Способы получения и применение водорода

Водород относится к распространенным элементам. В земной коре количество водорода составляет 1%. В природе он встречается как в свободном состоянии (вулканические газы, газы нефтяных скважин, верхние слои атмосферы), так и в виде соединений. Из соединений водорода более всего распространена вода, где содержание водорода составляет 11,11%.

В лабораторных условиях получение водорода чаще всего сводится к вытеснению его металлами, стоящими левее в ряду стандартных электродных потенциалов:

В промышленности водород получают несколькими способами.

1. Из природного газа (конверсия метана). Процесс заключается во взаимодействии метана с парами воды при 800—900°С:

Полученная смесь газов далее разделяется на отдельные компоненты путем охлаждения.

• 2. Глубоким охлаждением коксового газа. При коксовании каменного угля, где процесс сводится к «сухой» перегонке, образуются три фракции: твердая — кокс; жидкая — каменноугольная смола; газообразная, содержащая помимо углеводородов молекулярный водород (до 60% по объему). Эту фракцию после специальной химической обработки подвергают глубокому охлаждению до очень низких температур. Вследствие большой разницы между температурами кипения водорода и остальных компонентов удается отделить водород от основной части примесей.
• 3. Электролизом воды.
• 4. Железо-паровым способом. Процесс сводится к окислению раскаленного железа водяным паром. В зависимости от температурного режима образуются различные оксиды железа:

Преимущество этого способа заключается в том, что железо далее восстанавливается водяным газом и вновь вовлекается в реакцию, благодаря чему обеспечивается непрерывность процесса.

5. Конверсионным способом. Реакция протекает в две стадии: вначале получают водяной газ, пропуская пары воды через раскаленный кокс при 100б°С:

который затем в смеси с водяным паром пропускают над нагретым до 400— 450 °C катализатором Fe₂0₃. Происходит взаимодействие оксида углерода с водяным паром:

Такой процесс называется конверсией углерода.

Водород широко применяют в различных отраслях производства в анилинокрасочном производстве, в синтезе хлороводорода, аммиака (аммиак далее расходуется для производства азотных удобрений), при восстановлении некоторых цветных металлов из их руд. В пищевой промышленности водород широко применяется для получения заменителей животных жиров (маргаринов).