Otrzymywanie wodoru M

Podobne dokumenty
Jacek Jaros Politechnika Częstochowska. Temat: Wodór, współczesny nośnik energii

Najbardziej rozpowszechniony pierwiastek we Wszechświecie, Stanowi główny składnik budujący gwiazdy,

1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej?

Test kompetencji z chemii do liceum. Grupa A.

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo Paliwowe PEM

Temat 2: Nazewnictwo związków chemicznych. Otrzymywanie i właściwości tlenków

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

Przemiany substancji

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

Inżynieria procesów przetwórstwa węgla, zima 15/16

Nazwy pierwiastków: ...

1. Określ, w którą stronę przesunie się równowaga reakcji syntezy pary wodnej z pierwiastków przy zwiększeniu objętości zbiornika reakcyjnego:

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 6 marca 2015 r. zawody III stopnia (wojewódzkie)

PODSTAWOWE POJĘCIA I PRAWA CHEMICZNE

Zadanie 4. Mrówczan metylu ma taki sam wzór sumaryczny jak: A. octan etylu. C. kwas mrówkowy. B. octan metylu. D. kwas octowy.

TERMOCHEMIA SPALANIA

Szanowne koleżanki i koledzy nauczyciele chemii!

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2014/2015

Powtórzenie wiadomości z kl. I

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2010/2011

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

TERMOCHEMIA SPALANIA


WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

Energia słoneczna i cieplna biosfery Pojęcia podstawowe

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 16 stycznia 2015 r. zawody II stopnia (rejonowe)

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki prądowo- napięciowej elektrolizera typu PEM,

Woda. Najpospolitsza czy najbardziej niezwykła substancja Świata?

XXIX Regionalny Konkurs dla uczniów I klas liceum i technikum RANDKA Z CHEMIĄ WERSJA A

MARATON WIEDZY CHEMIA CZ. II

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 13 stycznia 2017 r. zawody II stopnia (rejonowe)

V KONKURS CHEMICZNY 23.X. 2007r. DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO Etap I czas trwania: 90 min Nazwa szkoły

Dwutlenek węgla. pożyteczny czy szkodliwy?

ZADANIA Z CHEMII Efekty energetyczne reakcji chemicznej - prawo Hessa

Bezemisyjna energetyka węglowa

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Magazynowanie wodoru. Wizja? Konieczność? Możliwości?

Wymagania przedmiotowe do podstawy programowej - chemia klasa 7

MATERIAŁY POMOCNICZE 1 GDYBY MATURA 2002 BYŁA DZISIAJ CHEMIA ZESTAW EGZAMINACYJNY PIERWSZY ARKUSZ EGZAMINACYJNY I

Ogniwo paliwowe typu PEM (ang. PEM-FC)

Metoda Elementów Skooczonych

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

Akademickie Centrum Czystej Energii. Ogniwo paliwowe

Maksymalna liczba punktów: 40. Czas rozwiązywania zadań: 90 minut.

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW 2017/2018. Eliminacje szkolne

VII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2014/2015

Instrukcja dla uczestnika

2. Oblicz gęstość pary wodnej w normalnej temperaturze wrzenia wody. (Odp. 0,588 kg/m 3 )

Materiały i tworzywa pochodzenia naturalnego

Kierunki badań nad wytwarzaniem i dystrybucją wodoru jako nośnika energii

Termochemia elementy termodynamiki

Węglowodory poziom podstawowy

KONKURS PRZEDMIOTOWY CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

11) Stan energetyczny elektronu w atomie kwantowanym jest zespołem : a dwóch liczb kwantowych b + czterech liczb kwantowych c nie jest kwantowany

Chemia. 3. Która z wymienionych substancji jest pierwiastkiem? A Powietrze. B Dwutlenek węgla. C Tlen. D Tlenek magnezu.

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

Realizacja wymagań szczegółowych podstawy programowej w poszczególnych tematach podręcznika Chemia Nowej Ery dla klasy siódmej szkoły podstawowej

Wewnętrzna budowa materii

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

Realizacja wymagań szczegółowych podstawy programowej z chemii dla klasy siódmej szkoły podstawowej

Układ zgazowania RDF

Litowce i berylowce- lekcja powtórzeniowa, doświadczalna.

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

XIV Konkurs Chemiczny dla uczniów gimnazjum województwa świętokrzyskiego. II Etap - 18 stycznia 2016

XXI Regionalny Konkurs Młody Chemik FINAŁ część I

Zadania dodatkowe z konwersatorium z podstaw chemii Semestr letni, rok akademicki 2012/2013

Zadania dodatkowe z konwersatorium z podstaw chemii Semestr zimowy, rok akademicki 2018//2019 Część II Gazy.

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII... DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje wojewódzkie

STAN OBECNY I PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA OGNIW PALIWOWYCH

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

CHEMIA I GIMNAZJUM WYMAGANIA PODSTAWOWE

Wodorotlenki. n to liczba grup wodorotlenowych w cząsteczce wodorotlenku (równa wartościowości M)

Wybrane procesy oparte na gazie syntezowym

Powstawanie żelazianu(vi) sodu przebiega zgodnie z równaniem: Ponieważ termiczny rozkład kwasu borowego(iii) zachodzi zgodnie z równaniem:

Pochodne węglowodorów

CHEMIA kl. I. Nauczyciel mgr Ewa Doroszuk. Wymagania edukacyjne (obowiązkowe i formalne):

Liczba cząsteczek w 1 molu. Liczba atomów w 1 molu. Masa molowa M

KONKURS CHEMICZNY ROK PRZED MATURĄ

BADANIE WYNIKÓW NAUCZANIA Z CHEMII KLASA I GIMNAZJUM. PYTANIA ZAMKNIĘTE.

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW SZKOŁY PODSTAWOWEJ ROK SZKOLNY 2018/2019 ETAP REJONOWY

Praca objętościowa - pv (wymiana energii na sposób pracy) Ciepło reakcji Q (wymiana energii na sposób ciepła) Energia wewnętrzna

Reakcje chemiczne. Typ reakcji Schemat Przykłady Reakcja syntezy

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2017/2018 STOPIEŃ WOJEWÓDZKI 9 MARCA 2018 R.

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

Chemia Szkoła podstawowa

X Jubileuszowy Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2017/2018. ETAP II r. Godz

Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk Wysokotemperaturowe zgazowanie biomasy odpadowej

Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu - reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne, szybkość reakcji chemicznych

TEST NA EGZAMIN POPRAWKOWY Z CHEMII DLA UCZNIA KLASY II GIMNAZJUM

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) Sposób wytwarzania gazu syntezowego

DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW W ROKU SZKOLNYM 2017/2018 STOPIEŃ REJONOWY R.

Urządzenie do rozkładu termicznego odpadów organicznych WGW-8 EU

Transkrypt:

Otrzymywanie wodoru M

Własności wodoru Wodór to najlżejszy pierwiastek świata, składa się on tylko z 1 protonu i krążącego wokół niego elektronu. W stanie wolnym występuje jako cząsteczka dwuatomowa H2. Gęstość wodoru: gazowego (273 K, 1013 hpa) wynosi 90 g/m 3, ciekłego 70,8 kg/m 3, krystalicznego 88 kg/m 3. Wizualizacja wodoru Jest on więc najlżejszym pierwiastkiem w każdym stanie skupienia. Z drugiej strony wartość opałowa wodoru jest bardzo wysoka i wynosi 120 MJ/kg (dla przykładu - węgiel 25 MJ/kg, benzyna 47 MJ/kg).

Własności wodoru Własności fizyczne wodoru Stan skupienia gazowy Gęstość 0,0899 kg/m3 Barwa bezbarwny Zapach bez zapachu Temperatura topnienia -259,13 st. Celsjusza Temperatura wrzenia -252,88 st. Celsjusza Temperatura krytyczna -239,9 st. Celsjusza Ciśnienie krytyczne 1,3 MPa Ciepło parowania 0,44936 kj/mol Ciepło topnienia 0,05868 kj/mol Ciśnienie pary nasyconej 209 Pa (23 K) Prędkość dźwięku 1270 m/s (298,15 K)

Sposoby produkcji wodoru z OZE Główne procesy biorące udział w bezpośredniej produkcji wodoru z odnawialnych źródeł energii

Sposoby produkcji wodoru z Innych paliw i OZE Reforming węglowodorów parą wodna Gazyfikacja: - węgla i koksu - biomasy Dysocjacja termiczna Elektroliza Fotoelektroliza Procesy biologiczne - fermentacja mikroorganizmów - fotosynteza glonów algae

Reforming węglowodorów parą wodną Metoda ta polega na reakcji węglowodorów w obecności katalizatora z parą wodną w temperaturach 700-1000 0 C przy ciśnieniach rzędu 3-25 bara. Jako surowce mogą być używane: metan, metanol, propan - butan, lub gaz ziemny. W przypadku metanu, reakcja ma postać: CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 następnie z gazu syntezowego w konwertorze (złożonego z tlenku węgla i wodoru) w wyniku reakcji tlenku węgla z parą wodną uzyskuje się dalszy wzrost H 2 CO + H2 O CO2 + H2

Węgla Jest to najstarsza metoda produkcji wodoru. Reakcja ma postać C + H 2 O CO + H 2 Metoda ta polega na podgrzaniu węgla do temp. około 900 0 C,w której to węgiel zamienia się w gaz i następnie jest mieszany z parą wodną w obecności katalizatora, najczęściej niklu. Biomasy Gazyfikacja Proces jest podobny do reformingu węglowodorów. Pod wpływem wysokiej temperatury z biomasy otrzymuje się gaz który w obecności pary wodnej ulega rozkładowi. Dwutlenek węgla będący produktem ubocznym jest absorbowany przez rośliny z których pochodzi biomasa.

Dysocjacja termiczna Metoda ta polega na podgrzewaniu węglowodorów bez dostępu tlenu do wysokiej temperatury co prowadzi do rozpadu ich na atomy węgla i wodoru. Proces ten produkuje wodór bez dwutlenku węgla, który jest szkodliwym gazem cieplarnianym. Rekcja z wykorzystaniem metanu ma postać: CH 4 C + 2H 2

Elektroliza Metoda ta pozwala na otrzymanie wodoru najwyższej czystości, przekraczającej 99,9% i polega na rozbiciu cząsteczki wody (H 2 O) na dwa składowe elementy wodór (H 2 ) i tlen (O 2 ) poprzez dostarczenie energii elektrycznej 4OH - O + 2H 2 O + 4e - (anoda) 4H 2 O + 4e - 2H 2 + 4OH - (katoda) 2H 2 O 2H 2 + O 2 (ogólnie)

Fotoelektroliza Proces ten zachodzi w układzie przypominającym ogniwo fotowoltaiczne zanurzone w wodzie, w którym promienie świetlne pobudzają półprzewodnik do rozszczepienia cząsteczek wody. Ogniwo fotoelektryczne w połączeniu z katalizatorem działa jak elektrolizer. Fotosynteza Pierwszym stopniem fotosyntezy jest biologiczna elektroliza. Zachodzi ona w komórce podczas absorpcji światła przez chlorofil. Enzymy używają tej energii do podziału cząsteczki wody na tlen i wodór, by następnie tlen wykorzystać w dalszych procesach biologicznych a wodór połączyć w węglowodór. Niektóre organizmy w procesie fotosyntezy zamiast uwalniać węglowodór uwalniają czysty wodór. W technologii produkcji wodoru wykorzystuje się glony: - niebiesko zielone algi - zielone algi

W laboratorium można go otrzymać na kilka sposobów: Elektroliza wodnego roztworu soli lub wodorotlenku metalu alkaicznego bądź wody: 2H2O 2H2 +O2 Reakcja metalu z kwasem, np. Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 Spalanie magnezu w parze wodnej: Mg + H2O MgO + H2 Reakcja metalu amfoterycznego z roztworem zasady, np. 2Al + 2NaOH + 6H2O 2Na[Al(OH)4] + 3H2

Produkcja wodoru z energii jądrowej reaktor HTTR: HTTR reaktor to chłodzony helem pod wysokim ciśnieniem reaktor, temperatura chłodziwa 950 stopni). Ciepło odebrane z reaktora jest wykorzystywane w procesie reformingu metanu SMR (890 stopni), produktem czego jest mieszanina gazowa z wodoru i tlenku węgla.

Reakcja reformingu jest silnie endotermiczna. Parowy reforming gazu ziemnego przebiega zazwyczaj w dwóch etapach. Etap pierwszy nazywa się pierwszym reformingiem (primary reforming) i jest prowadzony w rurach wypełnionych katalizatorem niklowym, osadzonym na nośniku glinowym. Ciepło potrzebne do procesu podawane jest przez ścianki rur ogrzewanych od zewnątrz przez spalanie innej porcji gazu ziemnego CH4 + H2O = CO + 3H2-206 kj/mol

Korzyści z HTTR-SMR:

+ najbardziej znana efektywna metoda produkcji wodoru, + znana technologia, + niskie koszty produkcji, - zależna od paliw kopalnych, - emituje CO2, - instalacja do reformingu musi znajdować się blisko reaktora.

+ przyjazna środowisku - wymaga prądu elektrycznego, - wysokie koszty produkcji Reaktor AHTR -reaktor modułowy, który wykorzystuje paliwo kulkowe, chłodzony solami fluorkowymi. Pracuje przy niższym ciśnieniu i temperaturze niż HTTR.

Proces IS + wysoka sprawność + niskie koszty produkcji + przyjazna środowisku + niezależna od paliw kopalnych - wciąż znajduje w początkowej fazie rozwoju - Instalacja produkcji wodoru musi być ulokowana blisko reaktora

Pod wpływem wysokiej temperatury (800-1000 C) oraz niskiego ciśnienia kwas siarkowy rozpada się na wodę, dwutlenek siarki oraz tlen, reakcja endotermiczna. H 2 SO 4 ==> H 2 O + SO 2 + 1/2O 2 W procesie IS, jod łączy się z SO2 i wodą, produkują jodowodór oraz kwas siarkowy. Reakcja ta zwana reakcją Bunsena jest egzotermiczna, zachodząca w niskiej temperaturze (120 C). I 2 + SO 2 + 2H 2 O ==> 2HI + H 2 SO 4 Jodowodór dysocjuje na wodór i jod w temperaturze ok. 350 C, endotermicznie. Reakcja ta pozwala uzyskać wodór pod wysokim ciśnieniem. 2HI ==> H 2 + I 2 Reakcja cyklu: H 2 O ==> H 2 + 1/2O 2 Wszystkie reagenty, za wyjątkiem wody są utylizowane, brak odpadów

Zalety wodoru Wysoka sprawność energetyczna wykorzystania wodoru Zapewnienie stałości ciepła i temperatury spalania Wodór jest doskonałym nośnikiem energii Wodór nigdy się nie skończy Spalanie wodoru nie powoduje emisji szkodliwych substancji Można go produkować w dowolnym miejscu na Ziemi Znane sa właściwości wodoru Technologie wodorowe są już dostępne Produkcja wodoru może odbywać się z pominięciem szkodliwych emisji

Dziękuję za uwagę M