hidrogén energetikai
A belső égésű motor a hidrogén-
Az elmúlt évtizedben nyilvánvalóvá vált az a tény, hogy a további intenzív korszerű energia és a közlekedés, ami az emberiség nagyszabású környezeti válság. A gyors csökkenése fosszilis tüzelőanyag-tartalékok fogja kényszeríteni az iparosodott országok bővíteni a hálózatot a nukleáris erőművek, amelyek egyre növeli a kockázatot a kizsákmányolás. Élesen súlyosbítja a problémát a radioaktív hulladék elhelyezésére.
Mivel ez aggasztó tendencia, sok tudós és szakemberek biztosan mellett szól gyorsított keresést alternatív, nem hagyományos energiaforrások. Különösen szemük fordul hidrogén, a tartalékok, amelyek kimeríthetetlen vize az óceánok. Az tagadhatatlan előnye a hidrogén üzemanyag Bizonyítsa környezeti biztonságát a használatát, alkalmasságát a hő nélküli motorok lényegesen megváltoztató szerkezet, magas fűtőértékű, a lehetséges hosszú távú tárolásra, szállításra a meglévő közlekedési hálózat, toxicitás, stb
Mivel a hidrogén-energia (gazdaság) kapcsolódó remény globális átszervezése a világgazdaság, az átmenetet a fosszilis szénhidrogén energiát a hidrogén, amely megnyitja a lehetőségét, mint nyersanyag bázist vízzel korlátlanul és az égéstermékek a hidrogén a vízpára. A távoli jövőben szerezni elektrolitikus hidrogént kell használni elsősorban fúziós, napenergia és más megújuló energiaforrások. Ugyanakkor jelentős megoldhatatlan problémát a mai napig is gazdaságtalan az ipari termelés a hidrogén.
Tágabb hidrogénatom energetikaosnovana használni hidrogén üzemanyagként. Hidrogén energia is tartalmazza: kinyerjük a vízből hidrogén és egyéb természetes nyersanyagok ;. tárolására hidrogén gáz és a cseppfolyósított formában vagy mesterségesen előállított kémiai vegyületek, mint például a hidridek fémközi vegyületek; és szállítása hidrogént a felhasználó csekély veszteséggel. Azonban a hidrogén energetikai még nem kapott széles körű használata. Előállítási módszerei hidrogénatom, tárolási módszerek és a szállítás, amelyeket úgy kell tekinteni, mint ígéretes hidrogén energia, vannak a kísérleti fejlődési szakaszban, és laboratóriumi vizsgálatok.
Kiválasztása a hidrogén, mint energiaforrás miatt számos előnye, a fő amelyek ökológiai biztonság hidrogénatom mert égéstermék a víz, rendkívül magas entalpia
egyenlő - 143,06 MJ / kg (hagyományos szénhidrogén üzemanyagok - 29,3 MJ / kg); nagy hővezető képessége hidrogénatom, valamint a kis viszkozitású, ami nagyon fontos a szállítás csővezetéken.
Világ vízkészletek a világ kimeríthetetlen. Mi kétségbeesetten keresi a jövő üzemanyaga, miközben ők maguk szó fürdeni benne. Miután az összes, hogy használják a vizet, mint üzemanyag, szükséges, hogy dolgozzon ki valamilyen eszköz, amely működik rajta, vagy inkább az azt alkotó hidrogén és oxigén. Bázisoktól disszociációs kémia ismert módszerek (eljárások bővítés) a víz hidrogénre és oxigénre - termikus, elektromos, az intézkedés alapján ionizáló sugárzás, rádióhullámok, és mások.
Ez hozzájárul a lehetőségét többszörös használat hidrogén. Hidrogén lehet használni üzemanyagként sok kémiai és kohászati folyamatokban, és üzemanyagként repülőgépek és autók, és adalék üzemanyagokra.
Az átviteli energia és szintén ígéretes előállítását és alkalmazását a hidrogén kémiai módszerekkel. Az egyik közülük keverékét hidrogén szén-monoxiddal (CO) kapott első szakaszában katalitikus átalakítása metán, vezetjük a fogyasztói vezetéken keresztül, és belép a berendezésbe - methanator amelyben a fordított exoterm reakció:
Készült során ez a hő felhasználható háztartási és ipari fűtési és gőz-gáz elegy vissza a ciklus az átalakítás metán.
Meg kell jegyezni, hogy a hagyományos előállítási módszereivel hidrogén hidrogén energia gazdaságilag előnyös. Számos ismert módszer alkalmas a víz bomlása: kémiai, termokémiai, elektrolízis, stb de mindegyiknek ugyanaz a súlyos hátránya - a folyamat előállítására hidrogén alkalmazásával kiváló minőségű energiát, hogy ami viszont kifogyott kevesebb fosszilis tüzelőanyag (szén, természetes. gázolaj) vagy teljesítmény erőművekben. Ez a hidrogén előállításának természetesen mindig gazdaságtalan és a környezetre veszélyes, és ezért nincs jövője.
Az igényeket a hidrogén energetikai jövőben várhatóan javul a hagyományos módszerek és az új, innovatív, a nukleáris és a napenergia. A javasolt javulása elsődleges Eljárás hidrogén - katalitikus átalakítása földgáz, hogy az eljárást hajtjuk végre fluid ágyas katalizátor és a hő, viszont táplált a magas hőmérsékletű gáz-ra hűtjük a nukleáris reaktor (HTGR). A módszer alkalmazása lehetővé teszi több, mint 10-szer, hogy növelje a térfogati sebességét a folyamat, hogy alacsonyabb a hőmérséklet a kémiai reaktor 150 ° C-on, és a hidrogén a termelési költségek csökkentése 20-25% -kal. Azonban, az ilyen reaktorok nyújtanak magasabb a hűtőfolyadék hőmérséklete (kb. 1000 ° C), még a kísérleti fejlődési szakaszban.
Egy másik megvalósítási mód szerint a hidrogén - víz-alkáli elektrolízis nyomás alatt az olcsó villamos energia a atomerőmű éjjel. Így energiafogyasztás 1 m 3 H 2 4,3-4,7 kWh (5,1-5,6 irányuló hagyományos eljárás kWh), egy cella feszültsége a 1,7-2,0 V sűrűséggel AC 3-5 kA / m 2, és a nyomás a elektrolizáló 3 MPa. Hidrogén így kapott irányul az ipar igényeinek, vagy üzemanyagként használt erőműben generálására kiegészítő villamos a nappali.
Előállításának másik módszere a hidrogén a víz elektrolízisével használva az elektrolit például egy alkálifém olvad a szilárd polimer (a szilárd polimer. Transzformátor vagy elektrolízissel) vagy kerámiák alapján ZrO2 (magas hőmérséklet. VT vagy elektrolízis). Elektrolitikus módszer előírja a villamos költségek 30-40% -kal kevesebb, mint a hagyományos előállítási módszereivel hidrogénatom. Szilárd elektrolitok jelentősen csökkenti az elektródok közötti távolság a cellában (legfeljebb 250 mikron), ami egy ismételten növelhető áramsűrűség növelése nélkül a feszültséget az elektrolizáló cellában. Mivel a szilárd polimer elektrolit elektrolízis használhatja film szulfonált politetrafluor-etilén-4. Így az eljárás hőmérséklete 150 ° C, elérhető hatékonyságot az elektrolizáló berendezés 90%, és az energiafelhasználás az olyan 1 m 3 H2 3.5 kWh. A legígéretesebb magas hőmérsékletű elektrolízis segítségével a hőt a reaktorból: ahol az elektrolit egy kerámia cirkónium-oxid ZrO2 adalékanyagokat oxidok más fémek (például, VA2 O3 CaO, SC2 O3.). Ebben a folyamatban a hőmérséklet jelentősen emelkedik 800-1000 ° C, és az elérhető szintek energiafogyasztás 1 m 3 H 2 áramsűrűséggel 3,10 kA / m 2 2,5 kWh.
A plazma-kémiai előállítási módszerei a hidrogén a legígéretesebb kétfokozatú szén-dioxid ciklus. amely tartalmaz: 1) disszociációs széndioxid (2CO2 -> 2CO + O2) egy plazmaégő által hordozott akár 75-80%; 2) ezt követő átalakítása CO gőzzel (CO + H2O -> H2 + CO2), ami után a kapott CO 2 visszakerül a plazmaégő.
Égő- előállítási módszereinek hidrogénatom egy sorozat egymást követő kémiai reakciók vezető bomlása a kiindulási hidrogén-tartalmú nyersanyagot - a víz alacsonyabb hőmérsékleten, mint a szükséges termikus disszociációja. Így a mértéke termikus disszociációja víz 2483 ° C-on 11,1% volt. Ezekben a ciklusok, a rendszer valamennyi komponense, kivéve a hidrogént tartalmazó nyersanyagokat kinyerjük. A következő példák a termokémiai víz bontása ciklusok.
Szintén érdekes a hidrogén-szulfid termokémiai ciklusok. például:
Ha hidrogén-szulfidot (H2S) víz helyett csökkentette a energia költség hidrogén termelés, mint kötési energiája H-S-hidrogén-szulfid lényegesen kevesebb energiát a H-O vízben, és hozzáadunk hidrogén-kén képződik - fontos kémiai alapanyag.
Egy másik ígéretes módszerek hidrogén előállítására vonatkozik radiolízis víz és vizes oldatok CO2. H2 SO4. HC1, HBr, H2S, AgCl és mások. Hatása alatt a nukleáris sugárzás (merev neutron). A legerősebb források ilyen sugárzás - atomreaktorok. Ahhoz azonban, hogy fejleszteni ezt a módszer alkalmazásához szükséges, hogy hozzon létre egy forrás nukleáris sugárzás nagy energiabevitel, hogy olyan rendszereket fejlesszenek képes elnyelni a reagáló közeg több, mint 50% a sugárzási energia, és használhatja a hozama több mint 10 sugárzás a hidrogén molekulák 100 eV.
Is vizsgáltuk és fotokémiai eljárások előállítására hidrogén napenergia segítségével. Megvalósult photoelectrolysis víz (egy osztott hozammal H2 és O2); technika lesz gyakorlati érdeklődés, ha annak hatékonysága eléri a 10-12% (míg kb. 3%).
Egy másik érdekes Eljárás hidrogén biophotolysis vizet. Biophotolysis víz ez azon a tényen alapul, hogy bizonyos mikroorganizmusok és mikroalgák (például, Chlorella) elnyelő napenergia, képes bomlani vizet a hidrogénfejlődés. Azonban, transzformációja hatékony a napenergia ilyen mikroorganizmusok nagyon alacsony - körülbelül 8%.
Az utóbbi időben alternatív hidrogén-energia felhasználását javasolták a nehézvíz. A nukleáris reakció két deutérium atom van kialakítva hidrogén és hélium:
D + D = H + Azt
Egy ilyen reakcióban nem vonatkozik a törvény a tömeg megmaradása, egyes alkalmazásokban a szokásos kémiai; A reakció eredményeként hiány:
Ez azt jelenti, hogy ha találnánk a feltételeket, amelyek mellett a reakció végbemehet a két mol nehézhidrogénből szerint Einstein egyenlet:
Lehet, hogy az energia:
0,00433h (3,0h1010) 2 ERG = 3,9h1018 erg J = 3,9h1011.
A mi korunkban, hogy ez a fajta energia, szükséges, hogy éget 14 tonna szén.
Eközben, összhangban az egyenlet a nukleáris reakciót, ilyen energiafelhasználás lehet elérni csak két mól deutérium tartalmazott egy mól nehézvíz. Ezért egy egyszerű víz lenne szükség:
6700x18 / 1000 kg = 120,6 kg
vagy 120 liter. Szóval, egy liter közönséges víz több energiát állít elő, mint amennyit lehet kapni azt a száz kilogramm kiváló minőségű szenet. És vízellátás a Földön óriási.
Hidrogén biodízel, bioüzemanyag hidrogénatom, DIC, Kanada új technológia, szállítás, EKOTOK