Vod

1
Vodík

• Jakub Novotný 2.A

2

• Vlastnosti Vodíka
• je najjednoduchší chemický prvok
• je círy bezfarebný plyn bez chuti a zápachu
• je najlahší plyn vôbec (14,5 krát lahší ako
  vzduch)
• molekulárny vodík je pomerne stabilný a vdaka
  vysokej energii väzieb je takisto málo reaktívny
• pohybuje sa obrovskou rýchlostou 1800 m/s
• rozpustnost vodíka vo vode je iba nepatrná,
  trochu lepšia je potom v alkohole
• jeho tepelná vodivost je sedemkrát väcšia ako
  vzduchu
• molekuly vodíka sú extrémne malé a preto lahko
  prechádzajú poréznymi látkami

3

• Poznáme tieto izotopy vodíka Prócium, Deutérium,
  Trícium
• Vodík bol objavený v roku 1766. Objavil ho Henry
  Cavendich.
• Lavosier pomenoval vodík podla týchto slov
  pochádzajúcich z gréctiny hydór voda, gennaó
  vytváram
• Teplota varu vodíka je -252,87 pri tlaku 101,3
  kPa
• Hustota vodíka pri teplote 20C je 0,04 g.cm-3
  (p70MPa)
• Vo vesmíre sa vyskytuje až 90 vodíka
• Vo vzducholodiach, kde bol používaný vodík sa
  využívalo to, že vodík ma menšiu hustotu a
  poskytuje vo vzduchu väcší vztlak.
• Vzhladom na svoju extrémne nízku hustotu a
  inertné správanie sa hélium používa na plnenie
  balónov a vzducholodí ako náhrada horlavého
  vodíka.

4

• Hindenburg - jedna z teórii je, že mohlo dôjst k
  prasknutiu jedného z mnohých drôtov kostry, ktorý
  prederavil potah a spôsobil únik vodíka, následne
  zapáleného preskocením statického náboja, ale to
  však je iba teória, pretože žiadne konkrétne
  dôkazy neukazujú, že by plášt Hindenburgu bol
  prederavený. Okrem možností, že horel samotný
  vodík existuje teória, že mohol vzplanút potah,
  ktorý obsahoval horlavé materiály. Hoci sa to
  nedá preukázat, za najpravdepodobnejšie sa dnes
  považuje, že požiar spôsobila iskra, ktorá
  vznikla z nazhromaždenej statickej elektriny.
  Túto teóriu podporuje fakt, že vzducholod nebola
  konštruovaná tak, aby sa na nej mohol elektrický
  náboj volne rozprestriet a potah bol od
  hliníkovej kostry oddelený nevodivými šnúrami z
  ramie (Boehmeria nivea). Pri lete prešla
  vzducholod cez front, kde kotviace laná zvlhli a
  stali sa vodivými. Pri trení povrchu vzducholode
  o vzduch na nom vzniká elektrický náboj. Vo
  chvíli, kedy sa kotviace laná pripojené ku kostre
  dotkli zeme, uzemnila sa tým celá hliníková
  kostra. To spôsobilo, že medzi potahom a kostrou
  preskocil elektrický výboj. Ale nie je vylúcená
  ani teória sabotáže, ktorú presadzovali hlavne
  zástupcovia firmy Zeppelin, no v priebehu
  vyšetrovania ju však nepodporili žiadne konkrétne
  dôkazy.

5

• V súcasnosti sú známe nasledujúce spôsoby
  skladovania vodíka 1) v stlacenej forme - je
  podobný zemnému plynu a z dôvodu jeho menšej
  hustoty má väcšie nároky na tesnost. Vodík je
  bežne stlacený na 20 až 25 MPa a uložený vo
  valcových nádržiach s objemom 50 l. Takéto nádrže
  môžu byt vyrobené z hliníka alebo kompozitných
  materiálov. 2) v kvapalnom stave - je
  výhodnejší z hladiska zredukovania "cistého"
  objemu potrebného na uskladnenie vodíka. Kedže
  vodík nemožno skvapalnit pri vyššej teplote ako -
  253C, je tento proces nárocný na cas a energiu.
  Výhodou kvapalného vodíka je velký pomer
  energia/hmotnost, až 3-násobok hodnoty benzínu.
  Tepelne izolované nádrže sú však velmi objemné.
  3) kovové a tekuté hydridy a uhlíkové absorbcné
  zlúceniny sú hlavné metódy chemického viazania
  vodíka. Sú to bezpecné metódy, pri ktorých sa v
  prípade nehody vodík nemôže samovolne uvolnit,
  ale na druhej strane sú objemné a majú velkú
  hmotnost.
• Za najbezpecnejšiu sa pokladá tretia metóda.

6

• Z technologického hladiska sa v súcasnosti
  pozornost sústreduje hlavne na praktickú stránku
  zásobovania palivového clánku vodíkom. Pretože
  skladovanie vodíka v plynnej forme predstavuje
  znacné problémy, dnešné vozidlá s palivovými
  clánkami využívajú jeho skladovanie bud v
  kovových zliatinách (tretia metóda), alebo majú v
  palivovej nádrži iné palivá (najcastejšie
  metanol), z ktorých sa vodík pocas jazdy vyrába.

7

• Vodíková bomba je atómová bomba, ktorej hlavný
  zdroj energie tvoria tažké izotopy vodíka -
  deutérium a trícium. Každá vodíková bomba
  obsahuje menšiu štiepnu nálož na báze uránu,
  plutónia alebo niektorého dalšieho transuránu,
  ktorá funguje ako rozbuška. Atómový výbuch
  štiepnej nálože vytvorí pociatocnú teplotu
  niekolko miliónov stupnov Celsia a dostatocný
  tlak a následne rozbehne jadrovú fúziu. -
  princíp Dve jadrá sú kladne nabité a dostat ich
  k sebe tak blízko, aby sa mohli zlúcit (aby mohli
  úcinkovat jadrové sily), je možné, len ak majú
  dostatocne velkú energiu na prekonanie
  potencionálnej bariéry. Jednou z možností je, že
  im udelíme vysokú rýchlost napríklad silným
  zahriatím. Teplota musí dosiahnut niekolko
  miliónov stupnov Celzia. Takúto teplotu neznesie
  žiaden materiál, preto musí byt "horiace" palivo
  oddelené od stien zariadenia vákuom. Látky pri
  týchto teplotách sú v stave plazmy, sú úplne
  ionizované, preto je možné na ich izoláciu použit
  magnetické pole, ktoré udrží palivo v bezpecnej
  vzdialenosti od stien. Po naštartovaní reakcie sa
  palivo zahrieva aj energiou uvolnenou z fúznej
  reakcie. Aby sa reakcia udržala, musí byt hustota
  atómov v reaktore pomerne velká, co sa dosahuje
  pomocou silného magnetického pola.

8

• Vodík je výbušný v obmedzenom priestore, pretože
  má velkú rýchlost horenia. Dôležitejší ako spôsob
  zapálenia je vlastný priestor, v ktorom je vodík
  uzavretý. Ale na druhej strane má vodík velmi
  velký rozptylový koeficient, a to spôsobuje, že
  je skoro nemožné, aby bol prícinou explózie v
  otvorenom priestore. Z rovnakého dôvodu vodík
  dohorí ovela rýchlejšie ako benzín alebo metán.
  Treba tiež zdôraznit, že vodík nie je prirodzene
  výbušný, ale musí byt zmiešaný so vzduchom alebo
  kyslíkom v širšom pomere zmesi
• Dalším dôležitým faktorom je, že vodík nie je
  toxický, nespôsobuje koróziu a v prípade úniku z
  nádrže nespôsobuje environmentálne škody. Hoci
  úplnou pravdou je, že všetky palivá sú
  nebezpecné, horlavé a výbušné. Prísne testovanie
  viedlo k presvedceniu medzi mnohými expertmi, že
  vodík je práve tak nebezpecný ako benzín, zemný
  plyn a v mnohých prípadoch je bezpecnejší.
• Vodík je podla mna ako každé iné palivo, ktoré
  používame na pohánanie motorov napríklad aut,
  ciže nie je dôvod aby sme sa pri vodíku cítili
  nejako nadmerne nebezpecne, pretože ked sa vodík
  dostane do ovzdušia nespôsobí takmer žiadne škody
  a to, ci sa vodík v aute môže vznietit je tak
  pravdepodobné ako pri benzíne, dokonca aj menej.
  Podla mna by sme sa nemali nicoho obávat, keby s
  vodík stal našim používaným palivom.

9

• Neviem síce povedat, co sa stalo na vzducholodi
  Hindenburg, no myslím si, že sú aj iné palivá
  využitelné na pohon autobusu napr. zemný plyn, no
  ale ako každé iné palivá aj on ma svoje výhody aj
  nevýhody.