Descreva detalhadamente métodos de obtenção de hidrogênio em escala industrial e em laboratório.
Passo 1
O enunciado pede que a gente descreva os principais métodos de obtenção de hidrogênio () em escala industrial e em laboratório. O conteúdo envolve catálise heterogênea, reações de reforma, deslocamento de água, purificação por PSA e também rotas de bancada como reações redox e eletrólise.
Passo 2
Descrição da rota industrial mais usada – reforma a vapor de metano:
Na sequência aplica-se o deslocamento de água (water–gas shift):
Por fim, o gás passa por purificação (PSA – Pressure Swing Adsorption) para remover , e traços de , gerando com pureza > %.
Passo 3
Outras rotas industriais complementares:
– Gasificação de carvão ou coque com vapor e ar/ou oxigênio:
– Oxidação parcial de hidrocarbonetos pesados:
Também seguem do deslocamento de água e PSA para purificação.
Passo 4
Eletrólise de água em escala industrial:
Usa-se célula alcalina (KOH 25–30 %) ou membrana de troca de prótons (PEM), tensões operacionais de 1,8–2,2 V por célula e eficiência elétrica de 60–80 %.
Passo 5
Método de obtenção de H2 em laboratório – reação ácido-metal:
Zn + 2,HCl longrightarrow ZnCl2 + H2uparrow
Pode usar também Al em meio alcalino. Coleta-se o gás por deslocamento de água e faz-se lavagem em KOH para remover CO2 dissolvido.
Passo 6
Método de obtenção de H2 em laboratório – eletrólise de água de bancada (aparelho de Hoffman):
– Eletrodos inertes (Pt ou C graphite) imersos em solução de NaOH ou KOH diluídos.
– Aplica-se tensão de ~ 5–10 V, obtém-se H2 no cátodo e O2 no ânodo, volumetricamente na proporção 2:1.
Resposta
Métodos industriais principais:
– Reforma a vapor de metano + water–gas shift + PSA
– Gasificação de carvão/coque e oxidação parcial de hidrocarbonetos
– Eletrólise de água (alcalina ou PEM)
Métodos de laboratório principais:
– Reação de metal com ácido (ex.: Zn + 2,HCl)
– Eletrólise de água em bancada (aparelho de Hoffman)