Экологичный способ производства водорода

Проблема мирового масштаба
ТЭЦ, и почти весь транспорт используют невозобновляемое топливо, что ведёт к загрязнению атмосферы.
Когда на Земле закончатся основные виды топлива для транспорта и ТЭЦ, наступит глобальный энергетический кризис, решить его поможет альтернативное топливо – водород.

Цель проекта – показать экологичный способ производства водорода
Задачи исследования:
Собрать рабочий прототип электролизёра.
Проверить возможность работы электролизёра от аккумуляторных батарей.
Изучить на практике свойства водорода.
Ознакомиться со способами практического применения водорода.

Объект исследования – производство водорода.
Предмет исследования –использование солнечной энергии для получения водорода.
Гипотеза: При использовании солнечной энергии, процесс получения водорода электролизом воды будет происходить более экологично.

О водороде
Водород — идеальное топливо:
он является самым распространенным элементом во Вселенной
при его сгорании высвобождается большое количество энергии и образуется вода без выделения вредных газов.
В перспективе водород будет использоваться в качестве топлива
- на транспорте.
- в водородной энергетике
проблема — это производство водорода

История получения водорода
Впервые водород получил Парацельс, погружая железные опилки в серную кислоту в XVI веке.
Французский химик Антуан Лавуазье в 1783 году осуществил разложение водяного пара раскалённым железом.
Первая «электролизация» воды была осуществлена английским химиком Уильямом Николсоном 20 марта 1800 года. Через 30 лет Фарадей использовал термин «электролиз».

Современные методы производства водорода
Паровая конверсия — получение чистого водорода из природного газа путём парового риформинга. Это самый популярный способ производства водорода.
Газификация — получение горючих газов с содержанием водорода при нагреве жидкого или твёрдого топлива. Для получения водорода нужна дополнительная очистка.

В результате химической реакции щёлочи с алюминием/цинком или же при реакции железа с соляной кислотой.
Электролизом воды, при котором под действием постоянного электрического тока вода разлагается на кислород и водород. Этот способ получения водорода является наиболее перспективным.

Практическая часть
1 версия
Первый электролизёр состоял из
-двух стаканов чистой водопроводной воды
- железных электродов (сборка из 5 лезвий для канцелярского ножа. )
- солнечных батарей.
Мощность питания от солнечных батарей составляла 5Вт.
Сбор вырабатываемого газа предусмотрен не был.
Общий вид
Электроды в стакане

2 версия
Следующий прототип состоял из
-бутылки с водопроводной водой и с добавкой поваренной соли.
- электродов (единая сборка уже собиралась из 10 лезвий).
Мощность питания от АКБ составляла 10Вт.
В этой установке был предусмотрен сбор газа, но его выход был невелик. Другой проблемой стала очень быстрая коррозия электродов.
Коррозия электрода
Сборка электродов

3 версия
Была принципиально изменена конструкция электролизёра:
- электроды из 2 полос нержавеющей стали с резиновой прокладкой по периметру.
- электролит - 15% раствор калиевой щёлочи- между электродами.
- Мощность увеличена до 25вт.
- Система сбора газа также была усовершенствована. Выход газа немного увеличился.
Общий вид
Ход эксперимента

Финальная версия
Следующим этапом было
-значительное увеличение площади электродов в 14 раз - до 144 см2
- увеличение рабочего объёма в 5 раз - до 25 см3
Электролизёр состоял из 2 стальных пластин и резиновой прокладки по периметру а между ними находился электролит.
Выход газа стал достаточным создания пламени - 20 мл за одну минуту
Главные детали
Общий вид

Выводы
Во время исследования был собран и апробирован рабочий прототип электролизёра.
На практике была проверена возможность электролизёра работать от аккумуляторов, заряжаемых от солнечных батарей.
При проведении экспериментов были изучены свойства водорода, такие как: очень высокая температура горения и взрывоопасность.
Также во время исследования я ознакомился со способами практического применения водорода в промышленности и на транспорте.
Была проведена большая исследовательская работа, гипотеза подтверждена и получать водород с использованием солнечной энергии возможно и это будет более экологично .