Geradores de gás hidrogênio (H2)

[G.Patton]

Introdução

Neste tópico, quero apresentar informações sobre a produção de gás hidrogênio com pressão e fluxo estáveis para sínteses que utilizam a hidrogenação na fabricação de medicamentos em larga escala. Na revisão anterior, falei sobre a preparação laboratorial de gás hidrogênio (H2) com baixa taxa de fluxo e pressão.

Geral

Um gerador de hidrogênio é uma máquina usada para produzir hidrogênio a partir da água, usando um processo chamado eletrólise. Se a pressão de fornecimento de hidrogênio do gerador for alta o suficiente, ele pode eliminar a necessidade de cilindros de hidrogênio, oferecendo uma alternativa mais segura e fácil de usar. Um gerador de hidrogênio usa uma membrana de troca de prótons (PEM) para produzir gás hidrogênio de alta pureza a partir da água. A célula PEM foi originalmente desenvolvida pela NASA e é amplamente utilizada em aplicações industriais e laboratoriais.

Produção de gás hidrogênio

O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo, embora em seu estado gasoso não ocorra naturalmente na Terra e precise ser fabricado. Na indústria, o H2 (gás) é produzido em larga escala por um processo chamado reforma a vapor, para separar os átomos de carbono e hidrogênio dos combustíveis de hidrocarbonetos. O hidrogênio é usado em laboratório para diversas aplicações laboratoriais, como hidrólise de substâncias insaturadas, como P2NP, síntese de modafinil, síntese total de ácido (+)- lisérgico, síntese de HU-210, síntese de dl-efedrina a partir de 1-fenil-1,2-propandiona e outras sínteses. Além disso, é usado em cromatografia gasosa (GC) como combustível ou gás de arraste e em ICP-MS como gás de colisão, na indústria química para sintetizar amônia, ciclohexano e metanol e na indústria alimentícia para hidrogenação de óleos para formar gorduras.

Pesquisas e desenvolvimentos significativos proporcionaram meios mais seguros, ecológicos, eficientes e econômicos de gerar gás hidrogênio sob demanda para aplicações laboratoriais, industriais e de fabricação. A segurança melhorou tanto que o gás hidrogênio agora está sendo usado em alguns veículos de transporte como um combustível limpo e "livre de poluição", pois o gás é gerado a partir da água e o subproduto de sua combustão é a água.

Este artigo fornece respostas: Como funciona um gerador de hidrogênio?

Um gerador de hidrogênio usa uma membrana de troca de prótons (PEM) para produzir gás hidrogênio de alta pureza a partir da água. A célula PEM foi originalmente desenvolvida pela NASA e é amplamente utilizada em aplicações industriais e laboratoriais.

Produção de gás hidrogênio

O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo, embora em seu estado gasoso não ocorra naturalmente na Terra e precise ser fabricado. Na indústria, o H2(g) é produzido em larga escala por um processo chamado reforma a vapor, para separar os átomos de carbono e hidrogênio dos combustíveis de hidrocarbonetos. O hidrogênio é usado em laboratório para uma variedade de aplicações laboratoriais, como cromatografia gasosa (GC) como combustível ou gás de arraste e ICP-MS como gás de colisão, na indústria química para sintetizar medicamentos, amônia, ciclohexano e metanol e na indústria alimentícia para hidrogenação de óleos para formar gorduras.

Como um gerador de hidrogênio é mais seguro do que um cilindro?

Um gerador de hidrogênio não armazena grandes quantidades de hidrogênio dentro de si em nenhum momento, seja durante a operação ou quando não está em uso. Isso significa que, se ocorrer um vazamento, é provável que apenas uma quantidade muito pequena de hidrogênio escape. Por outro lado, um cilindro de hidrogênio cheio pode conter até 11.000 litros de gás hidrogênio, que podem ser liberados se ocorrer um vazamento. Bons geradores de hidrogênio também contêm sensores para detectar vazamentos de hidrogênio e água, e desligam a produção de hidrogênio quando um vazamento é detectado.

Como usar?

• Despeje água destilada no gerador.
• Conecte uma mangueira à torneira de saída de gás hidrogênio localizada na parte traseira do gerador e prepare seu sistema (frascos ou reator).
• Conecte o gerador à fonte de alimentação elétrica e ligue-o na tomada da parede. Ligue o gerador no interruptor de energia (localizado na parte traseira do gerador) e aguarde. O gerador executará uma verificação do sistema. Observação: no primeiro uso, o gerador pode parecer parar de acumular pressão enquanto a câmara de separação se enche de água. Se isso acontecer, reinicie o gerador. A pressão interna (pressão "ACT") do gerador se acumulará até a pressão operacional necessária (pressão "SET"). Quando a pressão necessária for atingida, a válvula de saída do gerador será aberta e o hidrogênio será fornecido ao instrumento de aplicação.

Principais características do gerador de hidrogênio

• Velocidade do fluxo de H2. Essa característica é muito importante para a síntese orgânica, pois se o reator for grande e estiver conectado à atmosfera, será necessário usar um gerador de hidrogênio de alto fluxo. Ao contrário, com um reator pequeno e próximo, que não precisa de fluxo estável, você não precisa de alto fluxo. Seria suficiente o gerador de hidrogênio do aparelho da Keep.
• Pureza do H2. É a pureza do gás hidrogênio, que é importante para os objetivos da cromatografia gasosa. Na síntese orgânica, essa característica não é tão importante.
• Potência de entrada (watt/hora). Essa característica depende do desempenho e do fluxo de um gerador de gás, portanto, maior para geradores de fluxo mais alto. Eles consomem mais energia elétrica.

Vídeo do gerador de hidrogênio DIY

Fornecedores

Sua escolha depende de seu orçamento e objetivos, do tempo de envio para sua localidade e das regras de importação. Aqui estão representados alguns fornecedores com diferentes faixas de preços para geradores de hidrogênio com fluxo de 250-300 mL/min. Os preços são válidos para 04.2022.
Jinan Konwer Instrument Co., Ltd.
Hunan Moreshine Trading Co., Ltd.
Vici-dbs
SPW Industrial
Parker

Spoiler: Lista de preços