تحقیق در مورد هیدروژن

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 24

هیدروژن و پیل سوختی

مقدمه

مصرف گسترده و کلان انرژی حاصل ازسوختهای فسیلی اگرچه رشد سریع اقتصادی جوامع مدرن صنعتی را به همراه داشته است اما بواسطه نشر آلاینده های حاصل از احتراق و افزایش غلظت گاز کربنیک در اتمسفر و پیامدهای آن، جهان را با تغییرات برگشت ناپذیر و تهدید آمیزی مواجه ساخته است. افزایش دمای کره زمین، تغییرات آب و هوایی، بالا آمدن سطح آب دریاها و نهایتا تشدید منازعات بین المللی از جمله این پیامدها محسوب می شوند. از دیگر سوی اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمتها بیش از پیش بر اهمیت و لزوم جایگزین سیستم انرژی فعلی تاکید دارد.

مجموعه انرژیهای تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری در سیستم تامین انرژی جهان بعهده می گیرند. این منابع امکان پاسخگویی همزمان به هر دو مشکل اساسی منابع فسیلی را نوید می دهند. انرژیهای تجدید پذیر بویژه برای کشورهای در حال توسعه از جاذبه بیشتری برخوردار است، لذا در برنامه ها و سیاستهای بین المللی از جمله در برنامه های سازمان ملل متحد در راستای توسعه پایدار جهانی، نقش ویژه ای به منابع تجدید پذیر انرژی محول شده است اما سازگار کردن این منابع انرژی با سیستم فعلی مصرف انرژی جهانی هنوز با مشکلاتی همراه است که بررسی و حل آنها حجم مهمی از تحقیقات علمی جهان را دردهه های اخیر به خود اختصاص داده است

کارشناسان بر این باور هستند که با جایگزینی انرژیهای پاک بجای انرژیهای پاک بجای انرژیهای پاک بجای انرژیهای حاصل از سوختهای فسیلی می توان از میزان آلودگیهای زیست محیطی کاست. از خطرات ناشی از جلوگیری به عمل آورد.

در دهه 1980 میلادی شواهد علمی نشان می داد که انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از فعالیتهای انسانی خطراتی را برای آب و هوای جهان بوجود آورده است و به این ترتیب افکار عمومی، لزوم ایجاد کنفرانسهای بین المللی دوره ای و تشکیل پیمان نامه ای برای حل این مساله را احساس کرد. در سال 1997 میلادی کنوانسیون تغییرات آب و هوایی با هدف تثبیت غلظت گازهای در اتمسفر تا سطحی که از تداخل خطرناک فعالیتهای بشر با سیستم آب و هوایی جلوگیری شود، پروتکل کیوتو را مطرح نمود و به موجب این پروتکل کشورهای صنعتی ملزم به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می شوند.

هدف نهایی این کنوانسیون دستیابی به تثبیت غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر تا سطحی است که از تداخل خطرناک فعالیتهای بشر با سیستم آب و هوایی جلوگیری نماید . چنین سطحی باید در یک چهار چوب زمانی کافی حاصل گردد تا اکوسیستمها بطور طبیعی خود را با تغییرات آب و هوایی وفق دهند و اطمینان حاصل شود که امنیت غذایی تهدید نمی شود و توسعه اقتصادی بطور پایدار ایجاد می گردد؛ از انرژیهای تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری در سیستم تامین انرژی جهان را به عهده می گیرد.

منابع انرژی تجدیدپذیر بصورت تناوبی در دسترس هستند و بخودی خود قابل حمل یا ذخیره سازی نیستند و به همین خاطر نمی توانند بصورت سوخت بخصوص در بخش حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرند. تا کنون متداولترین سوخت جهت استفاده در بخش حنل و نقل در بسیاری از کشورهای دنیا بنزین و گازوئیل بوده است.

خودروهایی که سوخت بنزین با گازوئیل مصرف می کنند موجب انتشار مواد مضر و آلاینده با ترکیبات شیمیایی پیچیده می شوند. با آنکه تنمیدات مختلفی جهت کاهش در کشورهای پیشرفته بکار گرفته شده است، لیکن این برنامه ها در شهرهای بزرگ مسئله تولید مواد آلاینده را به حد کاهی کاهش نداده است. وقتی سوختهای فسیلی با ترکیب هیدروکربورهای مختلف بطور ناقص می سوزد، منو اکسید کربن تولید می شود که ماده ای بسیار سمی است. برخی ترکیبات کربن ترکیبات موجود در سوخت به صورت نسوخته و ذرات جامد کربن روی هم انباشته شده و به همراه هیدروکربورهای نسوخته بصورت دوده خارج می شود و در مجاورت نور خورشید با ترکیبات اکسیدهای نیتروژن حاصل از احتراق ترکیب شده و تولید ازن می نماید.

سوختهای پاک دارای خواص فیزیکی و شیمیایی ذاتی هستند که آنها را پاک تر از بنزین با ساختار و ترکیبات فعلی درعمل احتراق می نماید. این سوختهای جایگزین حین احتراق، هیدروکربورهای نسوخته کمتری تولید کرده و مواد منتشره حاصل از احتراق آنها دارای فعالیت شیمیایی کمتری برای تشکیل مواد سمی دیگر می باشد؛ در ضمن استفاده از سوختهای جایگزین شدت افزایش و انباشته شدن دی اکسید کربن که سبب گرم شدن زمین می شود را نیزکاهش می دهد. معرفی سوختهای جایگزین با توجه به ملاحظات فنی اقتصادی منابع گسترده موجود برخی از آنها در ایران، همچنین بدلیل روند رو به رشد مصرف سوختهای مایع هیدروکربوری در کشور که هر ساله موجب ضرر و زیان هنگفت به بودجه عمومی و محیط زیست کشور می شود از اهمیت قابل توجهی برخوردار شده است.

تحقیق در مورد هیدروژن

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 29

مقدمه

هیدروژن تنها عنصری است که در هیچ یک از گروه های جدول تناوبی عنصرها محل مناسبی برای آن وجود ندارد. هید روژن از بعضی جهات به فلزهای قلیایی و از جهاتی هم به هالوژنها شباهت دارد. ولی تفاوت آن با عنصرهای این دو گروه به قدری است که می توان گفت هیدروژن در جدول تناوبی عنصرهابرای خود موقعیتی منحصر به فرد دارد. . تشکیل یونهای مثبت ومنفی از هیدروژن در مقایسه با فلزهای قلیایی و هالوژنها مشکلتر است . هیدروژن فراوانترین عنصر در کره زمین است . آب که 19/11درصد وزنی آن هیدروژن و81/88 درصد وزنی آن اکسیژن است 70 درصد سطح زمین را به صورت اقیانوسها ، رودخانه ها دریاچه ها و سایر منابع آبی می پوشاند . مقدار هیدروژن در جو زمین بسیار اندک است . هیدروژن در زمین به صورت ترکیب با سایر عنصرها یافت می شود . علاوه بر آب موجود در هیدروفسفر در گیاهان و جانوران نیزمقدار قابل توجهی آب وجود دارد. همچنین درگیاهان و جانوران مقداری هیدروژن به صورت ترکیب در پروتوئینها چربیها و قندها یافت می شود . هیدروژن یکی از عنصرهای سازنده سوختهای فسیلی نیز به شمار می رود.

خواص هیدروژن

هیدروژن سبکترین عنصر است و مولکول آن گازی بیرنگ بی بو .و بی طعم است . خواص هیدروژن در جدول 1-1 خلاصه شده است . دمای جوش و دمای ذوب بسیار کم هیدروژن نشانه ای از ضعیف بودن نیروهای جاذبه بین مولکولی در حالتهای مایع و جامد آن است . چگالی هیدروژن در حدود چگالی هواست . و انحلال پذیری آن در آب بسیار کم است .

هیدروژن گازی آتشگیر است و با آن باید با احتیاط کارکرد. هیدروژن در دمای زیاد یا بر اثر جرقه الکتریکی با اکسیژن ترکیب شده، آب می دهد هوایی که حداقل 1/4 درصد تا حداکثر 2/74 درصد حجمی هیدروژن داشته باشد بالقوه منفجر شونده است .

خواص مولکولی

خواص اتمی

دمای ذوب

2/259-

انرژی یونش

5/1312

دمای جوش

8/252-

الکترونخواهی

7/72

چگالی

الکترونگاتیوی(مقیاس پاولینگ)

1/2

طول پیوند

742/0

شعاع اتمی

37/0

انرژی تفکیک پیوند

436

شعاع یونی

1/2

انرژی تفکیک شونده پیوند هیدروژن – هیدروژن نسبتا زیاد است و از این رو مولکول هیدروژن بسیار پایدار است .

چون مقدار زیادی انرژی برای گسستن پیوند H-H لازم است فعالیت شیمیایی این مولکول زیاد نیست و بسیاری از واکنشهای آن کند است . از این رو انجام

یک واکنش رضایتبخش با مولکول   به دمای زیاد یاکاتالیزگر نیاز دارد. این کاتالیزگرها در بسیاری از موارد مولکول را شکسته به اتم تبدیل می کنند. اتمهای هیدروژن از نظر شیمیایی بسیار فعالند.

یون صرفا یک پروتون است و هیچ یون مثبت دیگری که دارای بار 1+ باشد به کوچکی یون هیدروژن و چگالی بار هیچ یونی به بزرگی چگالی بار یون نیست زیرا در یون هیدروژن بار مثبت پروتون کاملا بدون حفاظ است . اگر چه در منطقه بالای جو وجود دارد. ولی معمولا با یک یا تعداد بیشتری مولکول آب همراه است یون را در محلول آبی به صورت یون هیدرونیوم نشان می دهند.

آرایش الکترونی هیدروژن به صورت است و به دو طریق می تواند به آرایش گاز نجیب بعدی یعنی هلیم برسد: (1) با اضافه شدن یک الکترون به آن و تشکیل یون هیدرید یا (2) توسط اشتراک الکترون با اتم دیگر در یک پیوند کووالانسی . هیدروژن در بیشتر ترکیبهای خود پیوند کووالانسی دارد.

مولکول هیدروژن که دو پروتون و دو الکترون دارد ، سبکترین و سادهترین ملکول است . تشکیل پیوند هیدروژنی یکی از خواص ویژه هیدروژنی است که به وسیله پیوند کووالانسی به یک اتم کوچک و کاملا الکترونگاتیو متصل شده است . یون هیدرید فقط از ترکیب هیدروژن با فلزهایی ک به آسانی الکترون از دست می دهند تشکیل می شود .

مانند سدیم هیدرید NaH

اغلب، مولکول هیدروژن به صورت یک عامل کاهنده عمل می کند و عدد اکسایش آن از صفر به یک تغییر می کند مانند کاهش آهن (II)اکسید به آهن فلزی