Πώς μπορεί να κατασκευαστεί υδρογόνο από αλκάνιο;
1. Μεταρρύθμιση ατμού:Αυτή είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη βιομηχανική διαδικασία για την παραγωγή υδρογόνου. Στη μεταρρύθμιση του ατμού, ένα αλκανίο (όπως το μεθάνιο) αντιδρά με ατμό υψηλής θερμοκρασίας παρουσία καταλύτη. Το 反応 μετατρέπει το αλκάνιο σε υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα και μια μικρή ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα. Η συνολική αντίδραση για τη μεταρρύθμιση του ατμού μεθανίου είναι:
Ch₄ + h₂o → co + 3 h₂
2. Καταλυτική μεταρρύθμιση:Η καταλυτική μεταρρύθμιση είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται στα διυλιστήρια πετρελαίου για τη μετατροπή αλκανίων χαμηλού οκτανίου σε συστατικά βενζίνης υψηλού οκτανίου. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα αλκάνια αντιδρούν με υδρογόνο παρουσία καταλύτη, όπως πλατίνα ή ρήνιο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη διάσπαση των δεσμών άνθρακα-άνθρακα και του σχηματισμού περισσότερων διακλαδισμένων και αρωματικών ενώσεων, μαζί με το υδρογόνο ως υποπροϊόν.
3. Μερική οξείδωση:Η μερική οξείδωση είναι μια διαδικασία στην οποία ένα αλκάνιο αντιδρά με οξυγόνο με ελεγχόμενο τρόπο για να παράγει ένα μίγμα υδρογόνου, μονοξειδίου του άνθρακα και νερού. Η αντίδραση εμφανίζεται σε υψηλές θερμοκρασίες και περιλαμβάνει τη μερική καύση του αλκανίου. Η συνολική αντίδραση για τη μερική οξείδωση του μεθανίου μπορεί να αναπαρασταθεί ως:
2CH₄ + O₂ → CO + 2H₂ + H₂O
4 Πυρόλυση:Η πυρόλυση είναι η θερμική αποσύνθεση των αλκανίων απουσία οξυγόνου. Όταν ένα αλκάνιο υποβάλλεται σε υψηλές θερμοκρασίες, καταρρέει σε μικρότερα μόρια, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου, των αλκένια και του άνθρακα. Η διαδικασία πυρόλυσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή υδρογόνου, αλλά αποδίδει επίσης ένα μείγμα άλλων προϊόντων, απαιτώντας περαιτέρω διαχωρισμό και καθαρισμό.
5. Αύθεια:Η αεριοποίηση είναι μια θερμοχημική διαδικασία που μετατρέπει ανθρακούχα υλικά, όπως αλκάνια, σε ένα μείγμα αερίων, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου, του μονοξειδίου του άνθρακα και του διοξειδίου του άνθρακα. Η αεριοποίηση περιλαμβάνει την αντίδραση του αλκανίου με έναν αεριωθούμενο παράγοντα, όπως αέρα, οξυγόνο ή ατμό, σε αυξημένες θερμοκρασίες. Η συνολική αντίδραση αεριοποίησης για το μεθάνιο είναι:
Ch₄ + 2h₂o → co₂ + 4 h₂
Η επιλογή της διαδικασίας παραγωγής υδρογόνου από αλκάνια εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της ειδικής πρώτης ύλης αλκανίου, της επιθυμητής καθαρότητας υδρογόνου, της κλίμακας παραγωγής και των οικονομικών εκτιμήσεων.
