Содержание:

Водород и вселенная. Введение

Водород на Земле

Водород и жизнь. Водородная связь

Что тревожит человечество?

Что такое водородная технология?

Как и из чего в настоящее время получают водород?

Получение водорода – будущая технология

Многоликий водород

Сколько получают водорода и для каких целей?

Роль водорода и водородной технологии в кругообороте

веществ в природе

Внимание, водород!

Проблемы получения энергии

Фотон вместо бензина

Использование водородно – кислотного элемента

Водородные двигатели

Использование традиционного топлива в новом качестве

Практическая работа

Заключение

Введение

Исследования Солнца, звёзд, межзвёздного пространства показывают, что самым распространённым элементом Вселенной является водород (в космосе в виде раскалённой плазмы он составляет 70 % массы Солнца и звёзд).

По некоторым расчётам, каждую секунду в глубинах Солнца примерно 564 млн. тонн водорода в результате термоядерного синтеза превращаются в 560 млн. тонн гелия, а 4 млн. тонн водорода превращаются в мощное излучение, которое уходит в космическое пространство. Нет опасений, что на Солнце скоро иссякнут запасы водорода. Оно существует миллиарды лет, а запас водорода в нём достаточен для того, чтобы обеспечить ещё столько же лет горения.

Человек живёт в водородно-гелиевой вселенной.

Поэтому водород представляет для нас очень большой интерес, и мне бы хотелось поподробнее рассмотреть его и возможное его применение в данной работе.

Влияние и польза водорода в наши дни очень велика. Практически все известные сейчас виды топлива, за исключением, разумеется, водорода, загрязняют окружающую среду. В городах нашей страны ежегодно проходит озеленение, но этого, как видно, недостаточно. В миллионы новых моделей автомобилей, которые сейчас выпускаются, заливают такое топливо, которое выпускает в атмосферу углекислый (СО2) и угарный (СО) газы. Дышать таким воздухом и постоянно находиться в такой атмосфере представляет очень большую опасность для здоровья. От этого происходят различные заболевания, многие из которых практически не поддаются лечению, а уж тем более невозможно лечить их, продолжая находиться в можно сказать «заражённой» выхлопными газами атмосфере. Мы хотим быть здоровыми, и разумеется, хотим, чтобы поколения, которые пойдут за нами, тоже не жаловались и не страдали от постоянного загрязняемого воздуха, а наоборот, помнили и доверяли пословице: «Солнце, воздух и вода – наши лучшие друзья».

А пока я не могу сказать, что эти слова оправдывают себя. На воду нам уже вообще приходится закрывать глаза, поскольку сейчас, если даже брать конкретно наш город, известны факты, что из кранов течёт загрязнённая вода, и пить её ни в коем случае нельзя.

Что касается воздуха, то здесь на повестке дня уже много лет стоит не менее важная проблема. И если представить, хотя бы на секунду, что все современные двигатели будут работать на экологически чистом топливе, коим, разумеется, является водород, то наша планета встанет на путь, ведущий к экологическому раю. Но это всё фантазии и представления, которые, к великому нашему сожалению ещё не скоро станут реальностью.

Несмотря на то, что наш мир приближается к экологическому кризису, все страны, даже те, которые в большей степени загрязняют своей промышленностью окружающую среду, (ФРГ, Япония, США, и как это не прискорбно – Россия) не торопятся паниковать и начинать экстренную политику по её очищению.

Сколько бы мы не говорили о положительном влиянии водорода, на практике это можно увидеть довольно таки не часто. Но всё же разрабатывается множество проектов, и целью моей работы явился не только рассказ о самом чудесном топливе, но и о его применении. Эта тема очень актуальна, поскольку сейчас жителей не только нашей страны, но и всего мира, волнует проблема экологии и возможные пути решения этой проблемы.

Водород на Земле

Водород – один из наиболее распространённых элементов и на Земле. В земной коре из каждых 100 атомов 17 – атомы водорода. Он составляет примерно 0,88 % от массы земного шара (включая атмосферу, литосферу и гидросферу). Если вспомнить, что воды на земной поверхности более

1,5∙1018 м3 и что массовая доля водорода в воде составляет 11,19 %, то становится ясно, что сырья для получения водорода на Земле – неограниченное количество. Водород входит в состав нефти (10,9 – 13,8 %), древесины (6 %), угля (бурый уголь – 5,5%), природного газа (25,13 %). Водород входит в состав всех животных и растительных организмов. Он содержится и в вулканических газах. Основная масса водорода попадает в атмосферу в результате биологических процессов. При разложении в анаэробных условиях миллиардов тонн растительных остатков в воздух выделяется значительное количество водорода. Этот водород в атмосфере быстро рассеивается и диффундирует в верхние слои атмосферы. Имея малую массу, молекулы водорода обладают высокой скоростью диффузионного движения (она близка ко второй космической скорости) и, попадая в верхние слои атмосферы, могут улететь в космическое пространство. Концентрация водорода в верхних слоях атмосферы составляет 1∙10-4 %.

Водород и жизнь, водородная связь

Предполагается, что на ранних стадиях развития Земли её атмосфера была богата водородом, что содействовало синтезу простейших органических молекул и возникновению жизни на Земле. Но водород сыграл значительную роль не только в зарождении жизни: продолжение жизни в её самых высших формах связано также с водородом.

Представим себе молекулу воды. Обе валентности атома кислорода в ней насыщены, и, казалось бы, между молекулами воды не может быть дополнительной связи. Но если атом водорода одной молекулы воды приближается к атому кислорода другой, то между ними возникает дополнительное притяжение, образуется особая водородная связь. Она в 20 раз слабее обычной, но её значение в процессах, протекающих в живой природе, в том числе и окислительных, огромно. Водородная связь лежит в основе биологической активности ферментов. Именно благодаря водородной связи ферменты способны специфически распознавать вещества, реакции которых они ускоряют. Благодаря водородной связи происходит точное копирование молекулы ДНК, передающей из поколения в поколение всю генетическую информацию; водородная связь лежит в основе самых тонких явлений жизни на Земле.

В конце 50-х гг. водород заинтересовал химиков, биологов и биохимиков с позиций утилизации диоксида углерода и получения в замкнутой системе на его основе кислорода. Дело заключается в том, что водородные бактерии окисляют водород и ассимилируют при этом диоксид углерода. В этом процессе на 1 эквивалент восстановленного диоксида углерода можно получать 1 эквивалент кислорода.

Помимо этого установлено, что при размножении водородных бактерий в среде, содержащей кроме водорода, кислорода, диоксида углерода связанный минеральный азот (мочевину, аммонийные соли) и фосфаты калия (жидкая питательная среда), происходит синтез липоидов и белков , которые могут служить пищей для человека. Водород, производимый в промышленном масштабе, может стать в будущем (наряду с минеральными азотом и фосфором) источником пищи, получаемой микробиологическим путём. В мощных ферментерах через жидкую питательную среду (соли фосфора и азота), содержащую водородные бактерии, подаётся газовая смесь, состоящая из H2 (70 %), O2 (20 %) b CO2 (10 %). Газовая смесь непрерывно циркулирует между газгольдером и ферментером, в котором накапливается биомасса, содержащая белки и липоиды.