2022中考化學(xué)氫氣工業(yè)制作法

氫氣工業(yè)制作法

①水煤氣法(主要成分CO和H2，C+H2O=高溫=CO+H2)

②電解水的方法制氫氣

③電解飽和食鹽水(2NaCl+2H2O=通電=2NaOH+H2↑+Cl2↑)[5]

原始制作法

原始氫氣是宇宙大爆炸由原始粒子形成的氫氣，大部分分布在宇宙空間內(nèi)和大的星球中，是恒星的核燃料，是組成宇宙中各種元素及物質(zhì)的初始物質(zhì)。地球上沒有原始氫氣因為地球的引力束縛不了它。只有它的化合物。

人造氫氣生產(chǎn)方法

可分為以下幾種

啟普發(fā)生器制氫氣

啟普發(fā)生器制氫氣

⒈ 工業(yè)氫氣生產(chǎn)方法：

⑴由煤和水生產(chǎn)氫氣(生產(chǎn)設(shè)備煤氣發(fā)生設(shè)備，變壓吸附設(shè)備)

將水蒸氣通過熾熱的炭層：C+H2O(g)=高溫=CO+H2(水煤氣)，再低溫分離

⑵由裂化石油氣生產(chǎn)(生產(chǎn)設(shè)備裂化設(shè)備，變壓吸附設(shè)備，脫碳設(shè)備)

CH4=高溫催化劑=C+2H2

⑶電解水生產(chǎn)(生產(chǎn)設(shè)備電解槽設(shè)備)

⑷工業(yè)廢氣。

⒉民用氫氣生產(chǎn)方法：

⑴氨分解(生產(chǎn)設(shè)備汽化爐，分解爐，變壓吸附設(shè)備)

⑵由活潑金屬與酸(生產(chǎn)設(shè)備不銹鋼或玻璃容器設(shè)備)

(3)強堿與鋁或硅(生產(chǎn)設(shè)備充氫氣球機設(shè)備)一般生產(chǎn)氫氣球都用此方法。

Si+2NaOH+H2O=加熱=Na2SiO3+2H2↑

(4)甲醇裂解(生產(chǎn)設(shè)備導(dǎo)熱油爐，甲醇汽化裂解設(shè)備，變壓吸附裝置)一般用氫氣量較大化工廠均用此方法。

CH3OH=高溫催化=2H2↑+CO↑，低溫分離

⒊試驗室氫氣生產(chǎn)方法：

硫酸與鋅粒(生產(chǎn)設(shè)備：啟普發(fā)生器)

4.其他

(1)由重水電解。

(2)由液氫低溫精鎦。[6]

工業(yè)制法

一、電解水制氫 多采用鐵為陰極面，鎳為陽極面的串聯(lián)電解槽(外形似壓濾機)來電解苛性鉀或苛性鈉的水溶液。陽極出氧氣，陰極出氫氣。該方法成本較高，但產(chǎn)品純度大，可直接生產(chǎn)99.7%以上純度的氫氣。這種純度的氫氣常供：①電子、儀器、儀表工業(yè)中用的還原劑、保護氣和對坡莫合金的熱處理等，②粉末冶金工業(yè)中制鎢、鉬、硬質(zhì)合金等用的還原劑，③制取多晶硅、鍺等半導(dǎo)體原材料，④油脂氫化，⑤雙氫內(nèi)冷發(fā)電機中的冷卻氣等。像北京電子管廠和科學(xué)院氣體廠就用水電解法制氫。利用電解飽和食鹽水產(chǎn)生氫氣

如2NaCl+2H2O=電解=2NaOH+Cl2↑+H2↑

二、水煤氣法制氫 氣用無煙煤或焦炭為原料與水蒸氣在高溫時反應(yīng)而得水煤氣(C+H2O→CO+H2—熱)。凈化后再使它與水蒸氣一起通過觸媒令其中的CO轉(zhuǎn)化成CO2(CO+H2O→CO2+H2)可得含氫量在80%以上的氣體，再壓入水中以溶去CO2，再通過含氨蟻酸亞銅(或含氨乙酸亞銅)溶液中除去殘存的CO而得較純氫氣，這種方法制氫成本較低產(chǎn)量很大，設(shè)備較多，在合成氨廠多用此法。有的還把CO與H2合成甲醇，還有少數(shù)地方用80%氫的不太純的氣體供人造液體燃料用。像北京化工實驗廠和許多地方的小氮肥廠多用此法。

三、由石油熱裂的合成氣和天然氣制氫 石油熱裂副產(chǎn)的氫氣產(chǎn)量很大，常用于汽油加氫，石油化工和化肥廠所需的氫氣，這種制氫方法在世界上很多國家都采用，在中國的石油化工基地如在慶化肥廠，渤海油田的石油化工基地等都用這方法制氫氣 也在有些地方采用(如美國的Bay、way和Batan Rougo加氫工廠等)。

四、焦爐煤氣冷凍制氫 把經(jīng)初步提凈的焦爐氣冷凍加壓，使其他氣體液化而剩下氫氣。此法在少數(shù)地方采用(如前蘇聯(lián)的Ke Mepobo工廠)。

五、電解食鹽水的副產(chǎn)氫 在氯堿工業(yè)中副產(chǎn)多量較純氫氣，除供合成鹽酸外還有剩余，也可經(jīng)提純生產(chǎn)普氫或純氫。像化工二廠用的氫氣就是電解鹽水的副產(chǎn)。

利用電解飽和食鹽水產(chǎn)生氫氣：如2NaCl+2H2O=電解=2NaOH+Cl2↑+H2↑

六、釀造工業(yè)副產(chǎn)

用玉米發(fā)酵丙酮、丁醇時，發(fā)酵罐的廢氣中有1/3以上的氫氣，經(jīng)多次提純后可生產(chǎn)普氫(97%以上)，把普氫通過用液氮冷卻到—100℃以下的硅膠列管中則進一步除去雜質(zhì)(如少量N2)可制取純氫(99.99%以上)，像北京釀酒廠就生產(chǎn)這種副產(chǎn)氫，用來燒制石英制品和供外單位用。

七、鐵與水蒸氣反應(yīng)制氫

3Fe+4H2O=高溫=Fe3O4+4H2

但品質(zhì)較差，此系較陳舊的方法現(xiàn)已基本淘汰

八、金屬鎂和水的反應(yīng)制氫

Mg+H20--->Mg(oH)2+H2

通過某些礦物質(zhì)的參與，鎂會在冷水中緩慢均衡地反應(yīng)，并生成豐富的氫氣。

其他

工業(yè)上用水和紅熱的碳反應(yīng)

C+H2O=高溫=CO+H2

制取氫氣的新方法

盛有氫氣的集氣瓶的放置方法

盛有氫氣的集氣瓶的放置方法

1.用氧化亞銅作催化劑并用紫外線照射從水中制取氫氣。

2.用新型的鉬的化合物做催化劑從水中制取氫氣。

3.用光催化劑反應(yīng)和超聲波照射把水完全分解的方法。

4.陶瓷跟水反應(yīng)制取氫氣。

5.生物質(zhì)快速裂解油制取氫氣。

6.從微生物中提取的酶制氫氣。

7.用細菌制取氫氣。

8.用綠藻生產(chǎn)氫氣。

9.有機廢水發(fā)酵法生物制氫氣。

10.利用太陽能從生物質(zhì)和水中制取氫氣。

利用太陽能從生物質(zhì)和水中制取氫氣是最佳的制取氫氣的方法。理由是太陽能能量巨大、取之不盡、用之不竭、而且清潔、無污染、不需要開采、運輸。怎樣制取氫氣的成本就大大降低。

11.用二氧化鈦作催化劑，在激光的照射下，讓水分解成氫氣和氧氣.

12.硼和水蒸氣在高溫下反應(yīng)制取氫氣，化學(xué)方程式為2B+6H2O=高溫=2H3BO3+3H2

新型制氫

氫作為一種清潔能源已被廣泛重視，并普遍作為燃料電池的動力源，然而制取氫的傳統(tǒng)方法成本高，技術(shù)復(fù)雜。美國研究人員日前開發(fā)出一種利用木屑或農(nóng)業(yè)廢棄物的纖維素制取氫的技術(shù)，有望解決氫制取費用高的難題。

來自美國弗吉尼亞理工大學(xué)、橡樹嶺國家實驗室等機構(gòu)的研究人員發(fā)表報告說，他們把14種酶、1種輔酶、纖維素原料和加熱到32攝氏度左右的水混合，制造出純度足以驅(qū)動燃料電池的氫氣。

研究人員說，他們的“一鍋燴”過程有不少進步，比如采用與眾不同的酶混合物，還提高了氫氣的生成速度。此外，除了把纖維素中分解出的糖轉(zhuǎn)化為化學(xué)能量外，這一過程還可產(chǎn)出高質(zhì)量的氫。

研究人員說，他們主要使用從木屑中分解的纖維素原料制取氫，不過也可以使用稻草、廢棄的莊稼稈等。木屑或農(nóng)業(yè)廢棄物資源非常豐富，利用它們制取氫，不僅可降低制造成本，而且將大大擴大生產(chǎn)氫的原料資源。

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