Урок 3
Описание
Альтернативные источники энергии
Водородная энергетика — развивающаяся отрасль энергетики, направление выработки и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). Существует множество способов получения водорода.
Водородное топливо – экологичная альтернатива бензину и дизелю, поскольку основным побочным продуктом его использования является вода. Кроме того, у водорода гораздо меньший расход, чем у бензина — на 100 км всего 0,6 кг. Водородная заправочная станция состоит из системы хранения водорода, охлаждения, компримирования и раздаточных устройств. Партнер проекта – французская компания с мировым именем Air Liquide за последние 50 лет освоила всю цепочку поставок водорода: от производства до хранения, распределения и разработки приложений для конечных потребителей. На сегодняшний день компанией спроектировано и установлено более 120 водородных заправочных станций по всему миру.
В настоящее время в КМГ актуализируется стратегия развития на 2022-2031 годы и одобрена Программа низкоуглеродного развития. КМГ намерен снизить выбросы СО2 на 15% к 2031 году от уровня 2019 года, что составляет порядка 1,6 млн тонн СО2. Достичь этой цели планируется через повышение энергоэффективности и энергосбережения, развитие возобновляемой и водородной энергетики, применение технологий по улавливанию и хранению углерода, реализацию лесоклиматических проектов.
Электролиз, как способ получения водорода.
С точки зрения химии, электролиз — окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор электролита.
Электролиз является одним из лучших способов золочения или покрытия металла медью, золотом.
Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создаётся электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Катодом при электролизе называется отрицательный электрод, анодом — положительный. Положительные ионы — катионы (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду.
Электролиз широко применяется в современной промышленности. В частности, электролиз является одним из способов промышленного получения алюминия, меди, водорода, диоксида марганца, пероксида водорода. Большое количество металлов извлекается из руд и подвергается переработке с помощью электролиза (электроэкстракция, электрорафинирование). Также электролиз является основным процессом, благодаря которому функционирует химический источник тока. Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации).
Применяется для получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.), при нанесении металлических покрытий (гальваностегия), воспроизведении формы предметов (гальванопластика).
a — горелка
b — водород
c — годрозатвор
d — раствор электролита
e — электроды (красный-Катод, черный-Анод)
f — элетролитическая ячейка
Источники:
1. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА ПРИ БЕЗОТХОДНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ШЛАКОВ. Темірхан А.Н. – 2013. – Т.2, ч.2 – С. 81-82
2. Обратное обозначение знака катода и анода встречается в литературе при описании гальванических элементов
3. Электросинтез // Химическая энциклопедия
4. https://kapital.kz/economic/99424/kazmunaygaz-zapustit-pervuyu-vodorodnuyu-azs-v-kazakhstane.html
Презентация обсуждение проектов
На этой недели ученики должны презентовать свой готовый проект по нижеуказанным пунктам:
— получение водорода из алюминия
— принцип работы водородной горелки
— получение водорода. Электролизер
— запуск ракеты на водородном топливе
— презентация на тему: водородное топливо & традиционное (углеродное) топливо: польза или вред
Оценивание
Критерий оценивания по PBL:
Project based learning (проектно-ориентированное обучение) — это метод обучения, при котором учащиеся приобретают знания и навыки, работая над одним проектом в течение 3-х или 4-х недель, для исследования и поиска ответа на подлинный, интересный и сложный вопрос, проблему или вызов (далее перейдите по ссылке PBL Rubrics на рубрики).
