Зеленая энергия - популярно об экологии, химии, технологиях

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Home Популярная экология Водород как энергоноситель с высокими экологическими свойствами - Источники дешёвой электроэнергии

Водород как энергоноситель с высокими экологическими свойствами - Источники дешёвой электроэнергии

Печать
Индекс материала
Водород как энергоноситель с высокими экологическими свойствами
Водородная экономика
Промышленные способы получения водорода
Источники дешёвой электроэнергии
Методы хранения водорода
Эфективность водорода как топлива
Использование водорода и аммиака в топливных элементах
Литература

Фотолиз. Водород может образовываться при поглощении молекулами воды энергии 285,57 кДж/моль в ультрафиолетовой области. Разработаны катализаторы позволяющие молекулам воды поглощать свет в видимой области и распадаться. Процесс фотолиза в присутствии фотокатализатора «Х» можно представить как

2H2O + 2X +свет → восстановленный 2X +4H+ +O2

Восстановленный X + 2H- → X + H2

H2O + X +свет → H2 + 1/2O2 +X

 

 

 

 

 

 

В качестве катализатора Х используют некоторые соли, полупроводники, Фотосинтетические красители, зелёные и красные водоросли, некоторые фотосинтетические бактерии. Катализатор преобразует 8,5% солнечного света (ультрафиолетовую, фиолетовую, голубую и зелёную часть водимого спектра) в водород и кислород. Но до промышленного внедрения фотохимического разложения воды на водород и кислород ещё достаточно далеко. Этими проблемами в России занимается Институт химической физики РАН. Однако из-за низкой плотности потока солнечной радиации такая технология, как и сельскохозяйственное производство даже в наиболее развитых странах, является малорентабельной, а точнее, просто убыточной.

Особый интерес представляет электролиз в сочетании с возобновляемыми источниками энергии. Электричество полученное от гидро-, ветряных, солнечных, приливных, термальных и других источников может быть направленно на получение водорода в процессе электролиза.

Фотогальванический электролиз. Гальванические элементы преобразуют солнечный свет в электричество. Путём объединения гальванической ячейки и электролизёра создан так называемый фотоэлектролизёр, производящий водород.

Исследовательский центр Энергии Университета Гумбольта разработал автономную солнечно-водородную систему, которая использует фотоэлектрический элемент мощностью 9.2 кВт, чтобы обеспечить привод компрессоров для аэрации бассейнов рыборазведения, и биполярный щелочной электролизер мощностью 7.2 кВт, способный производить 25 л H2/мин. Система работает автономно начиная с 1993 г. Когда отсутствует солнечный свет, запасенный водород служит топливом для полуторакиловаттного ЭХГ, обеспечивающего привод компрессоров.

Энергия ветра. Водород можно получать электролитически, используя ветровые турбины в качестве источника энергии. Из всех возобновимых источников энергии это источник, обладающий наибольшим потенциалом для производства «экологически чистого» водорода. «Ветряки» не дают совершенно никаких выбросов: ни CO2 ни оксидов азота (NOx), ни оксида серы (SO2). Но ветровая энергетика имеет ряд других экологических и технических проблем. Несмотря на то, что в Европе (Голландия, Бельгия, Франция) уже активно используют энергию ветра, зависимость вырабатываемой энергии от погодных условий и несоответствие спросу, препятствуют масштабному переходу к её использованию.

Гидроэнергетика также может быть совмещена с водородной.

К сожалению, все рассмотренные выше способы получения водорода с использованием дешёвых источников энергии неприменимы в Беларуси в силу особенностей климата и географического расположения.

Водород интересен для атомных электростанций как аккумулятор энергии. В проекте, который разрабатывали РНЦ «Курчатовский институт», ЛАЭС1 и канадские фирмы AECL («Atomic Energy of Canada Limited») и «Stuart Energy» в 1990-1992 гг., на первом этапе предполагалось создание производства водорода электролизом воды мощностью 30 МВт, т.е. с производительностью 14.5 т водорода в сутки. Вторым этапом проекта предусматривалось увеличение мощности цеха электролиза до 300 МВт. Причем, естественно, предусматривалось использование электроэнергии провальной части нагрузки на АЭС. Сегодня ЛАЭС недовырабатывает примерно 400 млн. кВт·ч/год, что позволило бы произвести около 8 тыс. т водорода. Полученный водород предполагалось продавать в Финляндию и использовать в общественном транспорте в г. Сосновый Бор. Другим вариантом использования получаемого водорода рассматривалась его поставка на Киришский нефтеперерабатывающий завод. Получаемый при этом кислород мог бы стать основой производства озона для очистки промышленных стоков Санкт-Петербурга.

Производство водорода на базе атомных станций и электролизёров сегодня является пока единственным технически реализуемым и экологически приемлемым способом создания массовой водородной энергетики. Испытанные технологии ядерной энергетики способны производить огромные количества электроэнергии. Хотя при этом всё ещё нужно преодолевать страх общества перед катастрофами и продолжать поиск возможностей безопасной ликвидации радиоактивных отходов. Производимые же водород и кислород из воды при ее естественном круговороте в природе после их использования должны возвращаться в природный цикл циркуляции воды.

Существует мнение, что использование для производства водорода электролизерами электроэнергии АЭС при их недогрузке лишены всякого экономического смысла, поскольку сегодняшняя стоимость электролизёров довольно высока, поэтому чтобы окупить себя они должны работать непрерывно. Позволим себе с этим не согласиться.

Для Беларуси в первую очередь интересна взаимосвязь атомной и водородной энергетик. Для Республики очень актуальна проблема энергетической независимости. Страна практически не обладает собственными энергетическими ресурсами, кроме биомассы, что приводит к тому, что она испытывает постоянное давление со стороны стран-поставщиков. Рациональное использование энергоресурсов и внедрение новых технологий способствуют улучшению ситуации.

Переход к использованию водорода в качестве топлива позволил бы в значительной степени избавиться от энергетической зависимости. К тому же водород – одно из наиболее экологически чистых горючих, и его применение способствовало бы улучшению экологической обстановки.

Правительством Беларуси одобрен проект строительства атомной электростанции (АЭС), поскольку именно это позволит полностью решить проблемы обеспеченности Республики необходимой для дальнейшего развития энергией. При производстве электричества и тепла ядерная энергетика оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду в сравнении с использованием углеродных ресурсов. Кроме того, ядерная энергетика обладает практически неограниченными ресурсами топлива, а негативные последствия [Яблоков] использования атомной энергии могут быть сведены до минимума, если будут учтены и максимально решены те проблемы, о которых достаточно известно благодаря многолетнему опыту, накопленному в разных странах мира, использующих энергию АЭС.

Одна из таких проблем связана с тем, что ядерные энергетические устройства большой мощности эффективно работают лишь тогда, когда энергоотбор стабилен и не подвергается ни суточным, ни сезонным колебаниям. Чтобы обеспечить функционирование АЭС в базовом режиме нагрузок, электроэнергию, вырабатываемую в так называемые «провальные» часы целесообразно направлять на производство водорода из воды методом электролиза. Водород считают топливом будущего, поскольку он один из перспективных источников энергии и вполне экологичен. При сжигании водорода в чистом кислороде единственными продуктами сгорания являются высокопотенциальное тепло и вода. При его горении в воздухе образуется существенно меньше загрязняющих его веществ, чем при сжигании минерального топлива. Однако при высокотемпературном окислении водорода на воздухе возможно образование оксида азота. Последний нарушает естественный баланс атмосферных газов и может стать одной из причин образования кислотных осадков или наряду с хлором участвовать в разрушении озонового экрана. [Розанов]

Щелочной электролиз воды — приемлемое решение, которое может быть реализовано на любой электростанции в провальной части графика нагрузки. Необходимо понимать, что нагрузка электросетей имеет суточные изменения и ночью потребность в электроэнергии ниже, чем днем. Ночное снижение потребности создает провал в суточном графике нагрузки — и именно этот провал может быть заполнен производством водорода.

Один из возможных вариантов – высокотемпературные твёрдооксидные электролизёры, работающие при температуре 800-1000ºС. Их использование позволяет снизить энергопотребление до 3,2-3,3 кВт·ч/м3 [Фатеев], что почти в 1,5 раза меньше по сравнению с обычными электролизёрами, где энергопотребление составляет 5,0-5,9 кВт·ч/м3. [13] Таким образом, предлагаемые технологии, позволяют приблизить энергопотребление к теоретически расчетному, составляющему около 2,5 кВт·ч/м3.



 

Комментарии  

 
0 #3 Felicitas 12.06.2017 11:57
Ꮮɑrǥe cοmmᥱгcіaⅼ аϲ սnits ⲟftеn uѕе tɦᥱ ᥱneгցү еfficiency гatіօ (oг ΕᎬᎡ) to mᥱаѕᥙre ᥱffiϲіᥱncʏ.
Ꭺiг ϲօndіtіօneг іѕ аmߋng thе moѕt mօѕt ϲߋmmоn арρⅼiɑncе іnsidе ɑ
hоսѕᥱ tɦesᥱ ԁayѕ. Кᥱеρing tɦіs аsⲣᥱсt fгߋm tҺе sᥱrᴠісе іn mіnd
ԝilⅼ ցгᥱatⅼу tеⅼⅼ yоuг ɗᥱсіsіon.

Feel free to visit mу webpage ... drywall uae dubai shajah: http://sstcontracting.com/2015/04/13/how-to-install-plumbing-in-a-new-home/
Цитировать
 
 
0 #2 k 03.02.2017 15:11
:lol: :D :-) ;-) :-| :o :sigh: :sad: :cry: :-? :-x
Цитировать
 
 
0 #1 k 03.02.2017 14:11
:D :lol: :-) ;-) 8) :-| :-* :oops:
Цитировать
 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить


Интересно знать

Департамент энергетики США отобрал 37 исследовательских проектов в области хранения энергии, энергии биомассы, захвата диоксида углерода и ряда других направлений. Среди них - новые металловоздушные батареи на основе ионных жидкостей с плотностью энергии превышающей в 6-20 раз плотность энергии обычных литиевых аккумуляторов, а так же проект по получению бензина непосредственно из солнечного света и CO2 используя симбиоз двух микроорганизмов.

titan atf 4400 fuchs titan atf 4400
 
шланг вакуумний купить запчасть 5X0422893B Skoda Audi Volkswagen Seat
 
http://myhitmp3.top/mp3/atjazz+jullian+gomes
 
free btc mixer