Creăm energie din apă

Împreună salvăm Planeta

Hydrogen Expert 

Creăm energie din apă

Împreună salvăm Planeta

Hydrogen Expert 

Proprietățile fizice ale Hidrogenului

Simbol chimic – H

Numar atomic – 1

Configuratie electronica – 1s1

Greutate atomica – 1.00794

Punct de topire – -259 °C

Punct de fierbere – -253 °C

Densitate (gaz) – 0.090 g/L

Densitate (lichid) – 0.070 g/L

Potenţial de ionizare – 13.598 eV

Electro-negativitatea Pauling – 2.1

Raza ionică (H - ) – 1.54 Å

Raza van der Waal – 1.2 Å

Limita de explozie – 4 - 75%

Temperatura de aprindere – 585 °C

Andrew R. Barron , Proprietățile fizice ale hidrogenului. OpenStax CNX. 2 ianuarie 2010

Reacția metalului cu acidul

Hidrogenul este produs prin reacția metalelor foarte electropozitive cu apa și a metalelor mai puțin reactive cu acizi, de exemplu:

Această metodă a fost folosită inițial de Henry Cavendish în timpul studiilor sale care au condus la înțelegerea hidrogenului ca element.

Acesta este aparatul lui Cavendish pentru producerea de hidrogen în borcanul din stânga prin reacția unui acid puternic cu un metal și colectarea hidrogenului gazos deasupra apei în borcanul inversat din dreapta.

Aceeași metodă a fost folosită de către inventator francez Jacques Charles (1746 – 1823) pentru primul zbor al unui balon cu hidrogen la 27 August 1783. Din păcate, țărani îngroziți distrus balonul lui când a aterizat în afara Parisului.

Electroliza apei

Electroliza apei acidulate cu electrozi de platină sau oțel inoxidabil, este o cale simplă (deși consumatoare de energie) de a obține hidrogen. 

La o scară mai mare, hidroliza soluțiilor apoase calde de hidroxid de bariu poate produce hidrogen cu o puritate mai mare de 99,95%. Hidrogenul se formează și ca produs secundar în producerea de clor din electroliza soluțiilor de saramură (NaCl) în prezența unui electrod de mercur.

Amalgamul de sodiu-mercur reacţionează cu apa pentru a produce hidrogen.

Astfel, reacția generală poate fi scrisă astfel:

Cu toate acestea, această metodă este eliminată treptat din motive de poluare a mediului.

Hidroliza hidrurilor metalice reactive, cum ar fi hidrura de calciu (CaH 2) suferă hidroliza rapidă pentru a elibera hidrogen.

Această reacție este uneori folosită pentru a umfla plute de salvare și baloane meteorologice, unde un simplu și compact mijloc de generare al hidrogenului este de ajuns.

Hidrogenul ca substanță pură are următorii parametrii fizici:

- De la (-259,2°C) la (-252,76°C), hidrogenul este un lichid incolor, inodor;

- Hidrogenul lichid poate îngheța grav pielea la contact;

- În condiții normale, hidrogenul este un gaz incolor, inodor, fără gust, care este atât combustibil, cât și exploziv;

- La presiuni mari, hidrogenul formează cristale solide, asemănătoare zăpezii;

- În condiții speciale, hidrogenul este capabil să-și asume o stare metalică;

- Hidrogenul este insolubil în apă, deci poate fi obținut prin electroliza apei (descompunerea apei în oxigen și hidrogen);

- Se dizolvă bine în unele metale datorită capacității sale de a difuza prin ele;

- Hidrogenul este de 14,5 ori mai ușor decât aerul;

- Structura sa cristalină este moleculară și se descompune ușor din cauza legăturilor slabe dintre nodurile rețelei.

Sinteza hidrogenului molecular

Deși hidrogenul este cel mai abundent element din univers, în reactivitatea lui există ca și compus cu alte elemente. Astfel, hidrogenul molecular, H2 , trebuie să fie extras din alți compuși.

Mai jos îți prezentăm o selecție de metode sintetice de producere a hidrogelului.

Reformarea cu abur de carbon și hidrocarburi

Multe reacții sunt disponibile pentru producerea de hidrogen din reacția aburului cu o sursă de carbon. Alegerea reacției este ghidată de disponibilitatea materiilor prime și de puritatea dorită a hidrogenului. Cea mai simplă reacție presupune trecerea aburului peste cocs la temperaturi ridicate (1000 °C).

Cocs este un material carbonic gri, dur și poros, derivat din distilarea distructivă a cărbunelui bituminos cu conținut scăzut de cenușă și sulf. Ca alternativă la cocs, metanul poate fi utilizat la o temperatură puțin mai ridicată (1100 °C).

În fiecare caz, monoxidul de carbon format în reacție poate reacționa în continuare cu aburul în prezența unui catalizator adecvat (de obicei fier sau oxid de cobalt) pentru a genera hidrogen suplimentar.

Această reacție este cunoscută sub numele de reacție de schimbare a gazului apei și a fost descoperită de fizicianul italian Felice Fontana (1730 - 1805) în 1780.

Procesul industrial dominant pentru producția de hidrogen utilizează gaz natural sau materie primă pentru rafinărie de petrol în prezența unui catalizator de nichel la 900 °C.