Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 249
Текст из файла (страница 249)
использован как топливо во многих хим. и металлургич. процессах, а также в авиации и автотранспорте как самостоятельное топливо, так и в виде добавок к моторным топливам. Перспективно использование Нз для перелачи энергии т. наз. хим, способами. По одному из них смесь Нз с СО, полученная на первой ступени каталитич. конверсии метана, передается к потребителю по трубопроводу и поступает в аппарат-метанатор, в к-ром осуществляется обратная зкзотермич. р-ция: ЗН» + СО СН» + Н О.
Выделяемое тепло м, б, использовано для бытового и йром, теплоснабжения, а пара-газовая смесь возвращается обратно в цикл для конверсии метана. Традиц. способы получения Н, (см. Водород)для В,э, экономически не выгодны. Для нужд В.э. предполагается усовершенствовать традиц.
методы н разработать новые, нетрадиционные, используя ядерную и солнечную энергию. Предлагаемое усовершенствование осн, трапиц, метода получения Нз-каталитич, конверсии прнр. газа и газов нефтепереработки-заключается в том, что процесс проводят в кипящем слое катализатора, тепло подводят от высокотемпературного ядерного газоохлаждаемого реактора (ВТГР).
Применение этого метода позволит более чем в 10 раз увеличить объемную скорость процесса, снизить т-ру в хим. реакторе на 150'С, уменьшить затраты на произ-во Нз на 20 — 25; . Однако ВТГР, обеспечивающие высокие т-ры теплоносителя (ок. 1000'С), пока находятся в стадии разработок. Др. вариант получения Н,-водно-щелочной электролиз под давлением с использованием дешевой разгрузочной электроэнергии, вырабатываемой в ночное время атомной электростанцией.
Расход электроэнергии на получение 1 мв Н, составляет 4,3-4,7 кВт.ч (по обычному способу 5,1-5,6 кВт ч), напряжение на ячейке 1,7-2,0 В ири плотности тока'3-5 кА/мз и давлении в электролизере до 3 МПа. Использование установок по получению Н, в ночное время на атомных электростанциях позволит регулировать график их суточной нагрузки и снизить себестоимость Нз. Полученный Н, может направляться на нужды промсти либо использоваться как таллина на электростанции для выработки дополнит. электроэнергии в дневное время. Ниже описаны предлагаемые нетрадиц. методы получения Нз.
Электролиз воды с использованием в кач-ве электролита расплава щелочи (т. наз. Расплавнощелочной злектролиз), твердого полимера (твердополимерный, или ТП- электролиз), керамики на основе 2гОз (высокотемпературный, или ВТ-электролиз) требует затрат электроэнергии на 30-40;~ меньше, чем традиц. способ. При расплавнощелочном электролизе концентрация воды в электролите составляет 0,5-2,0;» по массе(иногда 4;,'), давление атмосферное, т-ра определяется выбором щелочи.
Использование твердых электролитов позволяет значительно сократить расстояние между электродами в ячейке (до 250 мкм), в результате чего в песк, раз повышается плотность тока без увеличения напряжения на ячейке электролиэера В кач-ве электролита при ТП-электролизе можно использовать, напр., пленку из сульфированного фторопласта-4; т-ра процесса до 150'С, достижимый кпд электролизера 90;/, рас- 785 вод ороднля ж ход электроэнергии на получение 1 мз Нз 3,5 кВт «Наиб.
перспективен ВТ-электролиз с использованием тепла от ВТГР: электролитом служит керамика из ЕгО, с добавками оксидов металлов (преим. Ъ',Оз, СаО, Бс,О,); т-ра процесса 800 — 1000'С, достижимый уровень расхода электроэнергии на полгччение 1 мз Нв 2,5 кВт ч при плотностях тока 3 — 1О кА/м . Из плазмохим. методов получения Н, наиб. перспективен двухстадийный углекислотный цикл, вйлючающий: 1) диссоциацию (2СО, -» 2СО -1- О ), осуществчяемую в плазмотроне с энергетич, эффективйостью до 75-80%; 2) конверсию СО с водяным паром (СО + Н»О -» Нз 4 СО,), после к-рой образовавшийся СО возвращается в плазмотрон. Термохим.
циклы получейия Н представляют собой совокупность послеловат. хим. Р-ций, приводящих к разложению исходного водородсодержащего сырья (обычно воды) при более низкой т-ре, чем та, к-рая требуется для термич. диссоциации. Так, степень термич. диссоциации воды при 2483'С составляет 11,1', . В этих циклах все компоненты системы, кроме водородсодержащего сырья, регенерируются. Ниже приводятся примеры термохим. циклов разложения воды. Сернокислотный: зо-во с ЯОз + 2Н,Π— » Н»БО» + Нв з»»»тром» вво с Н»ЯО» Н»О + ЯОз + 0,5О» «ат»ли»»тер Железо-хлорный: ыо с ЗреС(„+ 4Н»О Ре,О» + 6НС! + Н, юс Ре»О + 1 5С!з + 6НС( ЗреС!з + ЗНзО + 05О» »к! 'с ЗреС1з ~ ЗРеС1» + 15С!з Иод-серный: пп с ЯО» + 1, + 2НО Н»БО» + 2Н! в во-взо 'с 2Н1 Нз + 1» вво *с Н»БО» — ~ Н»О + 8Оз + 05О» Представляют интерес также сероволородные термохим.
циклы, напр.: Ив»аз + Н»Б ' ЗХв8 + Нг Н!збз + При использовании Н Б вместо воды снижаются затраты энергии на получение ~з, т.к. энергия связи Н вЂ” 5 в сероводороде значительно меньше энергии связи Н вЂ” О в воде и кроме Нв образуется сера-важное хим. сырье. Перспектйвен радиолиз воды и водных р ров СО, Н»БО», НС1, НВг, НзБ, А8С! и др. под действием ядерного излучения (жесткого 7, нейтронногоу Наиб. мощные источники такого излучения — ядерные реакторы. Для развития этого метода необходимо создать источники ядерного излучения с высокой энергонапряженностью, разработать системы, способные поглощать реагирующей средой более 50;4 энергии излучения и использовать ее с радиан, выходом более 1О молекул Н, на 100 эВ.
Исследуются фотохим. методы получения Нз с использованием солнечной энергии. Осуществлен фотоэлектролиз волы (с раздельным получением Н, и О,); метод будет представлять практич. интерес, если его кпд достигнет 786 4оь водоро,дяый 10-12% (паха оя составляет ок. 3%). Биофотолиэ воды основан иа том, что иск-рые микроорганизмы (напре хлорелла), поглошающие солнечную энергию, способны разлагать воду.
Средний кпд трансформации солнечной энергии такими микРооРганизмами составлает от« 8;м Для хранения и транспортирования Н„кроме обычных методов, разработанных для жидкого и газообразного водорода, перспективно использование твердых саед.-гндридов металлов и иитерметаллидов. Последние способны реагировать с большими кол-вами Н, прн невысоких т-рах и давлениях (см.
Гидриды) Из гнлридов ннтерметаллидов наиб. интересны саед, иа основе Тй Ре, Мй, Нй 1л и Ч. Они содержат до 400 смв НВ иа 1 г гидрида, вьщеляют Н, при сравнительно низких т-рах (150-200'С) и относительно дешевы. Для хранения гидридов интерметаллидов разработаны спел емкости-гидрндные баки. Гидриды интерметаллидов м.б. использованы, в частности, на автотранспорте. Гндридный бак устанавливается па автомобиле и обогревается отработавшимя газами шептателя: гидрид разлагается и выделяется водород, к-рый подается в двигатель как добавка к бенэяну.
леше легасов ц А. [н дрй в кн ! Атомноешдороднан мер!спмв и ша. нодопш, «1, м„!979, с !1-36; керстин н. В [н др), там ме, ах м„!979, с 4В-96; Мищенко А. И„Применение водороде дпа аатомобндьньш двнгатс. ма Л, 19В4; Шпнпьрвин Э Э, Мадмшенко С. П„кудашев Г Г„Вве денис в водородную тнергетику, под род. В А Легвсом, М. (а песета!; М с А с Ь Цге СЬ. Ан Нубгопсп впб епегпу, ! 19ВЕ. В. А. Легеом. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ (рН), равен — 18ан, где ан-термодинамич. активность ионов Н+ в р-ре (в мольул3 В.п;количеств. характеристика кислотности водных р-ров. Вода днссоциирует на ионы Н и ОН . Константа равновесия этого процесса при 22'С: К ан,о где ан,о и аон-термодийамич.
активности соотв. воды н ОН (в мольул). Обозначив произведение ан аон через Кв (ионное произведение воды) н учитывая, что в ! л содер'кится 55,5 моля Н,О, получим: Кв = Кан,г! = 10 'е. В чистой воде, как и в любых др. нейтральйых р-рах, ан = агл! = )/Кв = 1О т и, следовательно, РН 7. ПРн добавлении в р-р к-ты рН становится меньше 7, при добавлении щелочи — больше 7. Обычно определяют рН с помощью кислотно-основных индикаторов (используемых в виде р.
ров или реактивных индикаторных бумаг), более точно— потенциометрически. ВОДОРОДНЫЙ ЭЛЕКТРОД, см. Эдпишрады сравнения. ВОДОРОДОПОДОБНЫЕ АТОМЬЬ 1) ионы легких элементов, состоящие, подобно атому водорода, из ядра и одного электрона. К ним относятся Не', 1!а', Ве ' н т. пт сходные с атомом водорода по спектральным характеристикам. 2) Нестабильные частицы, называемые новымии а то мами. К ним относятся, во-первых, м е за атомы, состоящие из ядра атома водорода (протона) и отрицательно заряженной элементарной частицы: мюона и, и -мезона, К -мезона нлн др. Такие короткоживущие системы в редких случаях образуются при торможении указанных элементарных частиц в водородсодержащем в-ве Во-вторых, к новым атомам относятся системы, состоящие из электрона н положительно заряженной элементарной частицы: позитрона, мюона р', и'- или Кт-мезона (соответствующие частицы наз. позитроннй, мюонпй, япония, каоний).
Такие системы образуются при прохохгдении пуч. ков указанных элементарных частиц через в-во и могут вступать в хим, р-ции, аналогичные р-циам атомарного водорода. Подробнее св«А(еэаииад химия. с.с, ле!мо оем. ВОДОСТг'.)ЙКОСТЬ, способность материалов сохранять свои эксплуатац. св-ва при длит, воздействии воды. Последнее может приводить к сорбции воды материалами (строительная керамика, гидрофобные полимеры), к их набуханию (необохокенная глина, гндрофильные полимеры) н (плн) хпм.
взаимод. с водой. Количественно В. оценивают обычно по массе воды (в %), поглощенной образцом (по т. наз, водопоглощеняю), 787 или по отяоспт. изменению к.-л. показателей (чанге всего линейных размеров, электрич. или мех. св-в) после определенного времени пребывания в воде. Как правило, В. характеризуют коэфф, разупрочнения К (отношение величины прочности при растяжении, сжатии пли изгибе насыщенного водой материала к соответствующему показателю его в сухом состоянии). Водостойкими считают материалы, у к-рых Кр больше 0,8. К ним относят, напр., многие металках спеченную керамику, стекло, фторопласты, полиолефнны. В. пористых материалов зависит как от пх природы, так и от величины пор я их распределении в объеме материала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
