Hva Produserer Hydrogen

Hydrogen er den enkleste av elementene --- og den mest rikelig i tillegg. Universet er omtrent 73 prosent hydrogen, med en annen 25 prosent blir helium og alle de andre resterende elementene som utgjør bare 2 prosent. Hydrogenet funnet i dagens univers, da, ble dannet i Big Bang. Her på jorden, er hydrogen til stede i forbindelser som vann; vi kan "produsere" hydrogen ved å skille den fra disse forbindelsene gjennom kjemiske reaksjoner.

Big Bang og nucleosynthesis

I den tidlige universet, mindre enn et sekund etter Big Bang, omdannelse mellom nøytroner og protoner opprettholdt en stabil nøytron-to-proton-forhold. Protoner kan bli nøytroner gjennom elektronfangst, mens nøytroner kan forfalle til å bli protoner. Etter den første andre begynte imidlertid nøytron-nedbrytnings å dominere, og det antall protoner kom raskt til å overstige det antall nøytroner. Et hydrogenatom er bare et proton med et elektron, selv om en annen isotop som kalles deuterium inneholder et nøytron i kjernen i tillegg til proton. Deuterium kjerner begynte å danne kort tid etter Big Bang, så vel --- og det er faktisk deuterium formasjon som hindret alle nøytroner fra råtnende helt, og da vårt univers ville være bare ren hydrogen. Som det er, men kjernefysisk fusjon reaksjoner i stjerner forvandle hydrogen og helium til tyngre grunnstoffer som de som finnes på jorden.

Elektrolyse av vann

På jorden er hydrogen vanligvis finnes som en del av forbindelser som vann. For å produsere hydrogengass, må vi skille hydrogen fra sine partnere i disse forbindelsene gjennom kjemiske reaksjoner. En slik prosess er elektrolyse. Vi vet at å kombinere hydrogen og oksygen til å gjøre vann frigjør energi --- det er derfor du får varme når du brenner hydrogen. Derfor vet vi at vi trenger minst like mye energi som vi får fra foroverreaksjonen (hydrogen + oksygen = vann) for å gjøre det motsatte reaksjonen skje. Ved elektrolyse, flyter en elektrisk strøm gjennom vannet mellom to elektroder nedsenket i løsningen. Denne strøm gir den energien som trengs for å spytte vannmolekyler og oppnå både hydrogen og oksygen.

reformeringsreaksjon

Elektrolyse av vann er ganske energikrevende, så det meste hydrogen brukes i industrien er produsert fra et fossilt brensel som heter metan eller naturgass i stedet. En blanding av metan og damp reagerer i nærvær av en nikkelkatalysator for å lage både hydrogen og karbonmonoksyd, en blanding kalt syntesegass. Syntesegass kan i sin tur anvendes for å fremstille mer hydrogen og CO2 gjennom et trinn som kalles skiftreaksjonen. De fleste kommersielle hydrogen produseres gjennom denne prosessen.

andre reaksjoner

Sterke reduksjonsmidler --- stoffer som lett gir fra seg elektroner --- kan redusere hydrogen i vann under dannelse av hydrogengass. Hvis kaliummetall blir sluppet ned i vann, for eksempel oppstår en voldsom reaksjon, produksjon av hydrogen og kaliumhydroksyd. I laboratorier, tilsetning av sink og saltsyre er en effektiv måte å fremstille små mengder av hydrogen for anvendelse i eksperimentene. Hydrogen kan også danne såkalte metalliske hydrider som kobber hydrid; Disse pulverformede faststoffer inneholder hydrogen at de frigir når syren tilsettes, slik at de er et mulig middel for å produsere større mengder hydrogen.