Водень
Гідроге́н (Н) — хімічний елемент з атомним номером 1, що належить до 1-ої групи періодичної системи елементів. Проста речовина Гідрогену — во́день H2 — безколірний, без запаху і смаку газ, найлегший із усіх відомих газів.
Ізотопи гідрогену мають власні назви: 1H — протій (Н), 2H — дейтерій (D) і 3H — тритій (T).
Гідроген — один з основних компонентів всіх природних органічних сполук. Водень реагує з неметалами, з металами утворюються гідриди. Суміш водню з киснем (гримучий газ) вибухає при підпалюванні. Водень є відновником.
Сировина для промислового отримання водню — гази нафтопереробки, гази природні, продукти газифікації вугілля та інше. Основні лабораторні способи отримання водню: реакція вуглеводнів з водяною парою, неповне окиснення вуглеводнів, конверсія оксиду вуглецю, електроліз води.
Водень застосовують для синтезу аміаку, метилового спирту, в процесах гідрогенізації, при зварюванні і різанні металів тощо. Водень — перспективне газоподібне пальне. Дейтерій і тритій знайшли застосування в атомній енергетиці.
Історія
Виділення горючого газу при взаємодії кислот та металів спостерігали у XVI та XVII століттях на початку становлення хімії як науки. Відомий англійський фізик та хімік Генрі Кавендіш у 1766 році досліджував цей газ і назвав його «горючим повітрям». При спаленні «горюче повітря» давало воду, але дотримання Кавендішом теорії флогістону завадило йому зробити правильні висновки. Французький хімік Антуан Лавуазьє разом із інженером Жаном Меньє, використовуючи спеціальні газометри, у 1783 році здійснили синтез води, а згодом її аналіз, розклавши водяну пару розжареним залізом. Таким чином вони встановили, що водень входить до складу води (H2O) та може бути отриманий із неї.
Назва елементу
Лавуазьє дав назву «hydrogene» (від грец. ὕδωρ — вода та γενναω — народжую) — «той, що народжує воду». Українська назва «водень» також відображає входження елементу до складу води. Російська назва «водород» — дослівний переклад латинської назви hydrogenium.
Поширення
У земній корі міститься біля 1 % за масою, або 17,25 атомних відсотки Гідрогену. Відносний вміст водню в атмосфері збільшується з висотою. На рівні моря він становить 0,00005 % за об‘ємом, верхні ж шари (вище 100 км) складаються в основному з нього. Вільний водень міститься в горючих газах, що виділяються із землі. Він виникає при гнитті і бродінні органічних речовин і тому міститься в кишкових газах людини і тварин. Основна маса Гідрогену знаходиться в зв‘язаному стані у вигляді різноманітних сполук. Найпоширенішими з них є вода, до складу якої входить 11,19 % Гідрогену. Відома велика кількість сполук Гідрогену з вуглецем (вуглеводні). Гідроген входить до складу нафти, кам‘яного вугілля, деяких мінералів.
У лабораторіях водень отримують дією кислот на метали, наприклад дією сірчаної кислоти на цинк:
- H2SO4 + Zn = H2 + ZnSO4.
У техніці водень отримують:
- з природного газу, що складається в основному з метану, який змішують з водяною парою та киснем і нагрівають до температури 800–900 °C в присутності каталізатора:
- СН4 + О2 + 2Н2О = 2СО2 + 6Н2;
- при електролізі розчинів хлориду натрію та хлориду калію як побічний продукт виробництва лугів, гіпохлоритів і хлоратів
Отримання
Сьогодні водень отримують головним чином (90%) з викопних джерел [1]. Зв ' язок централізованого виробництва з депо малотоннажних автомобілів на паливних елементах потребуватиме розміщення та будівництва розподільчої інфраструктури з великим вкладенням капіталу. Одне з завдань водневої енергетики — забезпечення компактного та безпечного зберігання водню на борту транспортного засобу, з метою подовжити інтервал між заправками.
Методи виробництва
На Землі у звичайних природних умовах молекулярний водень майже не зустрічається. Більшість водню на Землі зв'язана з киснем у воді. Виробництво елементарного водню вимагає переробки носія водню, наприклад, викопного палива і води. Витрачаються викопні ресурси та виділяється вуглекислий газ, але найчастіше подальший вклад енергії, крім викопного палива, уже не потрібний. Розкладання води вимагає витрат електроенергії або тепла, одержаного з будь-якого первинного джерела енергії (спалення викопного палива, атомної енергії або відвлюваних джерел енергії).
Сучасні методи виробництва
В промисловості водень виробляється через перетворення пари, з використанням викопних видів палива, наприклад, природного газу, нафти чи вугілля.[2] Енергоємність виробленого водню менше, ніж енергія, що міститься у вихідному паливі, але завдяки високому ККД паливних елементів вона може бути використана повніше, ніж при безпосередньому використанню вихідного палива. Внаслідок перетворення вихідного палива, в атмосферу може викидаєтися вуглекислий газ, так само, як внаслідок роботи двигуна автомобіля. Але зявдяки високому ККД паливних елементів його кількість може бути меншою, ніж при використанні палива безпосередньо.
Невелика частина водню (4% в 2006 році) отримується шляхом електролізу води. Для одержання кілограму водню таким шляхом необхідно витратити приблизно 50 кіловат-годин електроенергії.
Процесс Кварнера
Кварнер-процес або кварнер сажі та водню (CB & H) [1] - це метод, розроблений в 1980-х роках однойменною норвезькою компанією для виробництва водню з вуглеводнів, наприклад, з метану, природного газу і біогазу. Розподіл енергії у речовині під час процесу приблизно такий: близько 48% енергії міститься в атомі водню, 40% - у карбоні та 10% - у перегрітій парі [3].
Біологічне виробництво
Ферментативне виробництво водню - це ферментативне перетворення органічного субстрату в біоводень, що здійснюється групою бактерій за допомогою мультиферментативних систем в три кроки, аналогічно до анаеробного перетворення. Темнова ферментація не потребує світлової енергії, тому можливе неперервне виробництво водню з органічних сполук - вдень і вночі. Фотоферментація відрізняється від темнової ферментації тим, що вона протікає лише за наявності світла. Наприклад, фотоферментація з Rhodobacter sphaeroides SH2C може бути використана для перетворення нижчих жирних кислот у водень [4]. Єлектрогідрогенезис використовується в мікробних паливних елементах, де водень виробляється з органічних речовин (наприклад, зі стічних вод або твердих речовин [5]) при напрузі 0,2 - 0,8 V.
Біоводень може вироблятися у біореакторі, що містить водорості. Наприкінці 1990-х років було виявлено, що якщо з водоростей вилучити сульфур, вони вироблятимуть водень замість кисню, як під час звичайного фотосинтезу.
Біоводень може вироблятись в біореакторах, які використовують іншу сировину, найчастіше цією сировиною є відходи. Цей процес здійснюється бактеріями, що поглинають вуглеводні та виділяють водень і вуглекислий газ. Є кілька способів подальшого ізолювання CO2, в результаті чого залишається лише водень. Прототип водневого біореактору на відходах введено в експлуатацію на заводі виноградних соків Уелч у штаті Пенсільванія.
Електроліз з біокаталізаторами
Крім звичайного електролізу, можливий також електроліз з використанням мікробів. При електролізі з біокаталізаторами водень утворюється внаслідок проходження через мікробний паливний елемент, також можуть використовуватись різноманітні водні рослини. До них відносяться родини Glyceria, Spartina, рис, помідори, люпин, водорості.[6]
Електроліз води
Водень може вироблятись електролізом за високого тиску або електролізом води за низького тиску. У сучасних ринкових умовах 50 кВт / год електроенергії, витраченої на виробництво одного кілограма стисненого водню, коштують приблизно стільки ж, скільки водень, вироблений за 8 центів/kWh. Ціновий еквівалент пояснюється тим, що більшість водню виробляється з викопних видів палива, які ефективніше використовувати для виробництва хімічного продукту безпосередньо, ніж для виробництва електроенергії і подальшого електролізу. Так чи інакше, головним завданням водневої енергетики є отримання водню з інших джерел, тож в майбутньому планується не використовувати викопне паливо як сировину.[7]
Електроліз за високого тиску
Електроліз за високого тиску – це електроліз води, при якому вода (H2O) розкладається на кисень (O2) і водень (H2), внаслідок пропускання електричного струму через воду. Різниця між таким електролізером і звичайним, полягає у тому, що водень виводиться під тиском близько 120-200 бар.[8] При стисканні водню в електролізаторі потреба у зовнішньому компресорі водню зникає, середнє споживання енергії внутрішнім компресором становить близько 3%.
Електроліз за високих температур
Водень може бути отриманий в процесі високотемпературного електролізу (HTE), що забезпечується енергією у вигляді тепла та електроенергії. Оскільки частина енергії в HTE – теплова, менша кількість енергії потребує подвійного перетворення (з тепла в електрику, а потім в хімічну форму), тому на виробництво кілограму водню витрачається набагато менше енергії.
В той час як атомна електроенергія може бути використана для електролізу, теплова ядерна енергія може застосовуватись безпосередньо для розщеплення води на кисень і водень. Розігрітий до високих температур (950-1000 ° С) газ у ядерному реакторі може розкладати воду на кисень і водень термохімічним шляхом через використання ядерної теплової енергії. Дослідження можливостей високотемпературних ядерних реакторів можуть зрештою привести до організації виробництва водню, яке буде конкурентоспроможним з виробництвом, що базується на перетворенні природного газу. General Atomics передбачає, що водень, вироблений у високотемпературному газовому реакторі (ВТГР) коштуватиме $ 1.53/кг. У 2003 році водень, одержаний переробкою природного газу, коштував $ 1.40/кг. В перерахунку на вартість природного газу у 2005 році, водень коштує $ 2.70/кг.
Високотемпературний електроліз проводився в лабораторії, з витратами 108 МДж теплової енергії на кілограм водню [9], але не в промислових масштабах. Крім того, в результаті цих процесів одержується низькоякісний «промисловий» водень, який є непридатним для використання в паливних елементах.[10]
Фотоелектрохімічне розщеплення води
Найчистішим способом отримання водню є той, що базується на використанні електроенергії, виробленої фотоелектричними системами. Вода розкладається на водень і кисень шляхом електролізу — фотоелектрохімічного (PEC) процесу, який також називають штучним фотосинтезом. У фотоелектричній промисловості ведуться наукові дослідження, спрямовані на розвиток високоефективної технології мультиперехідних елементів.
Концентрація теплової сонячної енергії
Для розкладання води на кисень і водень необхідні дуже високі температури. Щоб процес протікав за нижчих температур, необхідний каталізатор. Нагрівання води може відбуватись за рахунок концентрації сонячної енергії. Hydrosol-2 — це 100 кіловатний експериментальний завод на Plataforma Solar de Almería в Іспанії, який нагріває воду до необхідних 800—1200 ° С за допомогою сонячного світла. Hydrosol II введений в експлуатацію з 2008 року. Розробка цього 100 кіловатного експериментального заводу базується на модульній концепції. Отже, цілком можливо, що діапазон дії цієї технології буде розширений до мегават шляхом збільшення кількості реакторних блоків і з'єднання заводу з геліостатними полями (поля дзеркал, що автоматично орієнтуються на сонце) відповідного розміру.[11]
Фотоелектрокаталітичне виробництво
Метод, вивчений Томасом Нанном і його командою в Університеті Східної Англії, складається з золотого електрода, вкритого шарами наночасток фосфіду індія (InP). Вони ввели залізо-сірчаний комплекс в шари покриття, внаслідок чого після занурення у воду і опромінення світлом під невеликим електричним струмом, вироблявся водень з ККД 60% [12].
Термохімічне виробництво
Є більш ніж 352 [13] термохімічних цикла, які можуть використовуватись для розкладання води.[14] Близько десятка з них (наприклад, цикл оксиду заліза, цикл церій (IV)- церій(III) оксид, цикл цинк — цинк-оксид, сульфур-йодний цикл, мідно-хлорний і гібридний сульфурний цикл) зараз досліджуються і знаходяться на фазі випробування з метою одержання водню і кисню з води за допомогою теплової енергії та без використання електрики.[15] Ці процеси можуть бути ефективнішими, ніж електроліз за високих температур, діапазоні ефективності від 35% — 49% LHV. Термохімічне виробництво водню з використанням хімічної енергії вугілля або природного газу, як правило, не розглядається, бо безпосередньо хімічний спосіб є ефективнішим.
Жоден з термохімічних процесів виробництва водню не був використаний на промисловому рівні, хоча деякі з них були продемонстровані в лабораторії.
Основний промисловий спосіб отримання водню — реакція метану, який входить до складу природного газу, з водою. Вона проводиться при високій температурі:
Зазвичай в лабораторії водень отримують взаємодією цинку з соляною кислотою.
Ізотопи
Гідроген зустрічається у вигляді трьох ізотопів, які мають індивідуальні назви: 1H — протій (Н), 2Н — дейтерій (D), 3Н — тритій (радіоактивний) (T).
Протій і дейтерій є стабільними ізотопами з масовими числами 1 і 2. Вміст їх у природі відповідно становить 99,9885 ± 0,0070 % і 0,0115 ± 0,0070 %[16]. Це співвідношення може незначно змінюватися залежно від джерела та способу отримання водню.
Ізотоп Гідрогену 3Н (тритій) нестабільний. Його період напіврозпаду становить 12,32 років[16]. Тритій міститься в природі в дуже малих кількостях.
Природний водень складається з молекул H2 і HD (дейтероводень) у співвідношенні 3200:1. Вміст чистого дейтерійного водню D2 ще менший. Відношення концентрацій HD і D2, приблизно, 6400:1.
Серед ізотопів усіх хімічних елементів фізичні і хімічні властивості ізотопів водню відрізняються один від одного найсильніше. Це пов'язано з найбільшим відносним зміною мас атомів[17].
| Температура плавлення, K |
Температура кипіння, K |
Потрійна точка, K / кПа |
Критична точка, K / кПа |
Густина рідкий / газ, кг/м³ | |
|---|---|---|---|---|---|
| H2 | 13,96 | 20,39 | 13,96 / 7,3 | 32,98 / 1,31 | 70,811 / 1,316 |
| HD | 16,65 | 22,13 | 16,60 / 12,8 | 35,91 / 1,48 | 114,80 / 1,802 |
| HT | 22,92 | 17,63 / 17,7 | 37,13 / 1,57 | 158,62 / 2,310 | |
| D2 | 18,65 | 23,67 | 18,73 / 17,1 | 38,35 / 1,67 | 162,50 / 2,230 |
| DT | 24,38 | 19,71 / 19,4 | 39,42 / 1,77 | 211,54 / 2,694 | |
| T2 | 20,63 | 25,04 | 20,62 / 21,6 | 40,44 / 1,85 | 260,17 / 3,136 |
Властивості ізотопів[18]
| Ізотоп | Z | N | Маса, а. о. м. | Період піврозпаду | Спін | Вміст у природі, % | Тип та енергія розпаду | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1H | 1 | 0 | 1,007 825 032 07(10) | стабільний | 1⁄2+ | 99,9885(70) | ||
| 2H | 1 | 1 | 2,014 101 777 8(4) | стабільний | 1+ | 0,0115(70) | ||
| 3H | 1 | 2 | 3,016 049 277 7(25) | 12,32(2) роки | 1⁄2+ | β− | 18,591(1) кеВ | |
| 4H | 1 | 3 | 4,027 81(11) | 1,39(10)× 10−22 с | 2− | -n | 23,48(10) МеВ | |
| 5H | 1 | 4 | 5,035 31(11) | більше 9,1−22 с | (1⁄2+) | -nn | 21,51(11) МеВ | |
| 6H | 1 | 5 | 6,044 94(28) | 2,90(70)−22 с | 2− | −3n | 24,27(26) МеВ | |
| 7H | 1 | 6 | 7,052 75(108) | 2,3(6)−23 с | 1⁄2+ | -nn | 23,03(101) МеВ | |
Фізичні властивості
Водень — найлегший газ, він легший за повітря в 14,5 разів. Очевидно, що чим менше маса молекул, тим вище їх швидкість при одній і тій же температурі. Як найлегші, молекули водню рухаються швидше молекул будь-якого іншого газу і тим самим швидше можуть передавати теплоту від одного тіла до іншого. Звідси випливає, що водень має найвищу теплопровідність серед газоподібних речовин. Його теплопровідність приблизно в сім разів вище теплопровідності повітря.
Молекула водню складається з двох атомів Гідрогену — Н2. За нормальних умов, водень — це газ без кольору, запаху і смаку з густиною 0,08987 г/л (н.у.), температурою кипіння −252,76 °C, теплота згорянна 120,9 Дж/кг. Водень малорозчинний у воді — 18,8 мл/л. Але він добре розчиняється у багатьох металах (Ni, Pt, Pd тощо), особливо в паладії (850 об'ємів на 1 об'єм Pd). З розчинністю водню в металах пов'язана його здатність дифундувати через них; дифузія через вуглецевий сплав (наприклад, сталь) іноді супроводжується руйнуванням сплаву внаслідок взаємодії водню з вуглецем (так звана декарбонізація). Практично не розчинний в сріблі.
Рідкий водень існує в дуже вузькому інтервалі температур від −252,76 до −259,2 °C. Це безбарвна рідина, дуже легка (густина при −253 °C — 0,0708 г/см3) і текуча (в'язкість при −253 °C — 13,8 пуаз). Критичні параметри водню дуже низькі: температура −240,2 °C і тиск 12,8 атм. Цим пояснюються труднощі при зрідженні водню.
Твердий водень має температуру плавлення −259,2 °C, густину 0,0807 г/см3 (при −262 °C) — білосніжна маса з кристалами гексагональної сингонії, просторова група — P6/mmc, з параметри комірки a = 0,378 нм і c = 0,6167 нм. При високому тиску водень переходить в металевий стан.
Орто- і параводень
Молекулярний водень існує в двох спінових формах (модифікаціях) — у вигляді орто- і параводню. У молекулі ортоводню o-H2 (температура плавлення −259,10 °C, температура кипіння −252,56 °C) ядерні спіни спрямовані однаково (паралельні), а у параводню п-H2 (температура плавлення −259,32° C, температура кипіння −252,89° C) — протилежно один одному (антипаралельно). Рівноважна суміш o-H2 і п-H2 при заданій температурі називається рівноважний водень e-H2.
- орто-H2 ⇆ пара-H2 ΔH0
R = −0,08 кДж/моль
Перехід з одної у другу форму відбувається відповідно при зміні енергії у системі (відводі чи додаванні).
Розділити алотропні модифікації водню можна адсорбцією на активованому вугіллі при температурі рідкого азоту. При дуже низьких температурах рівноваги між ортоводнем і параводнем сильно зміщується в бік пара. У рідкому стані рівноважний водень складається з 99,79 % пара-Н2 і 0,21 % орто-Н2. При 80 К співвідношення форм приблизно 1:1. Десорбований параводень при нагріванні перетворюється в ортоводень аж до утворення рівноважної при кімнатній температурі суміші (орто: пара=75:25). Без каталізатора перетворення відбувається повільно (в умовах міжзоряного середовища — з характерними часами аж до космологічних), що дає можливість вивчити властивості окремих модифікацій.
Молекули дейтерію і тритію також мають орто- і пара-модифікації: p-D2, o-D2, p-T2, o-T2, залежно від орієнтації спінів ядер. Гетероізотопні молекули HD, HT, DT не мають орто-і пара-модифікацій.
Характеристики молекули водню
Міжатомні відстані та енергії дисоціації молекул водню, його ізотопів і молекулярного іона водню:
| Молекула | Міжатомна відстань, Å | Енергія дисоціації, еВ |
|---|---|---|
| H2 | 0,7416 | 4,477 |
| HD | 0,7414 | 4,512 |
| D2 | 0,7416 | 4,555 |
| DT | 0,7416 | 4,570 |
| T2 | 0,7416 | 4,588 |
| HT | 0,7416 | 4,524 |
| H+ 2 |
1,06 | 2,648 |
Константи реакції дисоціації молекулярного водню (Kp) і ступінь перетворення (α) в залежності від абсолютної температури:
| T, К | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 | 6000 | 8000 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Кр | 2,62 · 10−6 | 2,47 · 10−2 | 2,52 | 4,09 · 10 | 2,62 · 102 | 2,70 · 103 |
| α | 8,10 · 10−4 | 7,83 · 10−2 | 0,621 | 0,954 | 0,992 | 0,999 |
Хімічні властивості
Молекула водню складається із двох атомів. Хімічний звя'зок у молекулі водню — ковалентий неполярний, оскільки молекула утворена атомами з однаковою елетронегативністю (атомами одногу виду). Спільна електронна пара, що утворює зв'язок, знаходиться посередені між ядрами атомів. Через спільнення електронів молекула водню енергетично стійкіша, ніж атоми Гідрогену окремо.
Хімічний зв'язок у молекулі водню міцний. Щоб розірвати усі молекули водню у 1 молі простої речовини слід затратити енергію у 436 кДж, тому активність молекулярного водню за звичайної температури мала. Для розриву потрібна активація молекули — підвищення температури, електрична іскра, світло.
Взаємодія з неметалами
При підпалюванні чи в присутності платинового каталізатора водень реагує із киснем
- O2 + 2H2 = 2H2O, реакція протікає із вибухом.
Суміш двох об'ємів водню та одного об'єму кисню називається гримучим газом.
При нагріванні водень зворотньо взаємодіє із сіркою :
- S + H2 ⇔ H2S (сірководень)
З азотом — при нагріванні, підвищенні тиску та у присутності каталізатору (залізо):
- N2 + 3H2 = 2NH3 (аміак)
З галогенами утворює галогеноводні:
- F2 + H2 = 2HF, реакція протікає із вибухом за будь-якої температури,
- Cl2 + H2 = 2HCl, реакція протікає тільки на світлі.
Із сажею водень взаємодіє при сильному нагріванні:
- C + 2H2 = CH4 (метан)
Взаємодія із лужними та лужноземельними металами
Водень утворює із активними металами гідриди:
- 2Na + H2 = 2NaH (гідрид натрію)
- Ca + H2 = CaH2 (гідрид кальцію)
Взаємодія із оксидами металів (як правило, d-елементів)
Оксид відновлюються до металів:
- CuO + H2 = Cu + H2O
- Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O
- WO3 + 3H2 = W + 3H2O
Гідрування органічних сполук
При дії водню на ненасичені вуглеводні у присутності нікелевого каталізатора та при підвищеній температурі, відбувається реакція гідрування:
Водень відновлює альдегіди до спиртів:
Застосування
Атомарний водень використовується для Атомно-водневого зварювання.
- При виробництві метанолу, мила і пластмас, Водень використовуюється при синтезі аміаку NH3, хлороводню HCl, метанолу СН3ОН, при гідрокрекінзі (крекінг у атмосфері водню) природних вуглеводнів, як відновник при отриманні деяких металів.
- Гідруванням природних рослинних олій отримують твердий жир — маргарин.
- Зареєстрований в якості харчової добавки E949 (упакувальний газ, клас «інші»). Входить у список харчових добавок, які допускаються до застосування у харчовій промисловості у якості допоміжного засобу для виробництва харчової продукції.
Водень є дуже легкий і у повітрі завжди піднімається вверх. Колись дирижаблі та повітряні кулі наповнювали воднем. Але у 30-х рр. XX ст. відбулося декілька катастроф, в ході яких дирижаблі вибухали і згорали. В наш час дирижаблі наповнюють гелієм, незважаючи на його суттєво вищу вартість.
Сонце в основному складається з водню. Сонячне тепло і світло — це результат вивільнення ядерної енергії при злитті ядер водню.
Рідкий водень застосовується як ракетне паливо та як охолоджувач, оскільки має найвищу теплопровідність з усіх газів.
Ведуться дослідження по застосуванню водню як палива для легкових і вантажних автомобілів. Водневі двигуни не забруднюють навколишнє середовище і виділяють тільки водяну пару. Перспективним напрямком є використання водню як палива для двигунів нового типу, так званих паливних елементів. У США та в Європі вже існують водневі заправні станції, які забезпечують воднем автомобілі та автобуси, що на ньому працюють. Ця галузь називається воднева енергетика. У воднево-кисневих паливних елементах використовується водень для безпосереднього перетворення енергії хімічної реакції в електричну.
Воднева бомба
Водне́ва бо́мба (Термоя́дерна бо́мба) — тип зброї масового ураження, руйнівна сила якої базується на використанні енергії реакцій ядерного синтезу легких елементів (наприклад, синтез двох ядер атомів дейтерію (важкого водню) в одне ядро атома гелію). У термоядерних реакціях виділяється велика кількість енергії. Маючи ті самі вражаючі фактори, що і ядерна зброя, термоядерна зброя має більшу потужність вибуху. Теоретично вона обмежується лише кількістю необхідних для реакції компонентів.
У перших водневих бомбах як речовину для термоядерного синтезу використовували суміш важких ізотопів водню — дейтерію та тритію, звідки і походить її назва. У потужніших пристроях наступного покоління як термоядерне пальне застосовують дейтерид літію.
B Ввибухова речовина підриває перший ступінь, стискаючи ядро плутонію до надкритичного стану та ініціюючи ланцюгову реакцію розщеплення.
C В процесі розщеплення в першому ступені відбувається імпульс рентгенівського випромінення, який поширюється вздовж внутрішньої частини оболонки, проникаючи через наповнювач з пінополістиролу.
D Другий ступінь стискається внаслідок абляції (випаровування) під дією рентгенівського випромінювання, і плутонієвий стержень всередині другого ступеню переходить в надкритичний стан, ініціюючи ланцюгову реакцію, виділяючи величезну кількість тепла.
E У стиснутому та розігрітому дейтериді літію-6 відбувається реакція злиття, нейтронний потік, що випускається, є ініціатором реакції розщеплення тамперу. Вогняна куля розширюється…
Див. також
Примітки
- ↑ а б Bellona-HydrogenReport
- ↑ Actual Worldwide Hydrogen Production from …. Arno A Evers. December, 2008. Процитовано 9 травня 2008.
- ↑ https://www.hfpeurope.org/infotools/energyinfos__e/hydrogen/main03.html
- ↑ High hydrogen yield from a two-step process of dark-and photo-fermentation of sucrose
- ↑ Hydrogen production from organic solid matter
- ↑ Power from plants using microbial fuel cell
- ↑ Crabtree, George W.; Mildred S. Dresselhaus, and Michelle V. Buchanan (December 2004). "The Hydrogen Economy". Physics Today. с. 39. Процитовано 9 травня 2008.
- ↑ 2001-High pressure electrolysis - The key technology for efficient H.2
- ↑ Steam heat: researchers gear up for full-scale hydrogen plant (Пресреліз). Science Daily. 18 вересня 2008. Процитовано 19 вересня 2008.
- ↑ Nuclear Hydrogen R&D Plan (PDF). United States Department of Energy. March 2004. Процитовано 9 травня 2008.
- ↑ DLR Portal - DLR scientists achieve solar hydrogen production in a 100-kilowatt pilot plant. Dlr.de. 25 листопада 2008. Процитовано 19 вересня 2009.
- ↑ [1]
- ↑ 353 Thermochemical cycles
- ↑ UNLV Thermochemical cycle automated scoring database (public)
- ↑ Development of solar-powered thermochemical production of hydrogen from water
- ↑ а б G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties» (англ.)
- ↑ Züttel A.,Borgschulte A.,Schlapbach L. Hydrogen as a Future Energy Carrier.- Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008. — ISBN 978-3-527-30817-0 (англ.)
- ↑ Hydrogen: electronegativities (англ.). Webelements. Процитовано 15 липня 2010.
Література
- Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link GA Шаблон:Link GA Шаблон:Link GA