Vodík - prvek budoucnosti?

1. Vodík - prvek budoucnosti? Chol Jun Ri Jindřich Lavička

2. O čem to bude? • Proč zrovna vodík a k čemu je dobrý? • Co je to zač? (Vlastnosti vodíku v kostce) • Jak ho získat? A lze ho vyrobit i doma? (Lze…) • A co teď s ním? (Způsoby skladování) • Vodík a ekologie • Nějaký ten závěr...

3. Ropa dochází, co by ji mohlo nahradit? (a mimochodem - proč pálit takovou cennou, těžko nahraditelnou surovinu - černé zlato?) Lze si s ním užít spoustu legrace Proč nám je vodík sympatický? Dá se použít k mnoha užitečným věcem V jednoduchosti je síla

4. Vlastnosti vodíku v kostce Skupenství plynné (hustota 0,08988 kg/m3) Bod tání 14,01 K Bod varu 20,28 K (hustota kapaliny 70 kg/m3) Trojný bod 13,8033 K; 1,293 MPa Oxidační stavy 1, -1 Sloučeniny hydridy, kyseliny a hydroxidy, organické sloučeniny halogenidy a sloučeniny s chalkogeny Izotopy 1H (99,98%), 2H (deuterium), 3H (radioaktivní tricium)

5. Reforming zemního plynu: nejstarší, energeticky a (zatím) i surovinově nenáročné Výroba vodíku • Parciální oxidace těžkých ropných frakcí: • uhlovodík + kyslík ⇒ H2 + CO + CO2 ...průmyslově: • Redukce vody uhlíkem (obsaženým v koksu): • uhlí + kyslík + voda + (teplo) ⇒ H2 + CO + CO2 Hmm - ale tohle vše je závislé na neobnovitelných zdrojích, na které není dobré do budoucna spoléhat...

6. ...anebo jaderný reaktor je schopen vyrobit vodík přímo tepelným rozkladem vody, aniž by byla potřeba výroby elektrické energie - tím by se nejen zlevnila stavba takovéhoto zařízení, ale také by se asi o polovinu zvýšila účinnost Solární elektrárna například na saharské poušti by mohla produkovat levnou energii pro elektrolýzu vody ...ale co takhle: ?

7. ...a těď jak na vodík doma: • Jako metodu pro výrobu jsme zvolili elektrolýzu vody okyselenou kys. citrónovou • Jako elektrolyzační nádoba byla použita dóza na potraviny • Vnitřní oddělovací nádoba je vyrobena z vaničky od tvarohu • Elektrody = (údajně) nerezový drát • Ventily jsou typu "mignon" • Horní krycí deska je z plexi tloušťky 6 mm (což se ukázalo jako málo) • Při napětí 40 V byl odběr proudu cca 5 A

8. ...zařízení mělo ale celou řadu "dětských nemocí": Atomární chlór vznikající na anodě při použití NaCL jako elektrolytu si hravě poradí i s nerez ocelí (ale ani kys. citronová jí nedělá příliš dobře) 6 mm plexisklo by se sice zdálo jako dostatečně pevné, nicméně osm dobře utažených šroubů a teplota kolem 70 °C udělá svoje Vodič se průchodem elektrického proudu zahřívá, nejinak tomu bylo i v našem případě - bohužel některé součástky z našeho zařízení nesnášely teplo Původně vyrobený zdroj (24 V/5 A) byl příliš slabý (což jsme zjistili podle dýmu stoupajícího z diodového můstku), tato závada byla vyřešena upgradem na školní 400 VA zdroj. =>

9. Karbonové nanotrubičky Zkapalňování a stlačování na cca 70 MPa Metalo-organická struktura absorbující vodík Vazba na kovy - hydridy Amoniové tablety Skladování vodíku

10. Graf hustoty vodíku absorbovaného karbonovými nanotrubičkami Pozn.: Ta trubička vlevo dole je otevřená, ostatní uzavřené

11. Karbonové nanotrubičky Zkapalňování a stlačování na cca 70 MPa Metalo-organická struktura absorbující vodík Vazba na kovy - hydridy Amoniové tablety Skladování vodíku

12. H2 a Ekologie H2 + O2 ---> H2O, ale víte, že vodík… …se podílí na skleníkovém efektu? tím, že v troposféře eliminuje OH_ ionty, které by jinak zachytávaly skleníkové plyny jako například metan a CO2 …pomáhá narušovat ozonovou vrstvu? tím, že vytváří výborné prostředí pro vznik radikálů halogenů, které pak ničí O3 …vytváří stratosférickou oblačnost v oblasti pólů? tzv. PSC (Ploar Stratospheric Clouds) která se opět podílí na vzniku ozonové díry …a co vodík a půda? je třeba také vzít v úvahu vliv zvýšené koncentrace H2 na půdní organismy, které se jím živí => To vše je tedy ještě třeba před zavedením vodíkového hospodářství pečlivě rozvážit.

13. Závěr • Skladování a distribuce vodíku jsou problematické, ale v budoucnu se nejspíše vyřeší • Jeho ekologičnost nemusí být v důsledku tak růžová • Jako všechno může být zneužit – vodíková puma je zatím nejničivější vyvinutá zbraň • Vodík je nadějný prvek s velmi širokým využitím, o kterém v budoucnu ještě uslyšíme • To, že by mohl nahradit současná fosilní paliva, potvrzuje zájem renomovaných automobilek (BMW, Honda, Citroen...) • Jeho spalování je ekologicky šetrné • Je nejrozšířenějším prvkem na zemi (a vlastně ve vesmíru), jeho zásoby jsou tudíž nevyčerpatelné

14. Literatura, poděkování • http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen#Chemical_and_physical_properties • http://www.hydrogen.energy.gov/ • http://www.trnmag.com/Stories/2003/052103/Hydrogen_storage_eased_052103.html • http://www.dtu.dk/English/About_DTU/News.aspx?guid=%7BE6FF7D39-1EDD-41A4-BC9A-20455C2CF1A7%7D • http://melcor.sandia.gov/MELCOR_H2_ver1.htm • http://www.gorvin.mysteria.cz • http://www.enviweb.cz Poděkovat bychom chtěli hlavně vám, že jste nás poslouchali, ale také p. asistentu Svobodovi, že nám umožnil přístup do laboratoře a zapůjčil aparaturu