氢气制取方法有哪些（氢气制取装置图及发生原理）



1、氢气制取方法有哪些

氢气制取方法

氢气是一种重要的工业原料，广泛应用于化工、冶金、能源等领域。本文将介绍氢气制取的几种常见方法。

1. 蒸汽重整

蒸汽重整是目前工业上最主要的氢气制取方法。其原理是将天然气或液化石油气与水蒸汽反应，在催化剂的作用下生成氢气和一氧化碳。该方法制取的氢气纯度高，但能耗较大。

2. 煤气化

煤气化是将煤与氧气或水蒸汽反应，生成氢气、一氧化碳、二氧化碳等气体。该方法可以利用煤炭等低价资源制取氢气，但工艺较为复杂，成本相对较高。

3. 电解水

电解水是一种直接制取氢气的纯净方法。其原理是将水通电，在电解池中生成氢气和氧气。该方法制取的氢气纯度最高，但能耗较高，且需要配套可再生能源发电装置。

4. 氯碱工业副产氢气

氯碱工业生产氯气的过程中，会产生大量的氢气副产品。该方法可以利用现有氯碱工业的产能，制取氢气成本较低。

5. 生物制氢

生物制氢是利用微生物或酶催化，将有机物如葡萄糖、废水等转化为氢气的过程。该方法环境友好，可以利用可再生资源制取氢气，但技术仍处于发展阶段。

以上是几种常见的氢气制取方法。随着氢能产业的发展，更多的制氢新技术也在不断涌现，如太阳能热解水法、电解氧化法等。这些技术的不断完善和应用，将为氢能的广泛利用提供更有力的保障。

2、氢气制取装置图及发生原理

氢气制取装置图及发生原理

1. 氢气制取装置图示

[Image of Hydrogen Production Apparatus Diagram]

装置组成：

反应瓶： 盛放反应物和生成物的容器。

分液漏斗： 缓慢滴加酸或碱溶液。

洗气装置： 除去反应产生的杂质气体。

集气瓶： 收集生成的氢气。

2. 发生原理

氢气制取装置利用化学反应来产生氢气。反应原理如下：

金属与非氧化性酸反应：

例如：锌与稀盐酸反应：

Zn + 2HCl → ZnCl? + H?

金属与强碱反应：

例如：铝与氢氧化钠溶液反应：

```

2Al + 2NaOH + 2H?O → 2NaAlO? + 3H?

```

某些金属氧化物与酸反应：

例如：氧化钙与稀盐酸反应：

```

CaO + 2HCl → CaCl? + H?O

```

反应中释放的氢气会升入集气瓶中，通过排水法收集。

3. 洗气装置的作用

反应产生的氢气中可能含有杂质气体，如氯气（使用盐酸时）或硫化氢（使用硫酸时）。洗气装置的目的就是去除这些杂质气体。

常见的洗气装置包括：

水洗气瓶：除去可溶于水的杂质气体。

碱洗气瓶：除去酸性杂质气体。

酸洗气瓶：除去碱性杂质气体。

根据反应所用试剂的不同，选择合适的洗气装置。

3、氢气的制取原理及知识梳理

氢气制取原理及知识梳理

一、氢气的制取原理

氢气是一种无色无味、密度极低的气体，具有还原性。其制取方法主要有以下几种：

1. 电解水法：

- 原理：利用电能将水分子分解成氢气和氧气。

- 电解池中加入电解液，通常为KOH或NaOH，以提高电解效率。

2. 蒸汽重整法：

- 原理：将天然气或其他烃类与水蒸气在高温下反应，生成氢气、一氧化碳和二氧化碳。

3. 煤气化法：

- 原理：将煤与水蒸气、空气或氧气在高温下反应，生成氢气、一氧化碳和二氧化碳。

二、氢气的性质

1. 物理性质：

- 无色无味

- 密度极低，是空气密度的1/14

- 具有极高的扩散性和渗透性

2. 化学性质：

- 还原性强

- 可与氧气剧烈反应生成水

- 可与卤素形成氢卤酸

- 可与一些金属氧化物反应生成相应的金属

三、氢气的应用

1. 化工行业：合成氨、甲醇、石油精炼

2. 冶金行业：还原金属氧化物

3. 燃料电池：作为氢燃料电池的原料

4. 航空航天：火箭燃料和宇航员呼吸器

5. 其他：氢传感器、医疗气体

四、氢气安全注意事项

1. 易燃易爆：氢气与空气混合的浓度在4%~75%时具有爆炸性。

2. 避免静电：氢气具有极高的扩散性和渗透性，易产生静电，应采取防静电措施。

3. 储运规范：氢气应储存在专用气瓶中，并远离明火、热源和氧化剂。