Номер 1, страница 93 - гдз по химии 8 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Почему водород не используется в быту?

1. Почему водород не используется в быту?

Водород ($H_2$) не нашёл широкого применения в быту, несмотря на его высокую энергоёмкость и экологичность при сжигании (продуктом является вода), по ряду весомых причин, в основном связанных с безопасностью и технологическими сложностями.

Основными причинами являются:

1. Высокая взрыво- и пожароопасность.

Водород чрезвычайно горюч. Смесь водорода с воздухом в очень широком диапазоне концентраций (от 4% до 75% по объему) является взрывоопасной. Для воспламенения этой смеси, известной как "гремучий газ", требуется крайне мало энергии — достаточно небольшой искры, например, от статического электричества. При этом пламя водорода при дневном свете почти невидимо, что сильно затрудняет обнаружение возгорания. Утечка водорода в замкнутом пространстве, таком как кухня, может быстро привести к созданию взрывоопасной концентрации, что делает его бытовое использование недопустимо рискованным по сравнению с природным газом.

2. Сложности хранения и транспортировки.

Водород — самый легкий химический элемент и, как следствие, имеет очень низкую плотность. Это создает серьезные проблемы для его хранения в компактном объеме. Существуют три основных подхода к хранению:

- В сжатом газообразном виде: Требуются очень прочные, тяжелые и дорогие баллоны, способные выдерживать огромное давление (350–700 атмосфер и выше). Такие баллоны громоздки и небезопасны для домашнего использования.

- В сжиженном виде: Водород переходит в жидкое состояние только при сверхнизкой температуре ($-253^\circ\text{C}$). Для его хранения необходимы сложные и дорогие криогенные сосуды (сосуды Дьюара), которые все равно не могут полностью предотвратить постепенное испарение ("выкипание") газа, требуя наличия систем сброса давления.

- В связанном виде (в твердых материалах): Хранение водорода в структуре металлгидридов или других пористых материалов является перспективной, но пока не решенной в полной мере технологической задачей. Существующие системы дороги, имеют недостаточную весовую емкость или низкую скорость поглощения/выделения водорода.

3. Высокая стоимость и отсутствие инфраструктуры.

На сегодняшний день "зеленый" водород, получаемый экологически чистым методом электролиза воды, значительно дороже природного газа. Более дешевые методы его производства (например, паровая конверсия метана) сопровождаются выбросами углекислого газа ($CO_2$). Кроме того, полностью отсутствует инфраструктура для доставки водорода конечным бытовым потребителям, в отличие от сетей природного газа и электричества.

4. Водородная хрупкость материалов.

Атомы водорода настолько малы, что способны проникать в кристаллическую решетку многих металлов, особенно сталей, вызывая их охрупчивание. Это явление, известное как водородная хрупкость, может привести к образованию трещин и внезапному разрушению трубопроводов, вентилей и баллонов, что создает дополнительную угрозу безопасности.

Ответ: Водород не используется в быту в первую очередь из-за его чрезвычайной взрывоопасности в смеси с воздухом. Дополнительными важными факторами являются технологические трудности и высокая стоимость его безопасного хранения (в баллонах под высоким давлением или в сжиженном виде при сверхнизких температурах), транспортировки и производства.