СодержаниеВведение …………………………………………………………….…31.  Общие свойства водорода ………………………………………...…32.  Получения водорода из реакции сплава алюминия и ртути в воде 3А).  Физический смысл реакции ………….……………….….….3B).  Химический смысл реакции ………………….………….…..53.  Гидрореагирующая композиция для получения водорода и способ ее приготовления …..……………………………………………….…….…64.  Получение водорода из воды путем ее разложения гидрореагирующими металлами…..…………………………………………………….….……75. Автономный водородный генератор для термощелочной обработки нефтегазовых скважин …………………………………………………..9Список использованной литературы……………………….…………..8ВведениеОдним из перспективных видов топлива с точки зрения экономики и экологии является водород. При его сжигании отсутствуют парниковые газы и образуется вода, которую повторно можно разложить на водород и кислород, причем не вызывая никакого загрязнения окружающей среды. Однако применение водорода в качестве энергоносителя имеет ряд недостатков: технические и экономические трудности при его хранении, транспортировании и распределении, взрывоопасность смеси водород–воздух. В связи с этим целесообразно использовать энергоаккумулирующие вещества, в частности алюминий, в качестве промежуточного энергоносителя для производства водорода. С помощью концепции выработки электроэнергии, основанной на окислении алюминия в воде, предложено получать тепловую энергию из водородного топлива. Изучена кинетика образования водорода при химическом разложении воды.Проведена серия экспериментов, позволивших выявить зависимости скорости выделения Н2 и объема водорода, выделившегося с поверхности алюминиевого образца, от времени реакции. 1. Общие свойства водородаВ свободном состоянии и при нормальных условиях водород - бесцветный газ, без запаха и вкуса. Относительно воздуха водород имеет плотность 1/14. Он обычно и существует в комбинации с другими элементами, например, кислорода в воде, углерода в метане и в органических соединениях. Поскольку водород химически чрезвычайно активен, он редко присутствует как несвязанный элемент. Охлажденный до жидкого состояния водород занимает 1/700 объема газообразного состояния. Водород при соединении с кислородом имеет самое высокое содержание энергии на единицу массы: 120.7 ГДж/т. Это - одна из причин, почему жидкий водород используется как топливо для ракет и энергетики космического корабля, для которой малая молекулярная масса и высокое удельное энергосодержание водорода имеет первостепенное значение. При сжигании в чистом кислороде единственные продукты - высокотемпературное тепло и вода. Таким образом, при использовании водорода не образуются парниковые газы и не нарушается даже круговорот воды в природе.

---

2. Получения водорода из реакции сплава алюминия и ртути в воде.

1. 
   Физический смысл реакции
   

Метод довольно прост и способен дать Вам водород довольно быстро.берем слиток алюминия, наносим на него шарик ртути, той, что используется в обыкновенных градусниках. Берем острый предмет, например нож и царапаем им алюминий прямо под шариком ртути, то есть вводим в ртуть кончик ножа и царапаем под ним алюминиевый слиток, после этой операции у нас под шариком ртути получиться амальгама, то есть сплав ртути с алюминием, когда мы царапаем алюминий, то мы срываем с него защитный слой оксида алюминия.В обычных условиях, на открытом воздухе алюминий сразу покрывается тончайшей, но очень прочной оксидной пленкой, эта пленка и препятствует дальнейшему окислению алюминия. Но когда мы покрыли алюминий ртутью и под ней поцарапали алюминий, то мы, содрав пленку позволили ртути создать сплав с алюминием, то есть ртуть тут же внедряется в кристаллическую решетку алюминия. Теперь самое главное. Оксидная пленка препятствует окислению, а вот то место, где мы сделали амальгаму, там алюминий довольно активно будет окисляться кислородом воздуха с образованием белого порошка, так будет продолжаться пока весь слиток алюминия не окислиться. Если положить такой слиток в воду, то он будет очень активно окисляться и там, вытесняя из воды водород. реакция в воде протекает настолько бурно, что происходит взрыв.Чтобы взрыва не было и чтобы можно было контролировать выход количества водорода, можно не класть слиток в воду, а продувать мимо такого слитка водяной пар, который будет окисляться до водорода, то есть алюминий будет отнимать у пара кислород, а водород будет побочным продуктом, который Вы запросто можете использовать в качестве топлива для авто.Алюминий можно добывать повсюду, на свалках, на помойках, можно даже открыть нелегальный приемный пункт, в любом случае при всех затратах, этот метод окупиться с лихвой, это будет самое дешевое и легко добываемое топливо.Представьте, что у Вас на авто стоит некий герметичный бачок, который Вы можете открыть и бросить туда алюминиевую вилку, ложку или кастрюлю, или кучу алюминиевых проводов, естественно вначале следует купить градусник и ртуть из него нанести на алюминий вышеупомянутым способом. Для удобства можно плавить алюминиевый хлам и отливать из него компактные заготовки, потом создать на слитке хотя бы маленькую точку амальгамы, а после покрыть это место замазкой или скотчем, или просто положить в

---

целлофановый пакет и плотно завязать его, чтобы не было реакции окисления. Вот такие заготовки потом Вы можете кидать в герметично закрывающийся бачок, потом подавать туда пар и получать на выходе чистый водород, который будет питать Ваше авто. метод взрывобезопасен, так как количество выделенного водорода зависит от количества поданного пара. располагать такой «реактор» можно непосредственно перед камерой куда будет впрыскиваться водород, чтобы выделяющийся водород, сразу же использовался не образуя больших взрывоопасных скоплений.

2. 
    Химический смысл реакции
   

Алюминий – активный в химическом отношении металл. Обычно он защищен от атмосферного кислорода и влаги тонкой пленкой на его поверхности, содержащей оксидный и молекулярный кислород в сложном химическом сочетании; это не просто оксид алюминия Аl2O3, как это представляли раньше. Обрабатывая алюминий солью ртути, мы разрушаем защитную пленку. Вот как это происходит.Находясь в растворе нитрата ртути(II), алюминий вытесняет (восстанавливает) из cоли металлическую ртуть:2Аl + 3Нg(NO3)2 = 3Hg + 2Аl(NО3)3,На очищенной поверхности ложки появляется тонкий слой амальгамы алюминия (сплава алюминия и ртути). Амальгама не защищает поверхность металла, и он превращается в пушистые хлопья метагидроксида алюминия:4(Аl, Нg) + 2Н2O + 3O2 = 4АlО(ОН) + 4Нg.Израсходованный в этой реакции алюминий пополняется новыми порциями растворенного в ртути металла, а выделившаяся ртуть снова «пожирает» алюминий. И вот вместо блестящей ложки на бумаге остаются АlO(ОН) и мельчайшие капельки ртути, потерявшиеся в белых хлопьях метагидроксида алюминия.Если после раствора нитрата ртути(II) алюминиевую ложку сразу же погрузить в дистиллированную воду, то на поверхности металла появятся пузырьки газа и чешуйки белого вещества. Это водород и метагидроксид алюминия:2Аl + 4Н2О = 2АlO(ОН) + 3Н2.Подобным же образом ведет себя алюминий в водном растворе хлорида меди(II) СuCl2. Попробуйте опустить в этот раствор обезжиренную алюминиевую пластинку. Вы увидите образование коричневых хлопьев меди и выделение пузырьков газа. Выделение меди вполне объяснимо: более активный в химическом отношении металл алюминий восстанавливает медь из ее солей:

---

2Аl + 3СuCl2 = 3Сu + 2АlСl3.3. Гидрореагирующая композиция для получения водорода и способ ее приготовленияИзобретение относится к технологии получения водорода, основанной на химических реакциях твердого и жидкого реагентов, более конкретно к составу и способу приготовления гидрореагирующей композиции для получения водорода. Изобретение может найти применение при создании генераторов водорода (водородных картриджей) для малогабаритных источников питания на топливных элементах, в том числе для источников автономного питания ноутбуков, для устройств зарядки аккумуляторов сотовых телефонов и т.п.Известен состав гидрореагирующей композиции для получения водорода, включающей алюминий и ртуть, при этом содержание ртути составляет 3-5 мас.% (см. авт. свид. СССР № 945061, опубл. в бюл. № 27, 1982 г.)Способ приготовления указанной гидрореагирующей композиции включает активацию алюминия ртутью, причем активацию ведут путем заполнения ртутью отверстия, выполненного в центре слитка алюминия, в количествах 3-5 мас.% с последующей термообработкой изделия в вакууме при 600-658°С в течение 1-1,5 ч. Грамм порошка полученного сплава выделяет водород при взаимодействии с водой с максимальной скоростью, равной 1440 мл/(г·мин), при температуре 90°С. Общее количество выделившегося водорода равно 1040 мл с 1 г сплава (см. авт. свид. СССР № 945061).Недостатками известного состава и способа его получения являются сравнительно сложная, малоэффективная и экологически неприемлемая технология получения гидрореагирующей композиции при активации алюминия ртутью, в том числе связанная с необходимостью утилизации образовавшихся продуктов.4. Получение водорода из воды путем ее разложения гидрореагирующими металламиПри взаимодействии гидрореагирующих металлов с водой выделяется водород. Выход водорода в этих реакциях достаточно велик, и использование некоторых металлов может представлять практический интерес. Тип реакции зависит от количества воды, а оно, в свою очередь, — от рабочих параметров реактора (избытка воды по сравнению со стехиометрическим коэффициентом, давления, температуры).

---

Реакция (а) протекает при Т = 250 °С, Р = 8 МПа. Средняя скорость окисления алюминиевого порошка недостаточна для создания пригодного для использования в энергетических установках реактора. Реакция (б) протекает при температуре Т = 300—350 °С, Р = 16—18 МПа. Реакция идет достаточно быстро и поддается регулированию. Продуктом реакции, помимо водорода, является порошок с размером частиц от 1 до 5 мкм, которые не слипаются. Реакция (в) протекает при температуре, превышающей 300— 350 °С, давлении Р = 20—30 МПа. Продуктом реакции, помимо водорода, является порошок, состоящий в основном из AlO , который может образовывать твердые агломераты, плохо растворимые в воде и откладывающиеся на стенках трубопроводов. Процесс трудноуправляемый и опасный. Проведенный анализ этих процессов позволил остановиться на реакции (б). Поскольку скорость реакции растет с увеличением степени дисперсности порошка, желательно иметь максимально возможную дисперсность. Освоенные отечественной промышленностью марки порошков представлены в таблице 1.6. Удельный массовый выход водорода, отнесенный к 1 кг металла, составляет, согласно приведенным уравнениям, величину, приблизительно равную 11,1 % для алюминия. Это примерно в 2—3 раза ниже аналогичных значений для лучших гидридов. Приведенные результаты свидетельствуют о том, что для транспортных установок этот метод труднореализуем вследствие неудовлетворительных массогабаритных характеристик и сложности технологической схемы установки. 5. Автономный водородный генератор для термощелочной обработки нефтегазовых скважин.Отражена хронология развития одного из направлений в «водородной энергетике», основанного на использовании прямой реакции между водными растворами и гидрореагирующими металлами применительно к решению эксплуатационных проблем нефтедобычи. Обозначены два различных подхода. Создание безопасного автономного гидрореагирующего элемента (ГРЭЛ)-генератора водорода реализовано на принципе ограничения площади взаимодействия в системе: Na-Al- H2O. Предложен критерий оценки вероятности перехода процесса взаимодействия в режим теплового взрыва. Представлен уровень реализации технических решений и утвержденной нормативно технической документации.Отражена хронология развития одного из направлений в «водородной энергетике», основанного на использовании прямой реакции между водными растворами и гидрореагирующими металлами применительно к решению эксплуатационных проблем нефтедобычи. Обозначены два различных подхода. Создание безопасного автономного гидрореагирующего элемента (ГРЭЛ)-генератора водорода реализовано на принципе ограничения площади взаимодействия в системе: Na-Al- H2O. Предложен критерий оценки вероятности перехода процесса взаимодействия в режим теплового взрыва. Представлен уровень реализации технических решений и утвержденной нормативно технической документации.

---

Смотрите также файлы

• Цель занятия закрепление знаний о философии Нового времени, формирование умений применять их. Задание Сравнительная таблица основных философских систем xviiixix вв. Отличия рационализма и эмпиризма как философских направлений.docx

• Библиотека PyGame (пайгейм).docx

• Синдром диабетической стопы.docx

• Анытама Таырыбы.docx

• Анытама Таырыбы.docx