Vodík

1. Vodík Jakub Novotný 2.A

2. Vlastnosti Vodíka: • je najjednoduchší chemický prvok • je číry bezfarebný plyn bez chuti a zápachu • je najľahší plyn vôbec (14,5 krát ľahší ako vzduch) • molekulárny vodík je pomerne stabilný a vďaka vysokej energii väzieb je takisto málo reaktívny • pohybuje sa obrovskou rýchlosťou 1800 m/s • rozpustnosť vodíka vo vode je iba nepatrná, trochu lepšia je potom v alkohole • jeho tepelná vodivosť je sedemkrát väčšia ako vzduchu • molekuly vodíka sú extrémne malé a preto ľahko prechádzajú poréznymi látkami

3. Poznáme tieto izotopy vodíka: Prócium, Deutérium, Trícium • Vodík bol objavený v roku 1766. Objavil ho Henry Cavendich. • Lavosier pomenoval vodík podľa týchto slov pochádzajúcich z gréčtiny: hydór = voda, gennaó = vytváram • Teplota varu vodíka je -252,87° pri tlaku 101,3 kPa • Hustota vodíka pri teplote 20°C je: 0,04 g.cm-3 (p=70MPa) • 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 väčší vztlak. • Vzhľadom na svoju extrémne nízku hustotu a inertné správanie sa hélium používa na plnenie balónov a vzducholodí ako náhrada horľavého vodíka.

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

5. V súčasnosti sú známe nasledujúce spôsoby skladovania vodíka: 1) v stlačenej forme - je podobný zemnému plynu a z dôvodu jeho menšej hustoty má väčšie nároky na tesnosť. Vodík je bežne stlačený na 20 až 25 MPa a uložený vo valcových nádržiach s objemom 50 l. Takéto nádrže môžu byť vyrobené z hliníka alebo kompozitných materiálov. 2) v kvapalnom stave - je výhodnejší z hľadiska zredukovania "čistého" objemu potrebného na uskladnenie vodíka. Keďže vodík nemožno skvapalniť pri vyššej teplote ako - 253°C, je tento proces náročný na čas a energiu. Výhodou kvapalného vodíka je veľký pomer energia/hmotnosť, až 3-násobok hodnoty benzínu. Tepelne izolované nádrže sú však veľmi objemné. 3) kovové a tekuté hydridy a uhlíkové absorbčné zlúčeniny sú hlavné metódy chemického viazania vodíka. Sú to bezpečné metódy, pri ktorých sa v prípade nehody vodík nemôže samovoľne uvoľniť, ale na druhej strane sú objemné a majú veľkú hmotnosť. • Za najbezpečnejšiu sa pokladá tretia metóda.

6. Z technologického hľadiska sa v súčasnosti pozornosť sústreďuje hlavne na praktickú stránku zásobovania palivového článku vodíkom. Pretože skladovanie vodíka v plynnej forme predstavuje značné problémy, dnešné vozidlá s palivovými článkami využívajú jeho skladovanie buď v kovových zliatinách (tretia metóda), alebo majú v palivovej nádrži iné palivá (najčastejšie metanol), z ktorých sa vodík počas jazdy vyrába.

7. Vodíková bomba je atómová bomba, ktorej hlavný zdroj energie tvoria ťažké izotopy vodíka - deutérium a trícium. Každá vodíková bomba obsahuje menšiu štiepnu nálož na báze uránu, plutónia alebo niektorého ďalšieho transuránu, ktorá funguje ako rozbuška. Atómový výbuch štiepnej nálože vytvorí počiatočnú teplotu niekoľko miliónov stupňov Celsia a dostatočný tlak a následne rozbehne jadrovú fúziu. - princíp: Dve jadrá sú kladne nabité a dostať ich k sebe tak blízko, aby sa mohli zlúčiť (aby mohli účinkovať jadrové sily), je možné, len ak majú dostatočne veľkú energiu na prekonanie potencionálnej bariéry. Jednou z možností je, že im udelíme vysokú rýchlosť napríklad silným zahriatím. Teplota musí dosiahnuť niekoľko miliónov stupňov Celzia. Takúto teplotu neznesie žiaden materiál, preto musí byť "horiace" palivo oddelené od stien zariadenia vákuom. Látky pri týchto teplotách sú v stave plazmy, sú úplne ionizované, preto je možné na ich izoláciu použiť magnetické pole, ktoré udrží palivo v bezpečnej vzdialenosti od stien. Po naštartovaní reakcie sa palivo zahrieva aj energiou uvoľnenou z fúznej reakcie. Aby sa reakcia udržala, musí byť hustota atómov v reaktore pomerne veľká, čo sa dosahuje pomocou silného magnetického poľa.

8. Vodík je výbušný v obmedzenom priestore, pretože má veľkú rýchlosť horenia. Dôležitejší ako spôsob zapálenia je vlastný priestor, v ktorom je vodík uzavretý. Ale na druhej strane má vodík veľmi veľký rozptylový koeficient, a to spôsobuje, že je skoro nemožné, aby bol príčinou explózie v otvorenom priestore. Z rovnakého dôvodu vodík dohorí oveľa rýchlejšie ako benzín alebo metán. Treba tiež zdôrazniť, že vodík nie je prirodzene výbušný, ale musí byť zmiešaný so vzduchom alebo kyslíkom v širšom pomere zmesi • Ďalším 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 nebezpečné, horľavé a výbušné. Prísne testovanie viedlo k presvedčeniu medzi mnohými expertmi, že vodík je práve tak nebezpečný ako benzín, zemný plyn a v mnohých prípadoch je bezpečnejší. • Vodík je podľa mňa ako každé iné palivo, ktoré používame na poháňanie motorov napríklad aut, čiže nie je dôvod aby sme sa pri vodíku cítili nejako nadmerne nebezpečne, pretože keď sa vodík dostane do ovzdušia nespôsobí takmer žiadne škody a to, či sa vodík v aute môže vznietiť je tak pravdepodobné ako pri benzíne, dokonca aj menej. Podľa mňa by sme sa nemali ničoho obávať, keby s vodík stal našim používaným palivom.

9. Neviem síce povedať, čo sa stalo na vzducholodi Hindenburg, no myslím si, že sú aj iné palivá využiteľné na pohon autobusu napr. zemný plyn, no ale ako každé iné palivá aj on ma svoje výhody aj nevýhody.