Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Очистка воды

Наука настолько быстро развивается, что ученые уже научились разными способами получать такой химический элемент как водород. В первую очередь, это делается для хорошей альтернативы в топливе для машин в будущем, чтобы автомобили больше не заправлять бензином. «H» станет отличной альтернативой для всего, если эта сфера поднимется на более высокий уровень.

Его преимущество в экологичности!

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

На данный момент существует несколько способов по добыче этого элемента. Ниже будут рассмотрены все эти методы получения, а так же как добыть водород в домашних условиях.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Способы получения водорода

Методы получения веществ бывают промышленными и лабораторными. В промышленности их получают в больших объемах, а в лабораторных в небольших.

Электролизный метод

К промышленному методу относится электролиз воды. Электролиз, если объяснять просто — это разложение веществ под действием электрического тока. Сам процесс достаточно сложный.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Стоит знать, что такое электролиз, чтобы можно было разбираться дальше в этой теме. Это окислительно-восстановительный процесс, протекающий, который протекает на электродах (катиона и аниона), протекающий под действием электрического тока. Окислительно-восстановительный процесс предполагает, что после реакции несколько химических элементов из положительных станут отрицательными (анионами), и наоборот (катионами).

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Разобравшись со значением названия, теперь нужно понять, как получают водород! Электролиз — 1 из самых простых способов.

Берется емкость. В нее заливается сода с водой. Внутрь кладутся 2 электрических элемента. 1 должен быть анодом (плюс), а второй (минус). Затем через содовый раствор пропускается электрический ток. Под действием тока водород отправляется к катоду, а вода (Н2О) к аноду.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Восстановление водяного пара металлами

Что происходит в этом случае? Металл взаимодействует с водой при нагревании. Чтобы жидкость превратилась в пар ее нужно нагреть минимум до 100 градусов. Металл+вода = реакция замещения.  Образуется оксид и газообразный водород. Но вступать в такие реакции для образования впоследствии водорода могут далеко не все элементы металлов. Существует химическая таблица, в которой химические вещества расположены друг за другом в порядке уменьшения концентрации (слева направо). Все вещества, находящиеся после водорода (Н) не могут вступать в реакции замещения и, соответственно, не имеют возможности впоследствии образовывать газообразный водород.

Читайте также:  Плавление льда с точки зрения природы и его роль

Как получить нужный элемент?

Выделение водорода происходит следующим образом (с научной точки зрения):

Zn + H2O = ZnO + H2.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

В начале был цинк и вода. Этот металл может участвовать в реакциях, т.к. он активнее водорода (находится левее). В результате Zn вытеснил Н из Н2О, встав на его место. Водород же остался «одиноким», простым веществом, выделившись в газообразном состоянии.

Точно такой же пример можно привести с магнием:

Mg + H2O = MgO + H2.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Видео по теме:

Из метана

Метан — органическое соединение (главный компонент природного газа). При окислении метана при наличии кислорода и воды при нагревании образуется углекислый газ(2СО2) и газ-водород (6Н2). Оба газа на выходе бесцветные, не имеющие вкуса и запаха.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Такую смесь необходимо разделить на отдельные компоненты (очистить водород от примесей углекислого газа). Для этого 2СО2 пропускают через известковую воду Са(ОН)2. Углекислый газ пропускают через бесцветную жидкость. В результате образуется нерастворимый остаток карбоната кальция. Н пройдет через воду без изменений. После пропускания известковая жидкость мутнеет. Это происходит из-за остаточных явления после 2СО2.

Восстановление водяного пара коксом

Кокс — это уголь (С). При взаимодействии кокса с водяным паром (с водой при нагревании) образуется оксид угарного газа и газообразный водород. Этот метод, в первую очередь, используется для получения Н. Этот способ используется для синтеза многих других веществ. Такую реакцию называют синтез-газ, т.е. получение 2-х газообразных элементов.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Мембранная сепарация

Тоже очень интересный метод выведения газообразного неметалла. Процесс довольно простой в описании.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

СО (угарный газ), Н2О(воду) и СО2 (углекислый газ) пропускают через палладиевые решетки. Они состоят палладиево-серебряного сплава. Только 3 элемента могут пройти сквозь решетку. На выходе ученые получают 99% долгожданный водород.

Способ адсорбции

Для него в работу берутся твердые вещества (всем привычный активированный уголь). Его задача поглотить собой газовые смеси, чтобы на выходе получить Н2. Конечно, в работе также используют циклические адсорбенты (молекулярные сита), позволяющие в дальнейшем выделиться нужному веществу.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Свое название метод получил из-за адсорбентов — тех самых твердых веществ.

Взаимодействие металлов с разбавленными кислотами

Данный метод уже относится к лабораторному, т.е. на выходе уже не получится такого большого количества водорода.

Все та же реакция замещения. Металл может вступать в реакцию замещения, образуя соль кислоты и образуется газообразный Н. Отличия в том, что на место воды в химической формуле стоят кислоты (разбавленные):

Читайте также:  Флотационный метод очистки промышленных сточных вод

Zn +HCl = ZnCl + H2

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Mg + H2SO4 (серная кислота разбавленная) = MgSO4 + H2

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Чаще всего в лаборатории используют цинк и магний, поэтому именно эта химическая формула наиболее популярна.

Электролиз воды

Последний способ, которым добывают водород — электролиз воды. Реакция происходит очень просто. Вода под действием электрического тока расщепляется на отдельные простые элементы воды и водорода. Отсюда и название (электролиз):

H2O = Н2 +О2.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Это все способы получения водорода! Далее вы узнаете, как можно самостоятельно, своими руками создать настоящий прибор-генератор для получения Н2.

Добыча водорода в условиях домашнего хозяйства

Хоть получение водорода и кажется чем-то нереальным, его можно получить у себя дома на кухне. Но для этого вам понадобится электролизер. Без него никак! Ниже представлена инструкция, как его сделать!

P.S. В самом конце, когда вы уже запустите свое устройство — водород будет выделяться в воде в виде пузырьков, скапливающихся на ее поверхности!

Видео по теме:

Выбор электролизера

Электрозер — это емкость, в которую заливается содовый раствор и помещаются 2 электрода. Т.е. это основа, где в будущем будут получать водород. Для домашнего эксперимента нет смысла рассматривать сложные конструкции, требующие наличие разных инструментов, у большинства людей которых просто нет.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Также, на кухне мало у кого найдутся колбы для перемещения воды по ним, металлические крюки и прочие материалы. Поэтому ниже будет представлен способ, как можно собрать настоящий электролизер из простых инструментов, продающихся в стройматериалах. Перед началом работы ознакомьтесь с техникой безопасности!

Изготовление аппарата своими руками

Самый легкий и примитивный способ, как можно получить водород в домашних условиях — это с помощью электролиза. Чтобы создать генератор — ничего особенного не понадобится. Следуйте пошаговой инструкции.

  • Возьмите 2 болта диаметром 7 мм и 6 мм.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • В качестве электродов (катиона и аниона) используйте лезвия.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Чтобы произошло разделение электродов — нарежьте пластиковую трубку с помощью канцелярского ножа на кусочки.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Обматайте 1 часть лезвия скотчем.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Внутри, где есть отверстие в само металлическое изделие проденьте болт, предварительно закрутив на нем изолятор.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Крепко зажмите гайку болтика.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • С другой стороны лезвия точно также закрутите еще 1 болт. Возьмите пару болтиков и закрепите выходные контакты из медной проволоки к электродам.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Контакты крепко закрепите, поставив их в вертикальное положение. С помощью изоляции для проводов изолируйте медную проволоку.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

 

  • Зажгите спичку и подержите контакты с изоляцией над огнем, чтобы их стенки соединились друг с другом.
Читайте также:  Обеззараживание воды: методы (таблетки, УФ, химический), системы очистки, применение в очагах чрезвычайных ситуаций, для бассейна, в колодце

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • В крышке из-под банки проделайте 2 отверстия дрелью (наметьте карандашом, где нужны дырочки, поставив на крышку сверху концы от проволоки электрода).

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Вставьте в крышечку электроды с контактами.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Проденьте проволоку с изоляцией как можно глубже в крышку, зафиксировав и в таком виде с помощью горячего клея.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Закрутите крышку на банке. Основная часть генератора уже готова.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Просверлите в банке еще 1 отверстие для выхода водорода.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Отрежьте от медицинского шприца переднюю часть и закрепите ее на 3-ем отверстие.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Закрепите пластиковый кончик на горячий клей.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Налейте в банку воду и крепко закрутите крышку.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Возьмите еще 1 новый шприц со смещенным центром. На его верхушке просверлите отверстие.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Внутрь него проденьте тонкую трубочку.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Закройте снизу шприц заглушкой, накрепко приклеенной.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Саму деталь (водяной затвор) от генератора приклейте на скотч на банку.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Возьмите пластиковую трубку и соедините выход водорода с водяным затвором.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Далее понадобится вольтметр с «крокодилами», цепляющимися за контакты.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • При питании в 33 В начинает вырабатываться водород.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

  • Разряд можно поднять до 50 В, чтобы процесс получения водорода из воды протекал быстрее.

Добыча водорода из воды: методы и получение в домашних условиях

Теперь вы знаете, как сделать устройство для получения Н.

Но стоит помнить о технике безопасности!

Правила техники безопасности

  1. Первое правило — работайте только в резиновых перчатках. Резина является диэлектриком, т.е. веществом, который не проводит электрический ток.
  2. Второе — это захламленность места. При работе с электричеством расчистите себе место. На столе не должно находиться острых предметов, жидкостей и других ненужных вещей. Не беритесь за работу электроустройством жирными руками.
  3. При использовании дрели советуется надеть специальные очки.
  4. При просверливании в банке отверстий советуется положить баночку на толстую деревяшку, чтобы сверло не повредило стол.
  5. Ни в коем случае не проверяйте подачу тока по проводам голыми руками.
  6. Не трогайте контакты мокрыми руками.
  7. Включите электротехнику после того, как убедитесь, что она стоит в устойчивом состоянии.
  8. Кабели и провода не должны касаться оголенных контактов.
  9. Ткань и быстровоспламеняющиеся предметы старайтесь класть подальше от рабочего места, особенно, когда будете прижигать спичкой контакты и изоляцию.
  10. После работы с генератором выработки водорода выключите устройство, сняв «крокодилов» с контактов.

 

Как вам статья?

Анна Степанова
Анна Степанова
Знает все об очистке воды, ее полезных свойствах и применении. Всегда может помочь ценным советом.
Задать вопрос

Оцените статью
Сила-Воды.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector