Номер 7, страница 145 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 19. Природный газ и энергетика. Глава 4. Научные основы химического производства - номер 7, страница 145.

Условие.

7. Почему водород считается экологически чистым топливом?

Решение.

Решение 2.

Водород считается экологически чистым топливом, поскольку его использование (сжигание) не приводит к выбросам углекислого газа ($CO_2$) и других вредных веществ, загрязняющих атмосферу. Основным и единственным продуктом реакции водорода с кислородом является вода.

Решение

Чтобы понять, почему водород заслужил репутацию «топлива будущего», рассмотрим его ключевые свойства и сравним с традиционными источниками энергии.

1. Чистый продукт сгорания

Главное преимущество водорода — это химическая реакция его горения. При взаимодействии с кислородом (например, из воздуха) водород окисляется, выделяя большое количество энергии (тепла) и образуя водяной пар.

Химическое уравнение реакции выглядит так:

$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O + \text{энергия}$

В отличие от ископаемых видов топлива (бензин, уголь, природный газ), в составе которых есть углерод, при использовании водорода не образуются:

• Углекислый газ ($CO_2$) — основной парниковый газ, ответственный за глобальное изменение климата.
• Угарный газ ($CO$) — токсичный газ, опасный для живых организмов.
• Оксиды серы ($SO_x$) и твердые частицы (сажа) — вещества, вызывающие кислотные дожди и заболевания дыхательных путей.

Единственным потенциальным побочным продуктом могут быть оксиды азота ($NO_x$), которые образуются при сжигании любого топлива в воздухе при очень высоких температурах. Однако их количество при сжигании водорода значительно меньше, а при использовании водородных топливных элементов, где энергия вырабатывается электрохимическим путем без горения, выбросы $NO_x$ отсутствуют полностью.

2. Способы производства и их влияние на экологию

Экологичность водорода напрямую зависит от способа его получения. Сам по себе водород является не первичным источником энергии, а энергоносителем, который нужно произвести.

• «Серый» водород. Наиболее распространенный сегодня метод — паровая конверсия метана ($CH_4$). Этот процесс очень энергозатратен и сопровождается выбросами $CO_2$. Такой водород не является экологически чистым.
• «Голубой» водород. Это тот же «серый» водород, но с применением технологий улавливания и захоронения углекислого газа (CCS). Этот метод позволяет снизить углеродный след, но не устраняет его полностью.
• «Зеленый» водород. Это идеальный с точки зрения экологии вариант. Водород получают методом электролиза воды, используя электроэнергию из возобновляемых источников (солнце, ветер, гидроэлектростанции). В этом цикле вредные выбросы отсутствуют как на стадии производства, так и на стадии использования.

Именно перспектива массового производства «зеленого» водорода позволяет говорить о водородной энергетике как об основе для чистого и устойчивого будущего.

Ответ: Водород считается экологически чистым топливом, потому что продуктом его сгорания является только вода ($H_2O$), в то время как сжигание ископаемого топлива приводит к выбросам парниковых газов (в первую очередь $CO_2$) и других загрязняющих веществ. Полная экологическая чистота водородной энергетики достигается при использовании «зеленого» водорода, произведенного с помощью возобновляемых источников энергии.