Водород
Водород: история и использование

Склонность водорода к сгоранию делает его опасным химическим элементом и полезным источником энергии.
Водород является самым простым и наиболее распространенным из химических элементов, которые являются составными частями многих вещества. Другие атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Но водород имеет только один электрон и один протон. Это также самый распространенный элемент, фактически, водород составляет около трех четвертей всего вещества во вселенной.

Водород является бесцветным газом без запаха. В своей наиболее распространенной форме он чрезвычайно горюч, другими словами, он имеет тенденцию вспыхивать и эта тенденция делает водород и очень опасным и в то же время очень полезным в области энергообеспечения.

Энергия: Водород – топливо будущего!

Когда был открыт водород?

Роберт Бойль (англ. Robert Boyle; 25 января 1627 года — 31 декабря 1691 года) — англо-ирландский натурфилософ, физик, химик и богослов. Седьмой сын Ричарда Бойля[en], 1-го графа Коркского, вельможи времён Елизаветы Английской.

Источник: ВикипедиЯ

Водород был впервые обнаружен в 1671 году британским ученым Робертом Бойлом. Он экспериментировал с разными металлами, погружая их в кислоту. Когда чистый металл помещают в кислоту, происходит тип реакции, называемый реакцией однократного вытеснения. Например, добавление калия (K) в раствор соляной кислоты (HCl) вызывает следующую реакцию: 2K + 2HCl → 2KCl + H2

Калий реагирует с кислотой, что вызывает образование соли, называемой хлоридом калия. Между тем, оставшиеся атомы водорода объединяются в газообразный водород.

Ге́нри Ка́вендиш (англ. Henry Cavendish; 10 октября 1731 — 24 февраля 1810) — британский физик и химик, член Лондонского королевского общества (с 1760 года).

Источник: ВикипедиЯ

В газете 1776 года британский ученый по имени Генри Кавендиш подтвердил, что водород является очень интересным элементом. И Бойл, и Кавендиш заметили, что газообразный водород очень легко воспламеняется. В частности, он быстро и сильно подвергается реакции горения с кислородом.
2H2 + O2 → 2H2O (+ тепло)

Реакция берет молекулы водорода и кислорода и объединяет их вместе, чтобы сформировать H2O (вода). Эта реакция экзотермическая. Это означает, что он генерирует тепловую энергию. Другие ученые позже обнаружат, что водород обеспечивает топливо для реакций ядерного синтеза, которые происходят внутри звезд. Эти реакции синтеза производят весь свет и тепло, которые производят Солнце и другие звезды.

Что такое водород?

Для чего использовался водород в прошлом?

Наряду с его воспламеняемостью, Бойл и Кавендиш также отметили, что водород менее плотен (легче), чем воздух. Водород отлично поднимает такие предметы, как воздушные шары. Таким образом, он похож на второй самый простой элемент, гелий. На самом деле, водород даже лучше поднимает вещи, чем гелий. Таким образом, это был только вопрос времени, когда люди начали проектировать заполненные водородом воздушные шары для транспортировки.

К началу 1900-х годов большие воздушные корабли, которые использовали водород в качестве подъемного газа, стали популярной формой воздушных путешествий.

Однако увлечение дирижаблем, заполненным водородом, длилось недолго. В 1937 году произошла трагедия в США. Немецкий дирижабль Гинденбург загорелся и взорвался в Лейкхерсте, штат Нью-Джерси, убив 36 человек, кроме того в мире происходило много трагических случаев в которых фигурировал дирижабль.

Разработчики дирижаблей знали, что водород легко воспламеняется и что гелий был более безопасным выбором. Однако гелий был редким и дорогим газом. И именно поэтому они пошли более дешевым, но менее безопасным вариантом. После катастрофы дирижабля от взрыва водорода, от него как от подъёмного газа быстро отказались, а на смену дирижабля пришёл становящийся всё более распространенным самолёт.

1937 г. – Катастрофа германского дирижабля

Для чего использовался H2 совсем недавно?

Наверное, многие видели видео запуска космического челнока или стыковки на Международной космической станции. Эта программа была отменена в 2011 году. Но до тех пор шаттл был для астронавтов НАСА главным способом полета в космос. Вы никогда не задумывались, что приводило в действие эти невероятно огромные двигатели? Это был водород!

Главный двигатель космического челнока приводился в действие сжиганием жидкого водорода и жидкого кислорода. Сколько энергии обеспечивает сжигание водорода? Так много, что трудно представить! Работающие вместе три двигателя “Спейс Шаттл” вырабатывают примерно столько же энергии, сколько 120 железнодорожных локомотивов.

Инженеры НАСА также поняли, насколько опасным может быть водород. Однако они решили, что могут воспользоваться всей этой необузданной силой, если будут очень осторожны.

Запуск шаттла

В последнее время люди проявляют все больший интерес к снижению своего воздействия на окружающую среду. Один из способов сделать это — прекратить сжигать топливо для питания автомобилей. Существует большой интерес к разработке автомобилей на водородных топливных элементах. Преимущество использования водорода для заправки автомобилей заключается в том, что в отличие от бензина, отходы — это не парниковый газ, а вода!

Машина на водородном двигателе: плюсы и минусы

В отличие от дирижабля, автомобили, работающие на водороде, не должны быть сверхлегкими, как воздушные шары, поэтому топливо сжимается и хранится в очень жестких баках, чтобы предотвратить утечки. Лучшим решением было бы хранить топливо как твердое вещество, а не как газ. Материал все еще может сгореть в результате несчастного случая. Однако вряд ли он взорвется. Риск пожара при авариях примерно такой же, как и у автомобиля с бензиновым двигателем.

Водородные топливные элементы. Как это сделано

Но одной из основных проблем использования водорода в качестве источника топлива для автомобилей является хранение. Водород имеет больше энергии, чем бензин по весу, но он имеет меньше энергии по объему. Это означает, что нужен довольно большой бак с водородным газом, чтобы проехать на автомобиле достаточное расстояние, прежде чем заправляться. Бензобаки большинства автомобилей слишком малы, чтобы хранить достаточно газообразного водорода для передвижения в городских условиях или более дальних поездок.

Ученые изучают возможность превращения водорода из газа в твердое вещество. Причиной этого является низкая плотность энергии. Когда водород поглощается твердым химическим веществом, он может получить более высокую плотность энергии. Академические, отраслевые и правительственные исследователи ищут этот инновационный способ выведения водорода на передний план энергетической экономики.

Человеческое понимание водорода прошло долгий путь с момента его открытия в 1671 году. Он использовался для подъема дирижаблей и доставки людей в космос, а сегодня он уже является источником энергии питающей автомобили завтрашнего дня!

Полезной ли оказалась для вас эта статья? Напишите ваше мнение в комментариях!

Источник: hydrogen.team

Читайте также на нашем сайте:
Топ – 5 лучших виски в соотношение цены и качества
Топ автомобильных брендов Китая
Деньги. Часть 1. История возникновения денег

Понравилась статья, поделитесь ею с друзьями:

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here