Получаване на водороден газ от вода чрез електролиза, социална мрежа на преподавателя

Обект на изследване - горим газ

Обект на изследване – електролиза на вода

Цел - получаване на горимо вещество

Хипотеза – по време на процеса на действие на електрически ток върху водата възниква процесът на електролиза - разделянето на водата в газ.

Методи на изследване – използване на вода с добавка на основа в затворен съд чрез прилагане на електрически ток.

Обосновка на избраната тема - използването на екологично чист продукт под формата на вода, общата наличност на суровини.

В тази статия представям мини-проект за получаване на водороден газ от вода чрез електролиза.

За моя опит подготвих следния материал: запечатан стъклен съд, електроди (две метални пластини), маркуч за изпускане на газ, воден затвор - пластмасов съд с вода за ограничаване на разпространението на пламък (спазват се мерките за безопасност), захранване 12 V, лепило, електрическа лента, проводници, сода, вода.

XI регионална научна конференция

Получаване на водороден газ от вода чрез електролиза

MNBOU "Лицей № 76"

Малцева Олга Виталиевна

Начален учител

Новокузнецк, 2015 г

Списък на използваните източници и литература…………………………..9

Обект на изследване - горим газ

Предмет на изследване – електролиза на вода

Целта е да се получи горимо вещество

Хипотеза - при прилагане на електрически ток към водата възниква процесът на електролиза - разделянето на водата в газ.

Методи за изследване - използването на вода с добавяне на алкали в затворен съд чрез действието на електрически ток.

Обосновка на избраната тема - използването на екологично чист продукт във форматавода, наличие на суровини.

Водородната енергетика се формира като едно от направленията за развитие на научно-техническия прогрес в средата на 70-те години на миналия век. С разширяването на областта на изследванията, свързани с производството, съхранението, транспортирането и използването на водород, ползите за околната среда от водородните технологии в различни области на националната икономика стават все по-очевидни. Успехите в развитието на редица водородни технологии (като горивни клетки, системи за транспортиране на водород и много други) показаха, че използването на водород води до качествено нови показатели в работата на системите и агрегатите. А проведените предпроектни проучвания показаха, че водородът е вторичен енергиен носител и използването му в някои случаи е икономически осъществимо и сега. Ето защо работата по водородната енергия в много, особено индустриализираните страни, е сред приоритетните области за развитие на науката и технологиите и все повече се подкрепя финансово както от държавните агенции, така и от частния капитал.

Електролизата на водата е един от най-известните и добре проучени методи за производство на водород. Осигурява чист продукт (99,6-99,9% H2) в една технологична стъпка. Икономиката на процеса зависи основно от цената на електроенергията. В производствените разходи за производство на водород цената на електрическата енергия е приблизително 85%.

Електрохимичният метод за производство на водород от вода има следните положителни качества:

висока чистота на произвеждания водород - до 99,9%;
простота на технологичния процес, неговата непрекъснатост, възможност за най-пълна автоматизация, липса на движещи се части в електролитнияклетка;

3. възможността за получаване на най-ценните странични продукти - тежка вода и кислород;

4. обществени суровини - вода;

5. гъвкавост на процеса и възможност за получаване на водород директно под налягане;

6. физическо разделяне на водорода и кислорода в самия процес на електролиза.

Ако създадете във воден електролитен разтвор, където са потопени два електрода, постоянно електрическо напрежение, което надвишава напрежението на разлагането на водата, тогава във веригата ще се появи ток и ще започне да се освобождава кислород на анода и водород на катода в обемно съотношение 1: 2. В този случай ще се появят следните реакции (в алкална среда):

Специфичната проводимост на пречистената вода е незначителна: при 18 ° C тя е (2-6)·10-6 Ohm-1·m-1. Затова подлагам на електролиза водни разтвори на силни киселини или алкали. Други електролити обикновено не се използват, тъй като самите те се разлагат по време на електролиза и дават нежелани странични продукти. Поради значителните проблеми с корозията, които възникват по време на електролизата на киселините, в момента почти всички електролизатори използват водни разтвори на базата на калиеви и натриеви хидроксиди с концентрация 350-400 g/l. Разтворите на KOH имат предимства пред NaOH поради по-голямата проводимост на K+ спрямо йона Na+. Равновесният състав на парите спрямо воден разтвор на KOH е по-нисък, което означава, че крайните продукти от електролизата на H2 и O2 съдържат по-малко водни пари. Концентрацията на KOH съответства на оптималните плътности на тока. Малките примеси в КОН не са пречка за използването му.

Нека разгледаме механизма на катодно отделяне на водород от алкални разтвори. На първия етап водните молекули се разреждат с образуването на водородни атоми, адсорбирани върху електрода:

На следващо място, реакцията на т.нарелектрохимична десорбция (реакция на Хейровски):

Накратко, тези два процеса дават катодна реакция на отделяне на водород. На анода вероятният първи етап е изхвърлянето на хидроксилни йони с образуването на ОН радикали:

След това има верига от процеси:

Алкалите, съдържащи се в разтвора, както се вижда от експеримента, не участват в изхвърлянето. Той служи само за транспортиране на йони.

Общият процес на разлагане на водата чрез електролиза е обратният процес на изгаряне на водород. Следователно, теоретичното количество енергия, което се изисква за единица количество произведен водород, е равно на топлината на изгаряне на водорода. Всяка водородна молекула се образува чрез свързване на два електрона към два водородни йона в разтвор, така че има пряка връзка между текущия поток и скоростта на производство на водород.

В тази статия представям мини-проект за получаване на водороден газ от вода чрез електролиза.

В запечатан стъклен съд се напълва с разтвор на H2O + сода. В капака беше направен отвор и проводниците и тръбата бяха поставени и запечатани. Фиксираме проводниците към електродите и затваряме капака, запечатвайки го. Маркуч от стъклен съд беше прекаран през капака в пластмасов съд, от него беше направен разклонител (маркуч) за отстраняване на газа.

Налейте вода в пластмасов съд. Тръбата, водеща към газа, краят, е потопена във вода. Оставяме изходната тръба над повърхността на водата и я запечатваме. Свързваме напрежението от захранването 12v към проводницитеи виждаме процеса на електролиза с отделяне на газ (на електродите се появяват мехурчета). Протича процесът на електролиза.

Поднасям запалена кибритена клечка към свободния край на тръбата и изпускам газа през тръбата.

В резултат на това възниква изгаряне. Виждаме излизащите пламъци като доказателство за нашия експеримент.

Разгледах технологията за получаване на газ. Изчисленията и теорията ми се потвърдиха. С помощта на горните материали успях да получа екологично чист газ от водата. Който при изгаряне се превръща във вода.

Този метод е прилаган в редица страни със значителни хидроенергийни ресурси. Най-големите електрохимични комплекси се намират в Канада, Индия, Египет, Норвегия, но повече от хиляда малки инсталации са създадени и работят в много страни. Този метод е важен и защото е най-универсалният по отношение на използването на първични енергийни източници. Във връзка с развитието на ядрената енергетика е възможен нов разцвет на електролизата на водата, базирана на евтина енергия от атомни електроцентрали.

Във всички процеси за производство на водород чрез разлагане на вода ще се получат значителни количества кислород като страничен продукт. Това ще даде нови стимули за използването му. Той ще намери своето място не само като ускорител на технологичните процеси, но и като незаменим пречиствател и оздравител на резервоари и индустриални отпадъчни води. Тази област на използване на кислород може да бъде разширена до атмосферата, почвата, водата. Кислородното изгаряне на нарастващите количества битови отпадъци може да реши проблема с твърдите отпадъци от големите градове.

Списък на използваната литература

Справочник. „Водород. Свойства, получаване, съхранение, транспортиране, приложение. Москва "Химия" - 1989 г
"Основи на общата химия" G.I. Novikov - Москва,1988 г
Помагало по химия 8-11кл.
„Нова електропожарна технология – ефективен начин за решаване на енергийни и екологични проблеми“ – сп. Екология и индустрия на България, 2013 г.