Πώς μπορούμε να αποκτήσουμε υδρογόνο από ένα μείγμα και μονοξείδιο του άνθρακα;

Μπορείτε να αποκτήσετε υδρογόνο από ένα μίγμα μονοξειδίου του υδρογόνου και του άνθρακα χρησιμοποιώντας μερικές διαφορετικές μεθόδους, το καθένα με τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα:

1. Αντίδραση μετατόπισης νερού-αερίου:

* διαδικασία: Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη μέθοδος. Το μίγμα αντιδρά με ατμό (H₂O) σε έναν καταλύτη (τυπικά οξείδιο του σιδήρου) σε υψηλές θερμοκρασίες (περίπου 400-500 ° C) για να παράγει περισσότερο υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα:

`` `

Co + h₂o ⇌ co₂ + h₂

`` `

* Πλεονεκτήματα: Σχετικά απλό και αποτελεσματικό.

* Μειονεκτήματα: Απαιτεί πρόσθετη ενέργεια για θέρμανση και παραγωγή ατμού. Παράγει διοξείδιο του άνθρακα ως υποπροϊόν.

2. Μεθανισμός:

* διαδικασία: Το μίγμα αντιδρά με υδρογόνο σε καταλύτη νικελίου σε υψηλή πίεση και θερμοκρασία για την παραγωγή μεθανίου και νερού. Το νερό στη συνέχεια απομακρύνεται και το μεθάνιο μπορεί να αντιδράσει περαιτέρω με ατμό για να παράγει περισσότερο υδρογόνο (μεταρρύθμιση ατμού).

`` `

CO + 3H₂ ⇌ ch₄ + h₂o

`` `

* Πλεονεκτήματα: Μπορεί να παράγει υδρογόνο υψηλής καθαρότητας.

* Μειονεκτήματα: Απαιτεί πολλαπλά βήματα και μπορεί να είναι ενεργειακά ένταση.

3. Προτιμησιακή οξείδωση (prox):

* διαδικασία: Αυτή η μέθοδος επιλεκτικά οξειδώνει το μονοξείδιο του άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιώντας καταλύτη (τυπικά πλατίνα ή χρυσό) σε χαμηλές θερμοκρασίες (περίπου 100-200 ° C). Το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί στη συνέχεια να απομακρυνθεί εύκολα, αφήνοντας πίσω το καθαρό υδρογόνο.

`` `

CO + 1/2 O₂ → CO₂

`` `

* Πλεονεκτήματα: Μπορεί να παράγει πολύ υψηλής καθαρότητας υδρογόνο σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.

* Μειονεκτήματα: Απαιτεί ακριβή έλεγχο οξυγόνου για να αποφευχθεί η πλήρης καύση.

4. Διαχωρισμός μεμβράνης:

* διαδικασία: Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί μια επιλεκτική μεμβράνη που επιτρέπει στο υδρογόνο να περάσει, αλλά εμποδίζει άλλα αέρια όπως το μονοξείδιο του άνθρακα. Η μεμβράνη είναι συνήθως κατασκευασμένη από παλλάδιο ή παρόμοιο υλικό.

* Πλεονεκτήματα: Δεν εμπλέκονται χημικές αντιδράσεις, δεν μπορούν να είναι αρκετά αποτελεσματικές.

* Μειονεκτήματα: Τα υλικά μεμβράνης μπορεί να είναι ακριβά και μπορεί να έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής.

5. Κρυογονικός διαχωρισμός:

* διαδικασία: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τα διάφορα σημεία βρασμού του υδρογόνου και του μονοξειδίου του άνθρακα για να τα χωρίσει. Το μίγμα ψύχεται σε χαμηλή θερμοκρασία, προκαλώντας την υγρή υγρή η υγροποίηση του μονοξειδίου του άνθρακα ενώ το υδρογόνο παραμένει αέρια.

* Πλεονεκτήματα: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διαχωρίσει άλλα αέρια στο μείγμα.

* Μειονεκτήματα: Απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό και μπορεί να είναι ένταση ενέργειας.

Επιλέγοντας την καλύτερη μέθοδο:

Η καλύτερη μέθοδος για την απόκτηση υδρογόνου από ένα μίγμα υδρογόνου και μονοξειδίου του άνθρακα εξαρτάται από:

* επιθυμητή καθαρότητα: Για τον διαχωρισμό του υδρογόνου, του prox ή της μεμβράνης υψηλής καθαρότητας είναι ο καλύτερος.

* Σύνθεση τροφοδοσίας: Οι σχετικές ποσότητες υδρογόνου και μονοξειδίου του άνθρακα θα επηρεάσουν την αποτελεσματικότητα των διαφορετικών μεθόδων.

* Κόστος ενέργειας: Εξετάστε τις ενεργειακές απαιτήσεις κάθε μεθόδου και το κόστος ενέργειας στην τοποθεσία σας.

* Διαθεσιμότητα εξοπλισμού: Ορισμένες μέθοδοι απαιτούν εξειδικευμένο εξοπλισμό που ενδέχεται να μην είναι άμεσα διαθέσιμος.

Με την προσεκτική αξιολόγηση αυτών των παραγόντων, μπορείτε να επιλέξετε την καταλληλότερη μέθοδο για τις συγκεκριμένες ανάγκες σας.