Чем опасен водород в воздухе

Хуже тротила: какими бедами грозит миру водородная энергетика

Андрей Злобин, кандидат технических наук, математик

У водорода есть еще один крупный недостаток, который представляет собой фактор серьезной опасности. Вот что об этом говорится в «Прогнозе развития энергетики мира и России до 2040 года», подготовленном Институтом энергетических исследований Российской Академии наук и аналитическим центром при Правительстве РФ. «Главная проблема современных водородных автомобилей – их высокая пожаро- и взрывоопасность (молекулы водорода способны проникать в структуру металла кузова или бака, просачиваясь из автомобиля наружу, что может привести к детонации)».

И хотя пример приводится из области автомобилестроения, то же самое можно сказать об энергетике, авиации любой другой технике, использующей водород в качестве топлива. Даже сталь является для водорода дырявым решетом, и только ее специальные марки или значительное увеличение толщины металла немного снижают остроту проблемы. Эти лишние металлические тонны делают «игрушки на водороде» крайне опасными и дорогими.

Какие еще нужно привести аргументы, чтобы понять — лоббирование водорода на замену нефти и газу откровенно смахивает на авантюризм. Ну нельзя, образно говоря, отапливать жилища тротилом, ездить, летать или плавать верхом на взрывчатке. Все это очень плохо кончится. Сколько еще Фукусим и Челенджеров должно рвануть, чтобы пришло понимание преждевременности водородной эры? Где гарантии, что нашпиговав страну «водородными минами» мы однажды не получим что-то пострашнее Чернобыля?

Я считаю, что игру в водородную рулетку нужно немедленно прекратить. Научные исследования по линии водорода продолжать можно и нужно. А всерьез рассчитывать на водородную энергетику или транспорт в ближайшие несколько десятилетий — это авантюра. И не надо дуть в уши про «потепление климата». От водорода может «потеплеть» так, что мало не покажется. Думаю, следует величать карбонариями тех, кто излишне ретиво печется о декарбонизации. Пусть начинают декарбонизацию с себя. Россия, полагаю, слушать карбонариев не обязана. Глубоко сомневаюсь, что «тротиловая энергетика» является дорогой к процветанию.

Источник

Водород – штука очень непростая и совсем небезопасная

Россия займет не менее 20% мирового рынка водорода. Об этом заявил Александр Новак на сессии по развитию водородной энергетики. По словам Новака, Россия обладает соответствующими технологиями, готовыми продуктами и кадрами.

Проблема в том, что все ныне существующие установки в России по производству водорода на российских НПЗ построены по лицензиям западных компаний Halder Topsoe, Linde и UOP. Обладать-то соответствующими технологиями Россия обладает, но.

Второй момент — водород обладает диффузионными свойствами, активно проникая в металл и вызывая его коррозию. Кроме того, водород — активный элемент и охотно образует самые разные соединения, многие из которых весьма агрессивны. К примеру, с серой он образует сероводород, активно разрушающий поверхность труб и любых иных металлических деталей и узлов.

В общем, водород – штука очень непростая и совсем небезопасная. А значит, вот так просто взять и заместить природный газ водородом нельзя. Требуется серьезный комплекс мероприятий по упрочнению всей инфраструктуры, создание, применение и использование нейтральных к водороду конструкционных материалов.

Именно поэтому, несмотря на некоторый «зеленый» психоз, отношение к водороду остается достаточно осторожным. В этом смысле любые идеи, звучащие из Кремля, про захват лидерских позиций на рынке водорода, могут быть чем-то сильно похожими на медведевскую концепцию перехода на энергосберегающие лампы. Перешли, но не на те.

Источник

Влияние фторида водорода на организм человека. Водный раствор фтороводорода

Образование HF может быть связано со взрывом при взаимосвязи с водородом, в процессе взаимодействия плавикового шпата и сильных нелетучих кислот. Процедура выполняется в печах из стали при 120-300 градусах C, и занимает много времени. Установочные части, предназначенные для вбирания HF, производятся из свинца.

Водный раствор фтороводорода

В сжиженном виде фтористый водород представляет собой плавиковую кислоту, и применяется как 40-72 %-ный раствор. В ней могут содержаться примеси железа, мышьяка, сернистого газа. Концентрация 60 % раствора участвует в химии органического синтеза. Хранение смеси производится в полиэтиленовых или тефлоновых сосудах, а многотоннажная плавиковая кислота транспортируется в резервуарах из стали. Применяется при производстве кремнефторидов, синтетических смазочных масел и борфторида аммония, который служит компонентом флюсов в металлургии. Используется при электролизе для получения чистого бора, цементов и эмалей, не восприимчивых к минеральным кислотам. Флюаты обеспечивают водонепроницаемость стройматериалов. Большую значимость имеет раствор в матировании стекла и полупроводниковой индустрии, участвуя в травлении кремния. Используется для получения криолита, фтористых производных урана, фреонов. При добавлении в примесь акцепторов фтора образуются сверхкислые среды. В нефтехимической промышленности раствор необходим для обработки и очистки поверхностей. Применяется в призабойных зонах добывающих скважин. В сочетании с прочими кислотами счищает со стенок аппаратуры отложения асфальтов и парафинов, что увеличивает эффективность нефтедобычи. Присутствует в системах фильтрации.

Влияние фторида водорода на человека

Вещество ядовито и представляет большую опасность для человека, как в состоянии газа, так и виде жидкости. Плавиковая кислота оказывает наркотическое воздействие, и пагубно сказывается на работе сердечно-сосудистой, выделительной, дыхательной системы, поражает кожные покровы и слизистые оболочки. Отравление смесью через кожные покровы протекает безболезненно, симптомы проявляются на следующий день: образование язв на участках кожи и ожогов на слизистой глаз. Попадание в организм путем вдыхания, влечет за собой разрушение тканей легких. При острой интоксикации первой помощью является 2 % раствор СаСЬ. При ожогах пострадавшую область необходимо долгое время промывать под струей холодной воды, после чего наложить компресс 20 %-ной взвеси MgO в глицерине.

Обеспечение безопасности при работе с HF

Качественную и надежную аппаратуру можно приобрести в компании RTECO — проверенного поставщика КИПиА известных производителей.

Дополнительными средствами индивидуальной защиты от ядовитых примесей в воздухе являются респираторы, фильтрующие и изолирующие противогазы. Для защиты от химических и термических ожогов при работе со смесью нужно пользоваться шерстяной спецодеждой, резиновой обувью, перчатками и изолирующими очками. Несоблюдение перечисленных мер может привести к аварийной ситуации на производстве, интоксикации или смерти работников.

Источник

Чем опасен водород в воздухе

Водород представляет собой физиологически нейтральный газ, который рассматривали и использовали при глубоководных погружениях многие исследователи-. Однако он взрывоопасен в смесях, где содержание кислорода превышает 4%. Brauer и сотрудники в 1966—1971 гг. установили, что наркотическая способность водорода согласуется с его растворимостью в жирах, она выше, чем у гелия или неона, но ниже, чем у азота.

В 1971 г. Brauer и сотрудники показали, что добавление водорода к гелиево-кислородной смеси замедляет на больших глубинах появление объективных и субъективных признаков нервного синдрома высоких давлений (НСВД). Аналогичное действие оказывают азот и окись азота. Это обстоятельство вызвало интерес исследователей к дальнейшему изучению водорода в качестве «водолазного» газа.

Так, Chouteau в 1971 г. провел эксперимент с погружением 5 кроликов при использовании водорода на глубине 277 м, однако через 7—12 ч все животные погибли. Г. Л. Зальцман и сотрудники в среде, содержащей водород, подвергали компрессии мышей до глубины 504—914 м, при этом наблюдали появление судорог, как и в случае применения гелия, но только на больших глубинах.

Несколько животных погибли. Напротив, Brauer и сотр. в 1971 г. успешно провели погружение обезьян на глубину 579 м с экспозицией 24 ч. В дальнейшем 8 обезьян погружали на глубину 610—672 м в среде, содержащей водород, с экспозицией в течение 6—20 ч. Также успешно прошли погружения мышей на глубину 914 м в среде, содержащей водород. Возможно, причиной расхождения результатов, исследований было отсутствие обогрева камеры, обусловившее гибель животных.

В дальнейших исследованиях, проведенных Rostein, Naquet в 1972 г., было установлено, что погружение 2 обезьян на глубину 305 м с экспозицией 24 ч приводит к развитию судорог и ранним изменениям на ЭЭГ. Исследователи из фирмы СОМЕХ помещали обезьян бабуинов 3 раза в месяц в водородно-кислородной среде на глубину 305, 503 и 670 м. Судороги наблюдали при нахождении животных на глубине 670 м во время дыхания смесью, содержащей либо водород, либо гелий.

Исследователи пришли к выводу, что водород, по-видимому, не смягчает, как предполагали ранее, судорожного приступа, возникающего во время дыхания гелиевыми смесями.

Единственное исследование на человеке после экспериментов, поставленных Zetterstrom в 1948 г., провел Edel. Два успешных погружения с использованием водорода были сделаны в 1967 г. на глубину 61 м (10 и 20 мин) и в 1970 и 1977 гг. на глубину 4—61 м (10—108 мин). Edel проводил также погружение собак (на 91 м, экспозиция 24 ч, и на 305 м, экспозиция 39 ч). При проведении этих экспериментов значительных изменений в биомедицинских показателях не обнаружено.

Источник

Водород – рождающий воду

Содержание

При горении водорода в кислороде образуется чистое, некоптящее и не имеющее четких границ пламя температурой до 2800°С.

Теоретически для полного сгорания 1 мг водорода требуется 0,5 мг кислорода. Практически в горелку на 1 мг водорода подается 0,25 мг кислорода.

История открытия водорода

Доподлино установить кто открыл водорода невозможно, поскольку он известен с XVI века. Алхимики заметили, что при взаимодействии железных опилок с соляной или серной кислотой выделяется «горючий воздух», или «искусственный воздух». Однако его все-таки считали воздухом, получившим почему-то способность гореть.

Но вот сторонник точных измерений Генри Кавендиш (Henry Cavendish) выделил водород из серной и соляной кислот железом, цинком, оловом. Он собирал его в газометре и узнал, что при горении «горючего воздуха» образуется чистая вода. Поэтому считается, что лавры открытия водорода принадлежат именно ему.

Интересны первые русские наименования водорода: «водотворный газ», «водотвор». Легкость водорода, пожалуй, поразила первых наблюдателей больше, чем остальные его свойства. Думали даже, что он и есть тот таинственный с «отрицательным весом» флогистон, который, проникая в тела, сообщает им способность гореть.

Избыток водяных паров, непрерывно поступающих в трубу, проходил через холодильник, а водород по трубам направлялся в аэростат и надувал его.

Когда железо израсходуется, его опять можно получить из накаленной окалины, если через трубу пропустить светильный газ. Уравнение показывает, что 3?56=168 г железа могут вытеснить 8 г водорода, или 4?22,4=89,6 л водорода.

Аэростаты, наполненные водородом, применили впервые революционные войска Франции в битве при Флёрюсе в 1794 г.

В войнах 1904-1905 и 1914-1918 гг. привязанные канатами аэростаты служили главным образом для наблюдения за прицельностью артиллерийского огня, за передвижением войск. Во время Великой Отечественной войны 1941-1945 гг. они защищали военные объекты от авиации противника. Летчики, опасаясь столкновений с аэростатом и канатами, летали на большой высоте, поэтому их бомбовые удары в значительной мере теряли прицельность.

Первый в мире полет на аэростате с научной целью совершил ученый Захаров Яков Дмитриевич в 1804 г. А в 1887 г. для наблюдения солнечного затмения и изучения воздуха поднялся в воздух Менделеев Дмитрий Иванович.

Получение водорода

В промышленности технический водород получают:

Получение водорода из кислот

Вместо цинка можно взять железо в виде стружек или алюминий. Водород получается, загрязненный побочными продуктами разложения серной кислоты, и, если это требуется, его приходится очищать.

Добыча водорода из промышленных газов

При переработке каменного угля на кокс дополнительно получается деготь и коксовый газ. В состав газа входит до 50-60% водорода (H₂), 20-25% метана (СН₄), окись углерода (СО), азот (N) и др.

В статье о свойствах гелия и способах его производства описан процесс получения гелия методом фракционной конденсации. Так же поступают и с коксовым газом. Но чтобы отделить водород от других составных частей, требуется очень глубокое охлаждение из-за низкой критической температуры водорода.

Производство водорода из воды

Единственным исходным сырьем для добычи водорода электролитическим методом служит вода. Чистая, дистиллированная вода обладает огромным сопротивлением и почти совершенно не проводит электрический ток. Вот почему для того чтобы сделать воду электропроводной, в ней нужно растворить какую-нибудь соль, кислоту или основание, которые дают ионы.

В результате получения 2 м 3 водорода, как побочный продукт получается 1 м 3 кислорода.

Большой расход электроэнергии является главным недостатком данного способа, поэтому применение водорода полученного при помощи электролиза целесообразно при одновременном использовании вместе с кислородом. В связи с этим в последнее время портативные водородные сварочные аппараты для газовой сварки и пайки пользуются все большей популярностью.

Применение водорода

Основными направлениями применения водорода являются:

Применение водорода в сварке

Водород использовался в качестве защитного газа еще при первых попытках защиты дугового пространства от воздуха. Однако водород может оказать в ряде случаев вредное воздействие. Это объясняется тем, что при применении водорода в металле сварных швов образуются дефекты в виде пор, а также является одним из главных факторов образования холодных трещин. С увеличением толщины свариваемых элементов пористость в металле сварных швов становится значительной. Поэтому его использование в дальнейшем было значительно ограничено. В чистом виде (и в виде водородно-азотных смесей, получаемых при диссоциации аммиака) он в настоящее время применяется при атомно-водородной сварке (хотя и сам этот способ заменен теперь другими, в частности сваркой неплавящимся электродом).

Если струю водорода пропускать через пламя вольтовой дуги, то водород диссоциирует на атомы с поглощением значительного количество тепла (103,6 ккал/моль) что приводит к значительному увеличению напряжения дуги. Она становится устойчивой только при повышении напряжения источника тока. Так, например, при режимах атомно-водородной сварки наиболее эффективной «звенящей» дугой при вольфрамовых электродах и силе тока 10-20 А напряжение дуги составляет около 100 А, напряжение холостого хода питающего источника должно быть не менее 200-220 В (обычно около 300 В). В этом случае водород является не только защитным газом, но и переносит тепловую энергию из дуги на поверхность не включенного в цепь тока изделия.

Образовавшийся атомный водород направляют на твердую свариваемую поверхность, где происходит нагревание и расплавление металла за счет поглощения тепла, которое выделяется при рекомбинации атомов до молекулярного водорода. Ассоциация атомарного водорода на холодной поверхности металла (в том числе и расплавленной, так как температура плавления большинства металлов ниже температуры возможного существования заметных количеств атомарного водорода) приводит к выделению тепла, потребленного в дуге на диссоциацию. За счет выделяющегося тепла температура свариваемой поверхности металла повышается до 3528-4028°С. Такая атомно-водородная сварка позволяет обрабатывать и сваривать самые тугоплавкие металлы, высококачественные стали, коррозионно-устойчивые материалы, цветные металлы.

Несмотря на то, что атмосфера, окружающая металл, при атомно-водородной сварке представляет собой смесь молекулярного и атомарного водорода, при отсутствии на металле значительного количества окислов швы получаются достаточно плотными и применительно к низкоуглеродистой стали не имеют большого количества диффузионно-подвижного и остаточного водорода.

При струйной защите иногда используется водяной пар. Однако в этом случае получается значительно меньшая стабильность качества сварных швов, чем при сварке с защитой дуги углекислым газом. В связи с этим такой процесс широкого распространения не получил.

При TIG сварке аустенитной нержавеющей стали с целью увеличения напряжения дуги, увеличения теплоэффективности и снижения оксидирования используют аргоно-водородные смеси газов (15% Н₂). Более высокая температуру и сжатие дуги, в свою очередь увеличивает глубину проплавления металла. Однако при этом необходимо учитывать возможность вредного влияния растворяющегося в металле водорода. Более широко водород применяют в специальных областях сварки и металлургии, например в порошковой металлургии при спекании изделий из порошковых материалов.

В других случаях применение водорода и водородосодержащих газов, как защитных при дуговой сварке, нецелесообразно.

Применяют водород для составления плазмообразующих смесей при плазменной сварке и резке. Так, для защиты сварочной ванны от окисления при плазменной сварке легированной стали, меди, никеля и сплавов на его основе используют смесь аргона с 5-8% водорода.

Аргоно-водородную смесь, имеющую до 20% Н₂, применяют при микроплазменной сварке. Наличие водорода в смеси обеспечивает сжатие столба плазмы, делает его более сконцентрированным. Кроме того, водород создает необходимую в ряде случаев восстановительную атмосферу.

Взрывоопасность водорода

При работе с водородом особое внимание следует обращать на герметичность аппаратуры и газовых коммуникаций, так как водород способен проникать через мельчайшие неплотности, образовывать с воздухом взрывоопасные концентрации. В смеси с кислородом (2:1) образует взрывчатую смесь, называемую гремучим газом.

Температура самовоспламенения 510°С. Водород физиологически инертен, при высоких концентрациях вызывает удушье. При высоком давлении проявляется наркотическое действие. При работе в среде водорода необходимо пользоваться изолирующим противогазом (кислородным или шланговым).

Хранение и транспортировка водорода

Водород технический поставляют по ГОСТ 3022. Хранят и транспортируют водород в стальных баллонах вместимостью 40 и 50 дм 3 по ГОСТ 949 под давлением 15 МПа. Баллон окрашивается в темно-зеленый цвет с красной надписью «ВОДОРОД».

Характеристика водорода

Характеристики H₂ представлены в таблицах ниже:

Коэффициенты перевода объема и массы H₂ при Т=15°С и Р=0,1 МПа

Коэффициенты перевода объема и массы H₂ при Т=0°С и Р=0,1 МПа

Водород в баллоне

Благодаря этой таблице теперь можно легко дать ответы на вопросы, которые очень часто задают сварщики:

Рекомендуем к просмотру видео об открытии водорода, его характеристиках и производстве.

Источник