Расщепление воды на кислород и водород

Новая технология расщепления воды

Разработана новая технология расщепления воды работающая от электрического потенциала пальчиковой батарейки

В самом ближайшем времени люди в разных странах получат возможность приобретать электрические автомобили от компании Toyota и других автопроизводителей , источниками энергии в которых являются водородные топливные элементы . Такие автомобили рекламируются как абсолютно экологически чистые транспортные средства , не выбрасывающие в окружающую среду никаких вредных веществ. Но на самом деле, все такие автомобили будут пока использовать водород, получаемый из природного газа, одного из видов ископаемого топлива.

Конечно, водород можно получать и другими способами, самым распространенным из которых является электролиз, расщепление воды на водород и кислород при помощи электрического тока. Но, к сожалению, такой процесс или требует использования дорогостоящих катализаторов из платины и других драгоценных металлов, или имеет отрицательный энергетический баланс, когда количество затрачиваемой на электроэнергии существенно превышает количество химической энергии, заключенной в самом водороде.

Но в скором времени такая ситуация может измениться коренным образом благодаря работе ученых из Стэнфордского университета. Группа профессора Хонгджи Дэй (Hongjie Dai) разработала достаточно недорогое устройство электролиза, которому для работы вполне достаточно электрического потенциала, создаваемого пальчиковой батарейкой типоразмера AAA. Естественно, ключевым моментом новой технологии стал новый катализатор, который не содержит ни платины, ни иридия, а состоит из соединений никеля и железа, элементов, которые находятся в изобилии на Земле.

“В течение нескольких десятилетий ученые занимались поисками дешевого эффективного катализатора, при помощи которого процесс электролиза может идти при комнатной температуре и при низком электрическом напряжении” – рассказывает профессор Дэй, – “В конце концов, нам удалось наткнуться на сложное соединение никеля и железа, которое работает столь же эффективно, как и патина. И это стало для нас полной неожиданностью”.

Основное открытие было сделано Мингом Гонгом (Ming Gong), аспирантом профессора Дэя. “Минг обнаружил никель-железное/никель-оксидное соединение, которое в роли катализатора выступает эффективней чистого никеля, чистого железа или чистых оксидов этих металлов” – рассказывает профессор Дэй, – “Это соединение очень эффективно разлагает воду на кислород и водород, хотя мы еще не полностью понимаем, какие именно процессы принимают в этом участие”

Электроды из нового катализатора достаточно стабильны, но все же они очень медленно разлагаются в течение длительного времени. Имеющиеся опытные образцы способны непрерывно работать лишь в течение нескольких дней. А для масштабного применения таких катализаторов требуется срок непрерывной работы, исчисляющийся месяцами и годами.

“Результаты наших последних исследований позволят на надеяться на получение больших сроков службы электродов из нового катализатора” – рассказывает профессор Дэй, – “И после этого нашу технологию можно будет широко использовать для прямого получения водорода при помощи энергии солнечных лучей, энергии ветра и энергии из других возобновляемых источников”.

Наступает эра свободных источников энергии [Возрождение Руси]

«Представления о природе Вселенной, если они правильные, могут стать ключом к невиданному прогрессу цивилизации, и, если они неправильные – привести к гибели и цивилизации, и жизни на Земле. » – Николай Левашов. Теория Вселенной и объективная реальность

Современная наука со скрипом признала, что она имеет некоторое представление приблизительно о 10% окружающей нас материи. Всё остальное она назвала Тёмной Материей, и делает вид, что всё обстоит прекрасно, именно так, как и должно быть. Это всё равно, что пытаться описать айсберг, не имея никакого представления о его подводной части.

Расщепление воды на кислород и водород

Разработка недорогого метода создания чистого топлива для современных ученых является, чем-то вроде поисков философского камня для алхимиков прошлого. Но если у последних, судя по ценам на золото, в конечном итоге что-то не заладилось, то первые – добиваются определенных успехов в своих работах. Одним из таких способов может служить применение солнечного света, который расщепляет воду на ее составляющие – водород и кислород, а затем отделять водород и использовать его как топливо. Но процесс расщепления воды не так уж и прост.

Двое ученых из Института молекулярной инженерии (IME) и Висконсинского университета в Мадисоне серьезно продвинулись в деле создания «зеленого» топлива, значительно улучшив эффективность ключевых процессов и предложив несколько концептуально новых инструментов, которые позволят более широко применять технологии расщепления воды с помощью солнечного света. Результаты из работы опубликованы в журнале Nature Communications.

В своем исследовании, специалист в области электронных структур и симуляторов, профессор IME Джулия Галли (Giulia Galli) и профессор химии Кьйонг-Шин Чой (Kyoung-Shin Choi) Висконсинского университета нашли способ увеличить эффективность, с которой расщепляющий воду электрод адсорбирует фотоны света и, в то же время, улучшили поток электронов от одного электрода к другому. Симуляторы позволили им понять, что происходит на атомном уровне.

«Наши результаты вдохновят других исследователей в области поисков методов улучшения нескольких процессов с помощью одного подхода, – говорит Чой. – То есть, дело не только в достижении более высокой эффективности, но и создании новой стратегии в этом направлении».

Создавая электрод, который улавливает световое излучение, ученые стремились использовать как можно больше спектров солнечного света, способных возбудить электроны и преобразовать их в структуру, которая является оптимальной для реакции расщепления. Довольно важным моментом, хотя и свойственным для несколько другой области проблемы, является необходимость обеспечения легкого перемещения электронов между электродами, создающего электрический ток. До сих пор ученым приходилось прибегать к отдельным манипуляциям для улучшения адсорбции фотонов и движения электронов в тестируемых ими материалах.

Чой со своим коллегой доктором Тэ Ву Ким (Tae Woo Kim) пришли к заключению, что если нагреть электрод, изготовленный из материала на основе ванадата висмута, до 350 градусов Цельсия в азотной среде, некоторые частицы азота войдут в соединение с основным материалом. В результате была улучшена и адсорбция фотонов, и транспортировка электронов, однако, какое влияние на это оказывает азот, оставалось невыясненным. Было решено обратиться к Галли с тем, чтобы пролить свет на вопрос с помощью ее симуляторов.

С помощью тестов Галли обнаружилось, что азот воздействует на электроды несколькими способами. Нагревание в азотной среде способствует выделению атомов кислорода из ванадата висмута, создавая «дефекты», которые улучшают перенос электронов. Но позднее ученые выяснили, что помимо дефектов, перемещению заряженных частиц способствует также и сам азот, понижая порог энергии, необходимой для начала преобразования электрода в ту структуру, которая способна расщеплять воду. Это означает, что электроды могут использовать больше солнечной энергии.

«Теперь мы понимаем, что происходит на микроскопическом уровне», – отмечает Галли. – «Так что наша концепция внедрения носовых элементов и новых дефектов в материал может быть использована в других системах, в которых требуется улучшить эффективность. Более того, ее можно применять и в отношении других материалов».

Процессы, в которых теоретики и практики тесно взаимодействуют, являются естественными для науки. Но когда сотрудничество специалистов разных областей возникает на столь раннем этапе – явление, не совсем обычное. Двое ученых «нашли друг друга» с помощью Национального научного фонда и созданного им проекта CCI Solar – инновационного центра, объединяющего специалистов различных научных отраслей в поисках решений для создания технологий расщепления воды.

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Как сделать водородный генератор

Использование водорода в качестве энергоносителя для обогрева дома – идея весьма заманчивая, ведь его теплотворная способность (33.2 кВт / м3) превышает более чем в 3 раза показатель природного газа (9.3 кВт / м3). Теоретически, чтобы извлечь горючий газ из воды с последующим сжиганием его в котле, можно использовать водородный генератор для отопления. О том, что из этого может получиться и как сделать такое устройство своими руками, будет рассказано в данной статье.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его практически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Читайте также:  Паровой котел своими руками

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее пространство электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное практическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

Важно. Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.

Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

Как изготовить генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют самые разные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но все они действуют по одному принципу. Мы предложим вашему вниманию чертеж простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

Здесь электролизер представляет собой группу металлических пластин, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже изготовлены из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для подачи газа в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и накапливать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Совет. Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но надо понимать, что производительность аппарата зависит от их площади поверхности. Чем большее число электродов удастся задействовать в процессе, тем лучше. Но при этом и потребляемый ток будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Здесь тоже есть поле для экспериментов: можно подавать на электролизер разное напряжение с помощью регулируемого блока питания.

В качестве электролизера можно применить пластиковый контейнер от водяного фильтра, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие удобно тем, что его легко герметизировать от окружающей среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный водородный генератор обладает невысокой производительностью из-за малой площади электродов.

Заключение

На данный момент не существует надежной и эффективной технологии, позволяющей реализовать водородное отопление частного дома. Те генераторы, что имеются в продаже, могут успешно применяться для обработки металлов, но не для производства горючего для котла. Попытки организовать подобный обогрев приведут к перерасходу электроэнергии, не считая затрат на оборудование.

Разрыв молекул воды и Закон сохранения энергии, какую использовать воду

В данной статье поговорим про разрыв молекул воды и Закон сохранения энергии. В конце статьи эксперимент для дома.

Нет никакого смысла изобретать установки и устройства по разложению молекул воды на водород и кислород не учитывая Закон сохранения энергии. Предполагается, что возможно создать такую установку, которая на разложение воды будет затрачивать меньшее количество энергии, чем та энергия, которая выделяется в процессе сгорания (соединения в молекулу воды). В идеале, структурно, схема разложения воды и соединение кислорода и водорода в молекулу будет иметь циклический (повторяющийся) вид.

Изначально, имеется химическое соединение – вода (H 2 O). Для её разложения на составляющие – водород (Н) и кислород (О) необходимо приложить определённое количество энергии. Практически, источником этой энергии может быть аккумуляторная батарея автомобиля. В результате разложения воды образуется газ, состоящий в основном из молекул водорода (Н) и кислорода (О). Одни, называют его «Газ Брауна», другие говорят, что выделяющийся газ, ничего не имеет общего с Газом Брауна. Думаю, нет необходимости рассуждать и доказывать, как называется этот газ, ведь это не важно, пускай этим занимаются философы.

Газ, вместо бензина поступает в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, где посредством искры от свечей системы зажигания воспламеняется. Происходит химическое соединение водорода и кислорода в воду, сопровождаемое резким выделением энергии взрыва, заставляющего двигатель работать. Вода, образованная в процессе химического соединения, выпускается из цилиндров двигателя в виде пара через выпускной коллектор.

Важным моментом является возможность повторного использования воды для процесса разложения на составляющие – водород (Н) и кислород (О), образованной в результате сгорания в двигателе. Ещё раз посмотрим на «цикл» круговорота воды и энергии. На разрыв воды, которая находится в устойчивом химическом соединении, затрачивается определённое количество энергии. В результате сгорания, наоборот выделяется определённое количество энергии. Выделяемая энергия может быть грубо рассчитана на «молекулярном» уровне. Из-за особенностей оборудования, затрачиваемую на разрыв энергию рассчитать сложнее, её проще измерить. Если пренебречь качественными характеристиками оборудования, потерями энергии на нагрев, и другими немаловажными показателями, то в результате расчётов и измерений, если они проведены правильно, окажется, что затраченная и выделенная энергии равны друг другу. Это подтверждает Закон сохранения энергии, который утверждает, что энергия никуда не пропадает и не появляется «из пустоты», она лишь переходит в другое состояние. Но мы хотим использовать воду как источник дополнительной «полезной» энергии. Откуда эта энергия вообще может взяться? Энергия тратится не только на разложение воды, но и на потери, учитывающие КПД установки по разложению и КПД двигателя. А мы хотим получить «круговорот», в котором энергии больше выделяется, чем затрачивается.

Я не привожу здесь конкретные цифры, учитывающие затраты и выработку энергии. Один из посетителей моего сайта прислал мне на Майл книгу Канарёва, за что я ему очень благодарен, в которой популярно разложены «подсчёты» энергии. Книга является очень полезной, и пара последующих статей моего сайта будет посвящена именно исследованиям Канарёва. Некоторые посетители моего сайта утверждают, что я своими статьями противоречу молекулярной физике, поэтому в своих последующих статьях я приведу на мой взгляд — основные результаты исследований молекулярщика — Канарёва, которые моей теории не противоречат, а даже наоборот подтверждают моё представление о возможности низкоамперного разложения воды.

Читайте также:  Зимняя теплица своими руками

Если считать, что вода, используемая для разложения – это самое устойчивое, конечное химическое соединение, и её химические и физические свойства такие же, как у воды, высвобождаемой в виде пара из коллектора двигателя внутреннего сгорания, то какими производительными установки по разложению не были, нет смысла пытаться получать дополнительную энергию из воды. Это противоречит Закону сохранения энергии. И тогда, все попытки использовать воду в качестве источника энергии — бесполезны, а все статьи и публикации на эту тему не более чем заблуждения людей, или просто — обман.

Любое химическое соединение при определённых условиях распадается или соединяется вновь. Условием для этого может служить физическая среда, в которой находится это соединение – температура, давление, освещённость, электрическое, или магнитное воздействие, либо наличие катализаторов, других химических веществ, или соединений. Воду можно назвать аномальным химическим соединением, обладающую свойствами, не присущими всем остальным химическим соединениям. К этим свойствам (в том числе) относятся реакции на изменения температуры, давления, электрического тока. В естественных Земных условиях, вода – устойчивое и «конечное» химическое соединение. В этих условиях имеется определённая температура, давление, отсутствует какое либо магнитное, или электрическое поле. Существует много попыток и вариантов изменить эти естественные условия для того, чтобы разложить воду. Из них, наиболее привлекательно выглядит разложение посредством воздействия электрического тока. Полярная связь атомов в молекулах воды настолько сильна, что можно пренебречь магнитным полем Земли, которое не оказывает никакого влияния на молекулы воды.

Небольшое отступление от темы:

Есть предположение определённых деятелей науки, что Пирамиды Хеопса не что иное, как огромные установки для концентрации энергии Земли, которую неизвестная нам цивилизация использовала для разложения воды. Узкие наклонные тоннели в Пирамиде, назначение которых до настоящего времени не раскрыто, могли использоваться для движения воды и газов. Вот такое «фантастическое» отступление.

Продолжим. Если воду поместить в поле мощного постоянного магнита, ничего не произойдёт, связь атомов будет по-прежнему сильнее этого поля. Электрическое поле, образованное мощным источником электрического тока, приложенное к воде посредством электродов, погруженных в воду, вызывает электролиз воды (разложение на водород и кислород). При этом, затраты энергии источника тока огромны — не сопоставимы с энергией, которую можно получить от обратного процесса соединения. Здесь и возникает задача минимизировать затраты энергии, но для этого необходимо понять как происходит процесс разрыва молекул и на чём можно «сэкономить».

Для того, чтобы верить в возможность использования воды, как источника энергии мы должны «оперировать» не только на уровне единичных молекул воды, а так же на уровне соединения большого числа молекул за счёт их взаимного притяжения и дипольного ориентирования. Мы должны учитывать межмолекулярные взаимодействия. Возникает резонный вопрос: Почему? А потому, что перед разрывом молекул необходимо их сначала сориентировать. Это, так же является ответом на вопрос «Почему в обычной электролизёрной установке используется постоянный электрический ток, а переменный – не работает?».

В соответствии с кластерной теорией, молекулы воды имеют положительные и отрицательные магнитные полюса. Вода в жидком состоянии имеет не плотную структуру, поэтому молекулы в ней, притягиваясь разноимёнными полюсами и отталкиваясь одноимёнными, взаимодействуют друг с другом, образуя кластеры. Если для воды, находящейся в жидком состоянии, представить оси координат и попытаться определить в каком направлении этих координат больше ориентированных молекул, у нас ничего не получится, потому что ориентация молекул воды без дополнительного внешнего воздействия — хаотична.

В твёрдом состоянии (состоянии льда) вода имеет структуру упорядоченных и точно ориентированных определённым образом друг относительно друга молекул. Сумма магнитных полей шести молекул H 2 O в состоянии льда в одной плоскости равна нулю, а связь с соседними «шестёрками» молекул в кристалле льда приводит к тому, что в целом, в определённом объёме (куске) льда отсутствует какая либо «общая» полярность.

Если лёд растает от повышения температуры, то многие связи молекул воды в «решётке» разрушатся и вода станет жидкой, но всё равно «разрушение» будет не полным. Большое количество связей молекул воды в «шестёрки» сохранится. Такая талая вода называется «структурированной», является полезной для всего живого, но для разложения на водород и кислород не подходит потому, что необходимо будет тратить дополнительную энергию на разрыв межмолекулярных связей, затрудняющих ориентацию молекул перед их «разрывом». Значительная потеря кластерных связей в талой воде произойдёт позже, естественным путём.

Если в воде имеются химические примеси (соли, или кислоты), то эти примеси препятствуют соединению соседних молекул воды в кластерную решётку, отнимая у структуры воды водородные и кислородные связи, чем при низких температурах нарушают «твёрдую» структуру льда. Всем известно, что растворы кислотных и щелочных электролитов не замерзают при отрицательных температурах так же, как и солёная вода. Благодаря наличию примесей, молекулы воды становятся легко ориентируемыми под действием внешнего электрического поля. Это с одной стороны хорошо, не надо тратить лишнюю энергию на полярную ориентацию, но с другой стороны это плохо, потому, что эти растворы хорошо проводят электрический ток и в результате этого, в соответствии с Законом Ома, амплитуда тока необходимая на разрыв молекул оказывается значительной. Низкое межэлектродное напряжение приводит к низкой температуре электролиза, поэтому такая вода используется в электролизёрных установках, но для «лёгкого» разложения такая вода не годится.

Какая же вода должна применяться? Вода должна иметь минимальное количество межмолекулярных связей – для «лёгкости» полярной ориентации молекул, не должна иметь химических примесей, увеличивающих её проводимость – для уменьшения тока, используемого для разрыва молекул. Практически, такой воде соответствует дистиллированная вода.

Вы можете провести простой эксперимент сами

Налейте свеже-дистиллированную воду в пластиковую бутылку. Поместите бутылку в морозильную камеру. Выдержите бутылку около двух-трёх часов. Когда Вы достанете бутылку из морозильной камеры (трясти бутылкой нельзя), Вы увидите, что вода находится в жидком состоянии. Откройте бутылку и тонкой струйкой выливайте воду на наклонную поверхность из нетеплопроводного материала (например — широкую деревянную доску). На Ваших глазах вода будет превращаться в лёд. Если в бутылке осталась вода, закройте крышку, резким движением ударьте дном бутылки о стол. Вода в бутылке резко превратится в лёд.

Эксперимент может не получиться, если дистилляция воды была произведена более пяти суток назад, некачественно, или подвергалась тряске, в результате чего, в ней появились кластерные (межмолекулярные) связи. Время выдержки в морозильной камере, зависит от самой морозильной камеры, что так же может повлиять на «чистоту» эксперимента.

Этот эксперимент подтверждает, что минимальное количество межмолекулярных связей именно в дистиллированной воде.

Ещё один важный аргумент в пользу дистиллированной воды: Если Вы видели, как работает электролизёрная установка, то знаете, что использование водопроводной (даже очищенной через фильтр) воды загрязняет электролизёр так, что без регулярной его чистки снижается эффективность электролиза, а частая чистка сложного оборудования – лишние трудозатраты, да и оборудование из-за частых сборок – разборок придёт в негодное состояние. Поэтому даже и не думайте использовать для разложения на водород и кислород водопроводную воду. Стэнли Мэйер использовал водопроводную воду только для демонстрации, чтобы показать какая «крутая» у него установка.

Чтобы понять то, к чему нам необходимо стремиться, мы должны понять физику процессов, происходящих с молекулами воды во время воздействия электрического тока. В следующей статье мы вкратце, без «заумной нагрузки на мозг» ознакомимся с теорией профессора Канарёва о строении молекул воды, кислорода и водорода.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Предложен простой способ расщепления воды на кислород и водород

Американские ученые нашли простой катализатор, позволяющий электролизом расщеплять воду на кислород и водород. Соответствующее исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Natural Academy of Sciences, кратко о нем сообщает Хьюстонский университет (США).

Читайте также:  Для чего нужны сувениры?

В качестве катализатора специалисты предлагают использовать недорогое и легкодоступное соединение — железистый метафосфат. Ученые отмечают, что данное вещество отличается, от ближайших аналогов высокой стабильностью.

Использование железистого метафосфата, по мнению специалистов, — относительно простой способ получения водорода.

Водород в настоящее время добывается главным образом паровым риформингом метана или газификацией угля. Электролиз с использованием катализаторов, между тем, считается более экологически оправданным.

Вода расщепляется электролизом (пропусканием электрического тока) или фотокатализом (использованием энергии Солнца). Прямое расщепление воды под действием солнечного света неэффективно, так как вода поглощает лишь малую часть светового спектра. Специалисты полагают, что разумнее преобразовывать солнечную энергию в электрическую, которую затем и использовать для электролиза.

Комментирование разрешено только первые 24 часа.

Комментарии(114):

Дичь №1. При электролитическом расщеплении воды потребуется не меньше энергии, чем выделится при сгорании соответствующего количества водорода в кислороде. Ты хоть залейся катализаторами. Разве что эти “катализаторы” сами не подбросят дополнительной энергии . Тогда это уже не катализатор.

Дичь №2. Нет никаких “железистых метафосфатов”. Гугл о них точно не знает. Что-то похожее – “вивианит” (“болотная железная руда”), который в воде НЕРАСТВОРИМ. И т.п.

В общем, спим дальше.

5 +0 −0Timur Davletshin07:24:20
16/05/2017
5 +0 −0D K Z06:11:28
16/05/2017
5 +0 −0Serg Koshserg07:10:31
16/05/2017
3 +0 −0Charles Montgomery Burns06:26:22
16/05/2017
3 +0 −0Charles Montgomery Burns06:26:22
16/05/2017
5 +0 −0Vlad Mal06:23:31
16/05/2017
3 +0 −0Мирон Мухаморов06:24:21
16/05/2017
2 +0 −0konstantin t06:10:19
16/05/2017
3 +0 −0Charles Montgomery Burns06:19:35
16/05/2017
0 +0 −0Relaxy Relaxy06:14:06
16/05/2017
2 +0 −0Timur Davletshin07:22:04
16/05/2017
5 +0 −0Vlad Mal06:23:31
16/05/2017
2 +0 −0Незабор Бандлов06:53:56
16/05/2017
7 +0 −0Vlad Mal06:13:20
16/05/2017

Дичь №1. При электролитическом расщеплении воды потребуется не меньше энергии, чем выделится при сгорании соответствующего количества водорода в кислороде. Ты хоть залейся катализаторами. Разве что эти “катализаторы” сами не подбросят дополнительной энергии . Тогда это уже не катализатор.

Дичь №2. Нет никаких “железистых метафосфатов”. Гугл о них точно не знает. Что-то похожее – “вивианит” (“болотная железная руда”), который в воде НЕРАСТВОРИМ. И т.п.

Расщепление воды на водород и кислород

Банк идей cегодня идей в Базе – 751

Расщепить воду на водород и кислород

Дата публикации: 06.07.

Водород как источник энергии привлекает своей экологической безопасностью. Ведь при его сжигании образуются только водяной пар. На Земле, запасы водорода в связанном состоянии в виде воды неисчерпаемы. Добыть водород из воды можно при помощи хорошо известного химического эффекта, называемого электролиз. Электрический ток разлагает воду на водород и кислород. Однако чтобы получать водород таким способом в промышленных масштабах, необходимо затратить огромное количество электроэнергии. А как можно в промышленных масштабах расщеплять воду на водород и кислород без использования электрического тока?

. Вспомним о хорошо известном биологическом эффекте биосинтеза, когда растения, без ничего , используя бесплатные ресурсы (солнечный свет, воду и углекислый газ) выделяют в окружающую среду кислород. Причём, этот кислород получается в результате расщепления воды. Может, можно подыскать подходящий биологический эффект, позволяющий расщеплять воду на водород и кислород, используя в качестве источника энергии солнечный свет?

Оказывается, что для расщепления молекул воды на водород и кислород можно использовать фотоэлектрохимический эффект. Фотоэлектрохимическая ячейка включает в себя погруженный в воду электрод, созданный на основе наночастиц природного материала гематита (разновидность оксида железа), покрытых сетью из зелёного белкового пигмента фикоцианина, содержащегося в сине-зелёных водораслях (рис.1).

Рис.1. Фрагмент фотоэлектрохимического электрода под электронным микроскопом. Красный фон – наночастицы гематита, зелёные нити – фикоцианин.

При облучении погруженного в воду поверхности этого электрода солнечным светом, электрод вырабатывает электрический ток, а электрический ток разлагает молекулы воды на водород и кислород. Полученный белковый комплекс на поверхности пластины оказался довольно стойким и не разрушался при контакте с оксидом железа в щелочной среде, на ярком свете.

Эта разработка представляет несомненный интерес в качестве возможного способа производства водородного топлива. Осталось выяснить, как наладить массовое производство этих электродов и как они будут работать в реальных условиях эксплуатации.

Ученые расщепили воду на водород и кислород, используя обычную батарейку

Ученые из Стэнфордского университета разработали необычное устройство, которое использует обычную 1,5-вольтовую батарейку, для расщепления воды на водород и кислород при комнатной температуре. Их разработка может являться дешевым и удобным способом для производства горючего для водородных автомобилей .

Расщепитель воды производится из относительно дешевых металлов, никеля и железа, через которые пропускается ток от обычной батарейки типа ААА, сообщает ресурс Gizmag.

«Нам впервые удалось расщепить воду при низком напряжении, используя недорогие металлы. Это очень важно, ведь ранее для подобных целей использовались дорогие металлы, такие как платина или иридий», говорит ведущий исследователь Hongjie Dai.

Технология имеет огромный потенциал в качестве источника питания для водородных двигателей, которые уже давно пророчат на смену бензиновым. В отличие от бензиновых двигателей, которые производят много вредных выбросов в атмосферу, в качестве побочного продукта у водородных агрегатов является вода.

Ранее водородные двигатели критиковали за их высокую стоимость, отсутствие развитой инфраструктуры и низкую энергоэффективность. Однако, по мнению исследователей из Стэнфордского университета, их изобретение может значительно исправить большинство этих недостатков.

«На протяжении многих лет ученые пытались сделать недорогие электрокатализаторы с высокой эффективностью и длительным сроком службы. Когда мы обнаружили, что никель является столь же эффективным, как и платина, это стало для нас неожиданностью», объясняет Hongjie Dai.

Катализатор из никеля и оксида никеля требует для расщепления воды значительно меньшее напряжение, по сравнению с чистым никелем или чистым оксидом никеля. Однако, как сообщают создатели, данная технология еще довольно «сырая» и не совсем готова для коммерческого использования.

В будущем ученые планируют разработать катализатор, работающий от солнечной энергии вместо батарейки. Ведь исследователи полагают, что их изобретение может существенно повлиять на производство водородных автомобилей. Кстати, напомним, что компания Toyota, планирует в следующем году представить автомобиль с двигателем, работающем на водороде .

Каким образом можно воду расщепить на водород и кислород?

kudec Гуру (4476) 6 лет назад

А в чем проблема, в малых количествах можно и два любых электрода (проводок, пластинка) вставить в воду и дать постоянное напряжение порядка 10-20 вольт.

Marat Просветленный (25772) 6 лет назад

1) Нетрудно показать, что равновесие 2H2O = 2H2 + O2 сместится в прямом направлении при температуре порядка +2000С. Недостатком термического способа является большая энергоёмкость и наличие других равновесий (с участием, например пероксида водорода).

2) Химический способ. Вода может быть как окислителем, так и восстановителем. Из воды можно выделить кислород, окислив её свободным фтором: F2 + H2O = O2 + HF. С другой строны, активный щелочной металл запросто вытеснит из воды водород: Na + H2O = H2 + NaOH (данные реакции идут при нормальных условиях).

3) Облучение паров воды лазером с использованием фемтохимических методов. Существует множество различных путей реакции с участием взаимодействующих молекул H2O. Задавая последовательность лазерных импульсов в определённой последовательности и в определённом частотном диапазоне, можно заставить систему дать в конечном итоге именно H2 и O2. Здесь положение усугубляется спиновым запретом процессов элементарного акта, но и его можно снять.

4) Электролиз жидкой воды: пропускание тока через ячейку, заполненную водой (водным раствором). Тогда на аноде будет выделяться кислород, а на катоде – водород. Легко показать, что минимальное напряжение, необходимое для этого, составляет порядка 2.2 вольт (в реальности, разумеется, больше – из-за омических потерь в водном растворе). Этот способ разложения воды на простые вещества является, пожалуй, наиболее доступным.

Ссылка на основную публикацию