3 phương pháp tạo khí hydro phổ biến nhất hiện nay
Hydrogen là một nguyên tố khí, không màu, không mùi, không vị, nhẹ hơn không khí. Hydrogen là một nguồn năng lượng sạch, có thể sử dụng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất điện, nhiên liệu cho phương tiện giao thông, hóa chất, luyện kim, v.v.
Để sản xuất hydrogen, có nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các phương pháp sinh khí hydro phổ biến hiện nay.
1. Phương pháp điện phân nước
Phương pháp điện phân nước là phương pháp sử dụng dòng điện để phân tách nước thành khí hydro và khí oxy. Phương pháp này được sử dụng phổ biến trong phòng thí nghiệm, đặc biệt trong quá trình vận hành hệ thống sắc ký khí (GC).
Phương trình phản ứng:
2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)
Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp điện phân nước
Ưu điểm:
- Phương pháp điện phân nước là một phương pháp tạo khí hydro sạch, không phát thải khí nhà kính.
- Phương pháp này có thể sản xuất khí hydro với độ tinh khiết cao. Với máy sinh khí hydro của PEAK, độ tinh khiết có thể đạt lên tới 99,999%
- Phương pháp này có thể sử dụng nhiều nguồn năng lượng khác nhau để cung cấp điện năng, bao gồm điện mặt trời, điện gió, điện thủy điện, v.v.
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống điện phân nước khá cao.
Phân loại phương pháp điện phân nước
- Phân loại theo nhiệt độ hoạt động:
- Điện phân nước ở nhiệt độ thường: hoạt động ở nhiệt độ khoảng 25 °C.
- Điện phân nước ở nhiệt độ cao: hoạt động ở nhiệt độ khoảng 100 – 200 °C.
- Phân loại theo áp suất hoạt động:
- Điện phân nước ở áp suất thấp: hoạt động ở áp suất khoảng 1 – 5 bar.
- Điện phân nước ở áp suất cao: hoạt động ở áp suất khoảng 10 – 20 bar.
- Phân loại theo vật liệu điện cực:
- Điện phân nước màng anion trao đổi (AEM): sử dụng màng anion trao đổi để ngăn cản các ion hydro đi qua.
- Điện phân nước màng proton trao đổi (PEM): sử dụng màng proton trao đổi để ngăn cản các ion hydro và ion hydroxyl đi qua.
2. Phương pháp khử kim loại
Phương pháp khử kim loại là phương pháp sử dụng kim loại để khử nước thành khí hydro. Phương pháp này được sử dụng trong tạo khí, sản xuất khí hydro quy mô công nghiệp.
Một số kim loại thường được sử dụng trong phương pháp này bao gồm:
- Nhôm (Al)
- Magnesi (Mg)
- Sắt (Fe)
- Kẽm (Zn)
Phương trình phản ứng:
2Al (s) + 6H2O (l) → 2Al(OH)3 (s) + 3H2 (g)
Mg (s) + 2H2O (l) → Mg(OH)2 (s) + H2 (g)
Fe (s) + 2H2O (l) → Fe(OH)2 (s) + H2 (g)
Zn (s) + 2H2O (l) → Zn(OH)2 (s) + H2 (g)
3. Phương pháp phân hủy hóa học
Phương pháp phân hủy hóa học là phương pháp sử dụng phản ứng hóa học để phân tách các hợp chất chứa hydro thành khí hydro. Phương pháp này được sử dụng trong sản xuất khí hydro quy mô công nghiệp. Được biết đến là Phương pháp nhiệt hóa các loại nhiên liệu hydrocarbon. Đây là phương pháp được sử dụng rất nhiều với gần 90% khí H2 được sản xuất ra.
Nguyên lý hoạt động của phương pháp tạo khí hydro bằng phân hủy hydrocacbon
Phương pháp nhiệt hóa các loại nhiên liệu hydrocarbon dựa trên phản ứng phân hủy nhiệt các hợp chất hydrocacbon thành hydrogen và các sản phẩm khác như carbon monoxide, carbon dioxide, v.v.
Một số phản ứng hóa học thường được sử dụng trong phương pháp này bao gồm:
CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2 (g)
C2H6 (g) + 7/2O2 (g) → 2CO2 (g) + 3H2 (g)
C3H8 (g) + 5O2 (g) → 3CO2 (g) + 4H2 (g)
Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình nhiệt hóa các loại nhiên liệu hydrocacbon bao gồm:
- Cracking:
Cracking là phản ứng phân hủy các phân tử hydrocarbon lớn thành các phân tử hydrocarbon nhỏ hơn. Phản ứng cracking thường xảy ra ở nhiệt độ cao (khoảng 700 – 1000 °C) và áp suất thấp.
- Reforming:
Reforming là phản ứng chuyển hóa các phân tử hydrocarbon thành hydrogen và carbon monoxide. Phản ứng reforming thường xảy ra ở nhiệt độ cao (khoảng 800 – 1000 °C) và áp suất cao.
- Gasification:
Gasification là phản ứng chuyển hóa các phân tử hydrocarbon thành hydrogen, carbon monoxide và carbon dioxide. Phản ứng gasification thường xảy ra ở nhiệt độ cao (khoảng 900 – 1200 °C) và áp suất cao.
Phương pháp nhiệt hóa các loại nhiên liệu hydrocarbon có thể được phân loại dựa trên nhiệt độ và áp suất phản ứng như sau:
- Phương pháp nhiệt hóa ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp:
Phương pháp này sử dụng nhiệt độ thấp (khoảng 700 – 1000 °C) và áp suất thấp (khoảng 0,1 – 1 MPa). Phương pháp này thường được sử dụng để sản xuất hydrogen từ khí tự nhiên.
- Phương pháp nhiệt hóa ở nhiệt độ cao và áp suất cao:
Phương pháp này sử dụng nhiệt độ cao (khoảng 800 – 1200 °C) và áp suất cao (khoảng 5 – 10 MPa). Phương pháp này thường được sử dụng để sản xuất hydrogen từ dầu mỏ và than đá.
PEAK Scientific là một thương hiệu thiết bị khoa học uy tín đến từ Anh Quốc. Máy sinh khí hydro của PEAK Scientific được sản xuất theo công nghệ tiên tiến, đảm bảo chất lượng và hiệu suất cao. Máy sinh khí hydro của PEAK Scientific có nhiều ưu điểm, bao gồm:
- Độ tinh khiết khí hydro cao, lên đến 99,999%
- Lượng khí hydro được tạo ra lớn, lên đến 1200 mL/phút
- Hoạt động ổn định, bền bỉ
- Dễ dàng sử dụng và bảo trì
Các dòng máy sinh khí hydro của PEAK Scientific được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm, nhà máy,…
REDLAB – FOR YOUR LABORATORY
Công ty TNHH Redlab là đối tác đáng tin cậy cho phòng LAB của bạn, chúng tôi cung cấp:
- Thiết bị và vật tư tiêu hao
- Tư vấn, thiết kế và lắp đặt nội thất phòng thí nghiệm
- Dịch vụ sửa chữa – bảo trì – bảo dưỡng thiết bị
Mời bạn xem thông tin sản phẩm và đặt hàng các thiết bị tại cửa hàng trực tuyến của RedLAB tại đây: online-store.redlab.com.vn hoặc tham khảo thêm các sản phẩm thiết bị phòng thí nghiệm khác trên website: redlab.com.vn
Để được tư vấn sản phẩm, mời bạn liên hệ HOTLINE: 0889 973 944.