в его составе отсутствуют драгметаллы, что снимает ограничение по массовости производства.

Генератор синтез-газа на «Соболье«

Сегодня в России есть патентованные разработки – генераторы синтез-газа.

Обратите внимание

Генератор получился относительно недорогим и это позволяет говорить уже о широком применении водорода в качестве добавки к топливу. Последняя модификация генератора совместно с двигателем ЗМЗ 40522.

10 была отработана на Заволжском моторном заводе и установлена на автомобиле «Соболь», учувствовавший в пробеге «Голубой коридор».

Генератор синтез-газа состоит из каталитического реактора и микропроцессорной системы управления, включая бортовой контроллер, фильтры, клапаны, редуктор.

Каталитический реактор выполнен в виде интегрированного по теплу блока, состоящего из газового устройства поджига, смесителя, каталитической камеры, рекуператора и теплообменника.

При массе 7 кг реактор занимает объем 5 л, производительность его – до 25 м3/ч синтез-газа, время запуска – 15 с, температура газов в реакторе – 900 °С. Срок службы пористого никельсодержащего катализатора составляет более 1000 ч.

На скорости до 40 км/ч автомобиль может идти на синтез-газе, при повышении скорости микропроцессорная система управления уменьшает содержание водорода, на скорости свыше 80 переводит автомобиль на питание чистым метаном.

Каковы же перспективы этой технологии? Стоимости генератора синтез-газа, при серийности 30 тысяч штук в год — 700$.  Окупаемость – год-два. Очевидно, что процесс внедрения будет непростым и длительным.

Впрочем, жизнь показывает, что новые технологии порой получив быстрое развитие быстро совершенствуются дешевеют и уходят в массы.

Важно

В любом случае, на взгляд OGAZE технология применения водорода в качестве инициирующее добавки в основное топливо интересная и заслуживает пристального внимания.

Источник: https://ogaze.ru/article/vodorod-kak-prisadka-k-standartnomu-toplivu-dvs-prosto-dobav-vody

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector