Produción de hidróxeno

O hidróxeno é amplamente utilizado nunha variedade de industrias: na síntese de cloruro de hidróxeno, o amoníaco (amoníaco tamén se usa para a produción de fertilizantes de nitróxeno), na produción de anilina e pintura, cando se recupera a partir de metais non férreos. Na industria alimentaria, úsase para producir substitutos de graxa animal (margarinas). En relación co tema anteriormente mencionado está a produción de hidróxeno en condicións industriais.

Este gas é considerado como un operador enerxético futuro porque é renovable e non emite "CO 2 de gases de efecto invernadoiro" durante a combustión, dá unha gran cantidade de enerxía por peso unitario no proceso de combustión e converteuse fácilmente en electricidade de células de combustible.

En condicións de laboratorio, a maioría das veces, o hidróxeno obtense por redución por metais, que están á esquerda na serie electroquímica de tensións, a partir de auga e ácidos:
Zn + 1HCl = ZnCl₂ + H₂ ↑: ΔH <0
2Na + 2HOH = 2NaOH + H₂ ↑: ΔH <0.

Na industria, a produción de hidróxeno ocorre principalmente procesando gases naturais e asociados.

1. Conversión de metano. O proceso consiste na interacción de metano con vapor de auga a 800 - 900 ° C: CH₄ + H₂O = CO ↑ + 3H₂ ↑; ΔH> 0. Ademais, utilízase o proceso de oxidación parcial de hidrocarburos con osíxeno en presenza de vapor de auga: 3CH₄ + O₂ + H₂O = 3CO + 7 H . Estes métodos acabarán por perder a súa importancia, xa que as reservas de hidrocarburos están esgotadas.

2. O biohidrógeno pode obterse a partir de algas mariñas nun biorreactor. A finais de 1990, descubriuse que se as algas estaban privadas de xofre, cambiarían de produción de osíxeno, isto é, a fotosíntese normal á produción de hidróxeno. O biohidrógeno tamén se pode producir en biorreactores, utilizando, ademais de algas, residuos domésticos. O proceso é debido a bacterias que absorben o hidrocarburo e producen hidróxeno e CO2.

3. Refrixeración profunda do gas do forno de coque. Durante o proceso de coque de carbón, obtéronse tres fraccións: coque sólido, carburo de carbón líquido e gasoso, que contén, ademais de hidrocarburos, o hidróxeno molecular (aproximadamente o 60%). Esta fracción está suxeita a arrefriamento súper profundo despois de ser tratada cunha substancia especial, o que fai posible separar o hidróxeno das impurezas.

4. A produción de hidróxeno a partir da auga mediante a electrólise é o método que dá o hidróxeno máis puro: 2H₂O → electrólise → 2H₂ + O.

5. Conversión de carbono. En primeiro lugar, prodúcese un gas de auga, cando o vapor de auga pasa a través dun coque quente: C + H₂O = CO ↑ + H₂ ↑; ΔH> 0, que se pasa a continuación nunha mestura con vapor de auga sobre un catalizador quentado a 400 ± 500 ° C con Fe₂O . Hai interacción de monóxido de carbono (II) e vapor de auga: CO + H₂O + (H₂) = CO₂ + 2H₂ ↑; ΔH> 0.

6. Produción de hidróxeno por conversión de monóxido de carbono (CO), baseada nunha reacción única usando bacterias fotosintéticas roxas (microorganismos unicelulares dunha peculiar cor vermella ou rosa que está asociado coa presenza de pigmentos fotosintéticos). Estas bacterias secretan o hidróxeno como resultado da reacción de conversión: CO + H₂O → CO₂ + H .

A formación do hidróxeno provén da auga, a reacción non require altas temperaturas e iluminación. O proceso ten lugar a temperatura ambiente na escuridade.

Unha importante importancia industrial nos nosos días é a evolución do hidróxeno a partir dos gases formados durante o procesamento do petróleo.

Non obstante, moitos non saben que é posible producir hidróxeno na casa. Para estes efectos, pódese usar a reacción dunha solución de álcali e aluminio. Tome unha botella de vidro de medio litro, un tapón cun burato, un tubo de gas, 10 g de sulfato de cobre, 20 g de sal, 10 g de aluminio, 200 g de auga, un globo.

Preparamos unha solución de sulfato de cobre: para 100 g de auga engadimos 10 g de sulfato de cobre.

Preparamos a salmoira: por 100 g de auga engadimos 20 g de sal.

As solucións son mixtas. Engade a mestura resultante ao aluminio. Despois de que a suspensión branca apareza na botella, unimos unha bola ao tubo e enchemos con hidróxeno evolucionado.

Preste atención! Esta experiencia debería realizarse só ao aire libre. É necesario controlar a temperatura, xa que a reacción ocorre coa liberación de calor e pode saír do control.

Tamén hai que recordar que o hidróxeno, se se mestura con aire, forma unha mestura explosiva, que se denomina gas de chorreo (dúas partes de hidróxeno e unha parte de osíxeno). Se esa mestura estea prendida, explotará.