Меню
Разработки
Разработки  /  Химия  /  Разное  /  9 класс  /  Материал по химии по теме "Водород"

Материал по химии по теме "Водород"

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. Человек живёт в водородно-гелиевой вселенной, поэтому водород представляет для нас очень большой интерес.
15.02.2016

Описание разработки

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. Человек живёт в водородно-гелиевой вселенной, поэтому водород представляет для нас очень большой интерес.

Цель исследования – выявить эффективность использования водорода как топлива.

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. Проблема загрязнения окружающей среды актуальна во все времена, потому как Земля – это наш дом. Дышать загрязненным 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.

Объект исследования – процесс использования водорода как топлива.

Предмет исследования – водород как топливо.

Человечество бесчинно пытается управлять природой, губит ее, не рационально использует ее ресурсы. И представить сложно, что все современные двигатели когда-то будут работать на экологически чистом топливе, одним из которых является водород. Но это всё фантазии и представления, которые, к великому нашему сожалению ещё не скоро станут реальностью.

Эти противоречия определили гипотезу исследования: если использовать водород как топливо, то выбросы вредных веществ в атмосферу значительно уменьшатся.

Положительное влияние водорода велико, но на практике это можно увидеть не часто. Но всё же разрабатывается множество проектов по его применению. Здоровье нашей планеты должно волновать каждого жителя нашего города, страны и всего мира.

Материал по химии по теме Водород

Глава I. Водород

1. 1 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 %). [2, 6] 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 %.

Полную информацию смотрите в файле. 

Содержимое разработки


XXXV городская научно-практическая конференция Магнитогорского научного общества учащихся «Искатели, мыслители ХХI века»






Исследовательская работа

на тему: «Водородное топливо как альтернативный вид энергии»





Выполнил: Никитин Данил

Ученик: 8 б класса

Научный руководитель:

Мухамедьянова Альфия

Азаматовна учитель

химии МОУ «СОШ № 32»






Магнитогорск

2015

Содержание



ВВЕДЕНИЕ…………………........................................…………......………........3

ГЛАВА 1. ВОДОРОД..............................................................…………………..5

    1. Водород на Земле............................. …………………………….…………...5

    2. Как и из чего в настоящее время получают водород..………..….………...5

1.3 Физические и химические свойства водорода...........................................10

ГЛАВА 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДОРОДА КАК ТОПЛИВО... ….…………13

    1. Водородная технология...............................……………………….…….....13

    2. Водородные двигатели........................……………………………………….14

2.3 Оценка загрязнения атмосферного воздуха г.Магнитогорска....................20

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………................……................................................................22

Библиографический список…………………….................................................23




















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. Человек живёт в водородно-гелиевой вселенной, поэтому водород представляет для нас очень большой интерес.

Цель исследования – выявить эффективность использования водорода как топлива.

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. Проблема загрязнения окружающей среды актуальна во все времена, потому как Земля – это наш дом. Дышать загрязненным 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.

Объект исследования – процесс использования водорода как топлива.

Предмет исследования – водород как топливо.

Человечество бесчинно пытается управлять природой, губит ее, не рационально использует ее ресурсы. И представить сложно, что все современные двигатели когда-то будут работать на экологически чистом топливе, одним из которых является водород. Но это всё фантазии и представления, которые, к великому нашему сожалению ещё не скоро станут реальностью.

Эти противоречия определили гипотезу исследования: если использовать водород как топливо, то выбросы вредных веществ в атмосферу значительно уменьшатся.

Положительное влияние водорода велико, но на практике это можно увидеть не часто. Но всё же разрабатывается множество проектов по его применению. Здоровье нашей планеты должно волновать каждого жителя нашего города, страны и всего мира.


Глава I . Водород

1.1 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 %).[2,6] 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 %.


1.2. Получение водорода


В распоряжении современных технологов имеются сотни технических методов получения водородного топлива, углеводородных газов, жидких углеводородов, воды. Выбор того или иного метода диктуется экономическими соображениями, наличием соответствующих сырьевых и энергетических ресурсов. В разных странах могут быть различные ситуации. Например, в странах, где имеется дешёвая избыточная электроэнергия, вырабатываемая на гидроэлектростанциях, можно получать водород электролизом воды (Норвегия); где много твёрдого топлива и дороги углеводороды, можно получать водород газификацией твёрдого топлива (Китай); где дешёвая нефть, можно получать водород из жидких углеводородов (Ближний Восток). Однако больше всего водорода получают в настоящее время из углеводородных газов конверсией метана и его гомологов (США, Россия).[12]

В процессе конверсии метана водяным паром, диоксидом углерода, кислородом и оксида углерода водяным паром протекают следующие каталитические реакции. Рассмотрим процесс получения водорода конверсией природного газа (метана).

Получение водорода осуществляется в три стадии. Первая стадия – конверсия метана в трубчатой печи:

CH4 + H2O = CO + 3H2 – 206,4 кДж/моль

или

CH4 +CO2 = 2CO + 2H2 – 248, 3 кДж/моль.

Вторая стадия связана с доконверсией остаточного метана первой стадии кислородом воздуха и введением в газовую смесь азота, если водород используется для синтеза аммиака. (Если получается чистый водород, второй стадии принципиально может и не быть).

CH4 + 0,5O2 = CO + 2H2 + 35,6 кДж/моль.

И, наконец, третья стадия – конверсия оксида углерода водяным паром:

CO + H2O = СO2 + H2 + 41,0 кДж/моль.

Для всех указанных стадий требуется водяной пар, а для первой стадии – много тепла, поэтому процесс в энерготехнологическом плане проводится таким образом, чтобы трубчатые печи снаружи обогревались сжигаемым в печах метаном, а остаточное тепло дымовых использовалось для получения водяного пара.[4]

Лабораторное получение водорода

Один из способов получения водорода вам уже знаком. Это разложение, воды при действии постоянного электрического тока:



В лабораторных условиях водород проще получить при взаимодействии некоторых металлов с кислотами. Обычно используют цинк и растворы соляной НС1 или серной H2S04 кислоты. Для собирания водорода над водой, который выделяется в этих реакциях, можно использовать прибор, изображенный на рисунке 1.1. Для получения водорода пользуются также аппаратом Киппа (рис. 1.2). Так как водород легче воздуха, его собирают в приборе, как показано на рисунке 1.3.[3]

Реакции можно выразить при помощи следующих уравнений:



Рис.1.1 Собирание водорода методом вытеснения воды.

а методом вытеснения воды.



Рис. 1.2. Аппарат Киппа: 1 — кислота.


Водород выделяется также при взаимодействии активных металлов (например, Na, Са) с водой (рис. 1.4). Эти реакции протекают бурно, иногда со взрывом. Поэтому для опыта следует брать небольшой кусочек металла, а пробирку накрыть воронкой.


Рис. 1.3. Взаимодействие натрия с водой



Рис. 1.4. Собирание водорода методом вытеснения воздуха


Опытным путем установлено, что из молекулы воды вытесняется только один атом водорода и образуется одновалентная группа ОН — гидроксогруппа, которая соединяется с атомом металла. Число гидроксогрупп зависит от валентности металла. Образующиеся соединения относятся к основаниям, а конкретные представители этого класса веществ называются гидроксидами. Химические реакции, протекающие между активными металлами и водой, можно выразить следующими уравнениями:

нениями:


1.3. Физические и химические свойства водорода


Водород — бесцветный, самый легкий газ. Он в 14,5 раза легче воздуха (1 л весит 0,09 г). Поэтому если мыльные пузыри наполнить водородом, то они поднимаются вверх. Растворимость водорода в воде очень мала, а температура сжижения чрезвычайно низкая (—252,8 °С).

Химические свойства

Взаимодействие с кислородом

Если зажечь водород и трубку с горящим водородом опустить в сосуд с кислородом, то на стенках сосуда образуются капельки воды:

Водород без примеси сгорает спокойно. Однако смесь водорода с кислородом или воздухом взрывается. Наиболее взрывчатая смесь, состоящая из двух объемов водорода и одного объема кислорода,— гремучий газ. Если взрыв произойдет в стеклянном сосуде, то его осколки могут поранить окружающих. Поэтому, прежде чем поджигать водород, необходимо проверить его на чистоту. Для этого собирают водород в пробирку, которую в положении вверх дном подносят к пламени. Если водород чистый, то он сгорает спокойно, с характерным звуком «п-пах». Если же водород содержит примесь воздуха, то он сгорает со взрывом. При работе с водородом следует соблюдать правила техники безопасности.

Взаимодействие водорода с оксидами некоторых металлов

Если, например, при нагревании пропускать над оксидом меди (II) струю водорода (рис. 1.5), то происходит реакция, в результате которой образуются вода и металлическая медь:

.

Рис. 1.5 Взаимодействие водорода с оксидом меди (II)


В этой реакции происходит процесс восстановления, так как водород отнимает кислород от атомов меди. Процесс восстановления противоположен процессу окисления. Вещества, которые отнимают кислород, относятся к восстановителям. Процессы окисления и восстановления взаимно связаны (если один элемент окисляется; то другой восстанавливается, и наоборот). В уравнении реакции это можно показать так:



Рис. 6. Горение водорода в атмосфере хлора.


При взаимодействии водорода с азотом (при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора) образуется аммиак NH3, имеющий большое практическое значение.

Водород реагирует также с активными металлами с образованием нелетучих соединений — гидридов







Глава II Использование водорода как топливо

2.1 Водородная технология


Под водородной технологией подразумевается совокупность промышленных методов и средств для получения, транспортировки и хранения водорода, а также средств и методов его безопасного использования на основе неисчерпаемых источников сырья и энергии.

В чём же привлекательность водорода и водородной технологии?

Переход транспорта, промышленности, быта на сжигание водорода – это путь к радикальному решению проблемы охраны воздушного бассейна от загрязнения оксидами углерода, азота, серы, углеводородами.

Водород, получаемый из воды, - один из наиболее энергонасыщенных носителей энергии. Ведь теплота сгорания 1 кг H2 составляет (по низшему пределу) 120 МДж/кг, в то время как теплота сгорания бензина или лучшего углеводородного авиационного топлива – 46 – 50 МДж/кг, т.е. в 2,5 раза меньше 1 т водорода соответствует по своему энергетическому эквиваленту 4,1 тут, к тому же водород – легковозобновляемое топливо.

Чтобы накопить ископаемое горючее на нашей планете, нужны миллионы лет, а чтобы в цикле получения и использования водорода из воды получить воду, нужны дни, недели, а иногда часы и минуты, кроме этого водород как топливо и химическое сырьё обладает и рядом других ценнейших качеств. Универсальность водорода заключается в том, что он может заменить любой вид горючего в самых разных областях энергетики, транспорта, промышленности, в быту. Он заменяет бензин в автомобильных двигателях, керосин в реактивных авиационных двигателях, ацетилен в процессах сварки и резки металлов, природный газ для бытовых и иных целей, метан в топливных элементах, кокс в металлургических процессах (прямое восстановление руд), углеводороды в ряде микробиологических процессов. Водород легко транспортируется по трубам и распределяется по мелким потребителям, его можно получать и хранить в любых количествах. В то же время водород – сырьё для ряда важнейших химических синтезов (аммиака, метанола, гидразина), для получения синтетических углеводородов.

2.2. Водородные двигатели

Водород - очень перспективный энергоноситель, позволяющий одновременно решить сложные экологические проблемы. При его сгорании (быстро протекающей экзотермической реакции окисления кислородом) получаются лишь вода и тепло. Да, образуются еще окислы азота, количество которых зависит от температуры сгорания смеси в цилиндре двигателя. И здесь важно, что в водородных двигателях температура сгорания топлива на режимах городской эксплуатации существенно ниже, чем в углеводородных (бензиновых, спиртовых, метановых, пропан-бутановых и т.д.).

Очевидно, что если под "водородным двигателем" понимать электрический, получающий энергию от реакции соединения водорода и кислорода в топливных элементах, то окислов азота не будет совсем. А углеводородное топливо "поставляет" при сжигании целый букет токсичных соединений, среди которых сажа - далеко не самая вредная.

Первый этап становления водородной энергетики - это применение водорода в качестве моторного топлива. Но не все технологии отработаны, и процесс этот идет достаточно медленно, еще далеко не все вопросы решены. "Водородное будущее" автотранспорта мировые эксперты связывают, прежде всего, с топливными элементами. Никаких движущихся частей, никаких взрывов. Водород и кислород тихо-мирно соединяются в "ящике с мембраной" (так упрощённо можно представить топливный элемент) и дают водяной пар плюс электричество.

Ford, General Motors, Toyota, Nissan и многие другие компании наперебой щеголяют "топливоэлементными" концепткарами и собираются вот-вот "завалить" всех водородными модификациями некоторых из своих обычных моделе. [8]

Водородные заправки уже появились в нескольких местах в Германии, Японии, США. В Калифорнии строят первые станции по электролизу воды, использующие ток, выработанный солнечными батареями. Аналогичные эксперименты проводят по всему миру. Но, к сожалению, в России такого еще нет. Развитие инфраструктуры водородных станций исключительно благоприятно подействует на рынок водородных автомобилей. Компания Honda планируют покрыть всю Землю сетью своих водородных заправок. Проект очень амбициозный, но вполне осуществимый. Конечно, риски инвестирования в водородную инфраструктуру велики, но в связи с истощением нефтяных месторождений, развивать альтернативные источники получения энергии просто необходимо.

Между тем, есть ещё один путь внедрения водорода на автотранспорте  — сжигание его в ДВС. Такой подход исповедуют BMW и Mazda. Японские и немецкие инженеры видят в этом свои преимущества.

Прибавку в весе машины даёт лишь водородная топливная система, в то время, как в авто на топливных элементах прирост (топливные элементы, топливная система, электромоторы, преобразователи тока, мощные аккумуляторы)  — существенно превышает "экономию" от удаления ДВС и его механической трансмиссии.

Потеря в полезном пространстве также меньше у машины с водородным ДВС (хотя водородный бак и в том, и другом случае съедает часть багажника).

BMW и Mazda предлагают сохранить в автомобиле возможность ездить на бензине (по аналогии с распространёнными ныне двухтопливными машинами "бензин/газ"). Такой подход, по замыслу автостроителей, облегчит постепенный переход автотранспорта только на водородное питание.

Ведь клиент сможет с чистой совестью купить подобную машину уже тогда, когда в регионе, где он живёт, появится хоть одна водородная заправка. И ему не придётся опасаться застрять поодаль от неё с пустым водородным баком. Серийный выпуск и массовые продажи машин на топливных элементах долгое время будут сильно сдерживаться малым числом таких заправочных станций. Да, и стоимость топливных элементов пока велика.

Кроме того, перевод на водород обычных ДВС (при соответствующих настройках) не только делает их чистыми, но и повышает термический КПД и улучшает гибкость работы.

Американские исследователи Университета штата Окла­ хома приспособили для водорода классический бензиновый автомобильный двигатель. Оказалось, что при прямом впрыскивании водорода в цилиндры - как в дизельных двигателях - отпадает надобность в опережении зажига­ ния. Как показал анализ выхлопных газов, окислы серы и углерода в них вообще отсутствуют, а окислы азота со­ держится лишь в незначительных количествах.

Однако широкому применению водорода в качестве авто­ мобильного топлива препятствует немало проблем, и са­ мая трудная из них - топливные баки. На 10 кг водорода автомобиль может проехать столько же, сколько на 30 кг бензина, но такое количество газообразного водорода занимает объем 8000 л, а чтобы хранить его требуется прочный резервуар массой 1500 кг. Это натолкнуло кон­ структоров на мысль использовать сжиженный водород; тогда те же 10 кг водорода помещаются в баллоне массой 80 кг и емкостью 160 л. Но чтобы иметь водород в сжиженном состоянии, нужно под­ держивать в баллоне температуру -2530С. Применять со­ суды Дьюара было бы слишком дорого. Возможно, конст­ рукторам удастся использовать какие-то варианты широко применяемых в настоящее время резервуаров для хранения жидкого топлива, у которых суточные потери на испаре­ ние не превышают 1,5%. Так, в экспериментальном авто­ мобиле «Волга» смонтирован криогенный водородный бак общей массой 140 кг. Специалисты нашли и другое реше­ ние: бак можно изготовить из гидридов металлов сплавов магния, марганца, титана и железа, которые обладают тем преимуществом, что поглощают часть испаряющегося водорода, а при нагреве (хотя бы выхлопными газами) ­ снова выделяют его. Масса водородного бака из гидридов металлов превышает 150 кг.

Новое топливо уже опробовано на практике. Успешно прошел испытания автомобиль «Жигули» с комбинированным двигателем на бензине и водороде. К.П.Д. двигателя по­ высился на четверть, расход бензина уменьшился на треть, а содержание вредных веществ в выхлопных газах снизилось до минимума. Большие надежды возлагаются и на электромобили, снабженные водородо-кислотными топ­ ливными системами.[5]

По мнению многих специалистов, водородный двигатель вряд ли найдет применение в легковых автомобилях, по соображениям безопасности, но он может пригодиться для общественного транспорта.

Большой интерес к водородному топливу проявляют и авиаконструкторы. В США еще в 1957г. исследовательская группа Национального управления по аэронавтике и ис­ следованию космического пространства проводила испыта­ ния двухмоторного самолета на водородном топливе. В 1973г. НАСА поручило фирме «Локхид» приспособить для водородного топлива два серийных боевых самолета (С-141 и «Старфайтер»). Фирма «Боинг» разработала вариант крупнейшего самолета «Джамбо-Джет» на водородном топ­ ливе.

Есть еще одно важное соединение водорода - это пере­ кись водорода, которая применяется для двигателей под­ водных лодок, ракетных двигателей, в том числе и та­ ких, которые могут поместиться в ранце за спиной чело­ века.

На прошедшей в Москве международной конференции по моторному топливу заместитель директора научно-произ­ водственной фирмы «Фордигаз» Сергей Шипунов уверял участников конференции, что если установить на автомо­ билях их топливные системы для двигателей внутреннего сгорания, то содержание вредных веществ в выхлопных газах уменьшится в сотни раз. Во всем мире считается большим достижением, если удается уменьшить на не­ сколько процентов количество этих ядов. Даже если пе­ ревести автомобили с жидкого на газовое топливо, то вредных веществ в дыме станет в 3-10 раз меньше. А «Фордигаз» уверяет, что может понизить их содержание еще на порядок для машин на газе и на два порядка - на бензине. Это кажется просто невероятным.

Тем не менее «Фордигаз» убедился в этом на опыте. Топливная система была установлена не на автомобиле, а на двигателе для мобильной электростанции мощностью 4 киловатта. 14 человек проходили испытания в комнате площадью 20 квадратных метров. Окна в ней были за­ крыты, а выхлопная труба выходила прямо в помещение. Затем, залили в бак бензин, включили двигатель. Он работал на полную мощность целый час, но присутствующие не испытывали особых неудобств. Только стало жарко, но воздух был совершенно чистым. А газо­ анализатор «Инфолит», сделанный в Германии, показал нулевое содержание вредных веществ в выхлопных газах. Когда сняли топливную систему и двигатель стал рабо­ тать в обычном режиме, дым быстро наполнил комнату. Через 4 минуты присутствующие чуть не задохнулись.

А чудо объяснялось просто. Топливная система обеспе­ чивала идеальное перемешивание воздуха с бензином, в результате он сгорал полностью - из выхлопной трубы вылетали только пары воды и углекислый газ. Сначала жидкое топливо превращается потоком воздуха в аэрозоль. Он увлажняет специальную ткань, а с нее воздух срывает уже не капельки, а отдельные молекулы бензина. В результате жидкое топливо превращается в газообразное, и в таком состоянии поступает в специ­ альный смеситель. Там к горючему добавляют строго оп­ ределенную порцию воздуха и хорошо их перемешивают. Особые устройства поддерживают оптимальное соотношение молекул кислорода и углеводов на протяжении всей ра­ боты двигателя - в результате топливо сгорает без ос­ татка.[15]

Водители знают, что обычный двигатель дает 7-8% окиси углерода в выхлопных газах, в лучшем случае (если хорошо отрегулировать) до 2%. Но испытания пер­ вого двигателя с топливной системой показали, что содержание окиси углерода составило 8 сотых долей про­ цента. Это устройство величиной чуть больше стакана. Воздух и горючее проходят в нем по изогнутым каналам, которые лихо закручивают и перемешивают эту смесь, делая ее максимально однородной. И такая хитрая операция дает удивительный эффект. Расход горючего снизился 20%. Но главное - количество токсичных выбросов в атмосферe уменьшилось в 3 раза.

Исходя из этого опыта мы попробуем, перенестись в наш город и выяснить насколько снизится содержание вредных веществ в воздухе, если применить водородное топливо на автомобилях.


2.3. Оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Магнитогорска


По величине выбросов вредных веществ в атмосферу Магнитогорск относится к числу лидеров Российской Федерации и является одним из наиболее загрязненных городов страны. Город постоянно включается в приоритетный список городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха.[13]

В атмосферу воздух Магнитогорска поступают сотни тысяч в год загрязняющих веществ, которые наносят непоправимый вред здоровью людей, оказывают негативное влияние на живые организмы и растительность, ускоряют разрушение металлических конструкций и зданий.
Основной источник загрязнения воздушного бассейна города – ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», выбросы которого составляют около 98% выбросов источников. Все более значительный вклад в загрязнение окружающей среды вносит автотранспорт, как индивидуальный, так и промышленный, численность которого превышает 100 тысяч. Из всего количества вредных веществ, которые выбрасываются в атмосферный воздух города, выбросы стационарных источников составляют 77,6-77,8%, автотранспорта 21,5-22,7%, железнодорожного транспорта – около 0,7%. В атмосферный воздух города с выбросами как от стационарных, так и передвижных источников поступают сотни разнообразных веществ в твердом, жидком и газообразном состоянии. Как показывает анализ статистических данных, в наибольших количествах выбрасывается оксид углерода, взвешенные вещества (органические и неорганические вещества), диоксид серы, оксиды азота, которые относят к группе основных веществ, присутствующих в атмосфере всех населенных пунктов и ставших составной часть газового состава атмосферы.[15]

Исходя из вышеприведенных данных по городу, можно вычислить во сколько раз уменьшится количество выбросов вредных газов в воздушный бассейн нашего города.

Одни двигатель выбрасывает в атмосферу 7-8% угарного газа (СО), а 1 топливный двигатель – 0,08%. Разница колоссальна и составляет 87,5 раз. Общие выбросы автотранспорта составляют 21,5-22,7%. Мы можем посчитать сколько процентов составит выброс от 100 тысяч автомобилей, если использовать водородное топливо.

22% - 700  000

х – 8000

х= 22,7*8000/700000

х=0,25%

Это значит, что при использовании водородного двигателя на всех автомобилях нашего города, то количество выбросов вредных веществ снизится в 88 раз.


























Заключение


В результате написанной работы мы очень много узнали о таком важном и незаменимом веществе на нашей планете, как водород. Сколько бесценной информации уже смогли открыть учёные, изучая его, и сейчас, остаётся только гадать, что ещё можно открыть и узнать. Если во всём мире частенько возникают вопросы, что же делать с загрязнённой атмосферой, то можно просто не загрязнять ее.

Но, к сожалению, невозможно прекратить работу промышленных объектов, различных станций, заводов, фабрик, невозможно убрать из нашей повседневной жизни автомобили, однако, возможно сделать их максимально чистыми, использовать наиболее эффективные, безотходные технологии. Посмотрите, чем мы дышим, сколько выхлопных газов, разнообразных вредных веществ выбрасываются в атмосферу. И если есть возможность предотвратить попадание этих опаснейших веществ, то нужно это делать. Изучив множество источников, мы пришли к выводу, что это возможно. Но нужно чтобы этого захотели все люди нашей планеты. Вот тогда мы будем жить в экологически чистом доме. Один из способов решения данной проблемы – водородное топливо. Главным и неоспоримым преимуществом автомобилей на водородном топливе является высокая их экологичность. Продуктом  горения водорода является вода, точнее водяной пар. Это, естественно, не означает, что при езде на таком автотранспорте не будет выделяться токсичных газов, так как помимо водорода сгорают ещё и различные масла. Но как мы видим из всех доказательств, приведённых в работе, их процентное содержание очень мало. Таким образом, водород не без оснований называют чудесным топливом будущего.







-75%
Курсы повышения квалификации

Интерактивные методы в практике школьного образования

Продолжительность 72 часа
Документ: Удостоверение о повышении квалификации
4000 руб.
1000 руб.
Подробнее
Скачать разработку
Сохранить у себя:
Материал по химии по теме "Водород" (0.16 MB)

Комментарии 0

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или на сайт