Введення
Дослідження Сонця, зірок, міжзоряного простору показують, що найпоширенішим елементом Всесвіту є водень (в космосі у вигляді розжареної плазми він становить 70% маси Сонця і зірок).
За деякими розрахунками, кожну секунду в глибинах Сонця приблизно 564 млн. тонн водню в результаті термоядерного синтезу перетворюються в 560 млн. тонн гелію, а 4 млн. тонн водню перетворюються на потужне випромінювання, яке йде в космічний простір. Немає побоювань, що на Сонці незабаром вичерпаються запаси водню. Воно існує мільярди років, а запас водню в ньому достатній для того, щоб забезпечити ще стільки ж років горіння.
Людина живе в воднево-гелієвої всесвіту.
Тому водень представляє для нас дуже великий інтерес.
Вплив і користь водню в наші дні дуже велика. Практично всі відомі зараз види палива, за винятком, зрозуміло, водню, забруднюють навколишнє середу. У містах нашої країни щорічно проходить озеленення, але цього, як видно, недостатньо. У мільйони нових моделей автомобілів, які зараз випускаються, заливають таке паливо, яке випускає в атмосферу вуглекислий (СО 2 ) і чадний (СВ) гази. Дихати таким повітрям і постійно перебувати в такій атмосфері представляє дуже велику небезпеку для здоров'я. Від цього відбуваються різні захворювання, багато з яких практично не піддаються лікуванню, а вже тим більше неможливо лікувати їх, продовжуючи перебувати в можна сказати В«зараженоїВ» вихлопними газами атмосфері. Ми хочемо бути здоровими, і зрозуміло, хочемо, щоб покоління, які підуть за нами, теж не скаржилися і не страждали від постійно забруднюють повітря, а навпаки, пам'ятали і довіряли прислів'ї: В«Сонце, повітря і вода - наші кращі друзіВ».
А поки я не можу сказати, що ці слова виправдовують себе. На воду нам вже взагалі доводиться закривати очі, оскільки зараз, якщо навіть брати конкретно наш місто, відомі факти, що з кранів тече забруднена вода, і пити її ні в якому разі не можна.
Що стосується повітря, то тут на порядку денному вже багато років стоїть не менш важливе проблема. І якщо уявити, хоча б на секунду, що всі сучасні двигуни будуть працювати на екологічно чистому паливі, яким, зрозуміло, є водень, то наша планета стане на шлях, що веде до екологічного раю. Але це всі фантазії і уявлення, які, на превеликий наш жаль ще не скоро стануть реальністю.
Незважаючи на те, що наш світ наближається до екологічної кризи, всі країни, навіть ті, які в більшому ступені забруднюють своєї промисловістю навколишнє середовище, (ФРН, Японія, США, і як це не сумно - Росія) не квапляться панікувати і починати екстрену політику за її очищенню.
Скільки б ми не говорили про позитивний вплив водню, на практиці це можна побачити досить таки не часто. Але все ж розробляється безліч проектів, і метою моєї роботи з'явився не лише розповідь про самого чудовому паливі, але і про його застосуванні. Ця тема дуже актуальна, оскільки зараз жителів не тільки нашої країни, але і всього світу, хвилює проблема екології і можливі шляхи вирішення цієї проблеми.
Водень на Землі
Водень - Один з найбільш поширених елементів і на Землі. У земній корі з кожних 100 атомів 17 - атоми водню. Він становить приблизно 0,88% від маси земної кулі (включаючи атмосферу, літосферу і гідросферу). Якщо згадати, що води на земній поверхні більше
1,5 в€™ 10 18 м 3 і що масова частка водню у воді становить 11,19%, то стає ясно, що сировини для одержання водню на Землі - необмежена кількість. Водень входить в склад нафти (10,9 - 13,8%), деревини (6%), вугілля (буре вугілля - 5,5%), природного газу (25,13%). Водень входить до складу всіх тваринних і рослинних організмів. Він міститься і у вулканічних газах. Основна маса водню потрапляє в атмосферу в результаті біологічних процесів. При розкладанні в анаеробних умовах мільярдів тонн рослинних залишків у повітря виділяється значна кількість водню. Цей водень в атмосфері швидко розсіюється і дифундує у верхні шари атмосфери. Маючи малу масу, молекули водню володіють високою швидкістю дифузійного руху (вона близька до другої космічної швидкості) і, потрапляючи у верхні шари атмосфери, можуть полетіти в космічний простір. Концентрація водню в верхніх шарах атмосфери складає 1 в€™ 10 -4 %.
Що таке воднева технологія?
Під водневої технологією мається на увазі сукупність промислових методів і засобів для отримання, транспортування та зберігання водню, а також засобів і методів його безпечного використання на основі невичерпних джерел сировини та енергії.
У чому ж привабливість водню і водневої технології?
Перехід транспорту, промисловості, побуту на спалювання водню - це шлях до радикального вирішення проблеми охорони повітряного басейну від забруднення оксидами вуглецю, азоту, сірки, вуглеводнями.
Перехід на водневу технологію та використання води в якості єдиного джерела сировини для отримання водню не може змінити не тільки водного балансу планети, але і водного балансу окремих її регіонів. Так, річна енергетична потреба такої високоіндустріальное країни, як ФРН, може бути забезпечена за рахунок водню, отриманого з такої кількості води, яка відповідає 1,5% середнього стоку річки Рейн (2180 л води дають 1 тут у вигляді H 2 ). Відзначимо попутно, що на наших очах стає реальною одна з геніальних здогадок великого фантаста Жуля Верна, який вустами героя рому В«Таємничий острів В»(гл. XVII) заявляє:В« Вода - це вугілля майбутніх століть В».
Водень, що отримується з води, - один з найбільш енергонасичених носіїв енергії. Адже теплота згоряння 1 кг H 2 становить (за нижчого межі) 120 МДж/кг, у той час як теплота згоряння бензину або кращого вуглеводневої авіаційного палива - 46 - 50 МДж/кг, тобто в 2,5 рази менше 1 т водню відповідає за своїм енергетичного еквіваленту 4,1 тут, до того ж водень - легковозобновляемое паливо.
Щоб накопичити викопне пальне на нашій планеті, потрібні мільйони років, а щоб у циклі отримання та використання водню з води отримати воду, потрібні дні, тижні, а іноді години та хвилини.
Але водень як паливо і хімічна сировина володіє і рядом інших найцінніших якостей. Універсальність водню полягає в тому, що він може замінити будь-який вид пального в самих різних областях енергетики, транспорту, промисловості, в побуті. Він замінює бензин а автомобільних двигунах, гас в реактивних авіаційних двигунах, ацетилен в процесах зварювання та різання металів, природний газ для побутових та інших цілей, метан у паливних елементах, кокс у металургійних процесах (пряме відновлення руд), вуглеводні в ряді мікробіологічних процесів. Водень легко транспортується по трубах і розподіляється по дрібним споживачам, його можна отримувати і зберігати в будь-яких кількостях. У той же час водень - сировина для ряду найважливіших хімічних синтезів (аміаку, метанолу, гідразину), для отримання синтетичних вуглеводнів.
Як і з чого в даний час отримують водень?
У розпорядженні сучасних технологів є сотні технічних методів отримання водневого палива, вуглеводневих газів, рідких вуглеводнів, води. Вибір того чи іншого методу диктується економічними міркуваннями, наявністю відповідних сировинних і енергетичних ресурсів. У різних країнах можуть бути різні ситуації. Наприклад, в країнах, де є дешева надлишкова електроенергія, вироблювана на гідроелектростанціях, можна отримувати водень електролізом води (Норвегія); де багато твердого палива та дороги вуглеводні, можна отримувати водень газифікацією твердого палива (Китай); де дешева нафта, можна отримувати водень із рідких вуглеводнів (Близький Схід). Однак більше всього водню отримують в даний час з вуглеводневих газів конверсією метану і його гомологів (США, Росія).
У п...
