Саратов Мария Stanislavovna Ageev Елена Д. 10А, училище №75
Водородна енергия се формира като една от посоките на развитие на научно-техническия прогрес в средата на 70-те години на миналия век. Веднага след като се разширява областта на научните изследвания, свързани с получаване, съхраняване, транспортиране и използване на водород, стават все по-очевидни предимства за околната среда водородните технологии в различни области на националната икономика. Напредъкът в развитието на няколко водородни технологии (например горивни клетки, транспортни системи за водород, метален хидрид, и много други) са показали, че използването на резултатите от водород в качествено нови показатели в системи или възли. Попълнен предпроектни проучвания са показали, че въпреки факта, че водородът е вторичен източник на енергия, който е на стойност повече от естествена храна, използването му в някои случаи икономически изгодно в момента. Ето защо, работата по водородна енергия в много, особено индустриализираните страни принадлежат към приоритетните области на науката и технологиите и се намери повече финансова подкрепа от двете държавни агенции и частен капитал.
В свободно състояние и при нормални условия на водород - газ безцветен, без мирис и вкус. Относителната плътност на въздуха е водород 1/14. Това обикновено съществува в комбинация с други елементи, например, кислород, вода, въглероден в метан и органични съединения. Тъй водород е химически изключително активен, е рядко присъства като несвързан член.
Запаси водород, свързан в органична материя и вода, практически неизчерпаем. Скъсване на тези връзки позволява на водород и след това се използва като гориво. Многобройни методи са разработени за разлагане на вода в нейните съставни елементи.
При нагряване над 2,500 0 ° С вода се разлага на водород и кислород (директно термолиза). Такава висока температура може да се получи, например, като се използва слънчева енергия концентрати. Проблемът тук е да се предотврати рекомбинация на водород и кислород.
Понастоящем, повечето от водород, произведени в индустриален мащаб се получава в процеса на пара риформинг на метан в света (PCM). Така полученият водород се използва като реагент за пречистване на масло и като компонент на азотни торове, а също и за ракетни технологии. Парата, и се загрява при температура от 750-850 0 ° С се изисква да се отдели водород от въглеродния субстрат в метан, който се появява в пара преобразувателя химически каталитични повърхности. Първият етап разделя процес PCM, метан и пара на водород и въглероден окис. След това, втория етап "смяна реакцията" превръща въглероден окис и вода във въглероден двуокис и водород. Това reaktsiyaproiskhodit при температури от 200-250 0 ° С
През 30-те години в СССР получава в промишлен мащаб на синтетичен газ чрез пара газификация на въглища и въздух. В момента в IPCP RAS в Chernogolovka разработена технология въглища газификация в superadiabatic режим. Тази технология позволява да се прехвърли топлинна енергия в въглища топлинната енергия на синтетичния газ с ефективност 98%.
От 70-те години в страната са били извършени и необходимите научни и технически обосновка и експериментална проверка на проекти с голямо реактор хелий (HTGR) ядрената енергия технологични станции (АЕЦ) за химични и стоманодобивната промишленост. Сред тях ABTU-50, а по-късно - проект ehnergotehnologicheskoj растителна ядрен реактор с капацитет 400 UH-1060 MW за ядрена химичен комплекс и производство на водород на състави на базата на, за производството на амоняк и метанол, както и броя на следват тази посока проекти.
В основата на HTGR проекти бяха развитието на ракетни двигатели с ядрени на водород. Създаден в нашата страна за тази цел реактори и висока температура тест демонстрационни ядрени ракетни двигатели демонстрират работоспособността водород нагрява до температура от 3000K рекорд.
Висока температура на реактора с хелий охлаждащата течност - е нов вид екологично чисти универсални източници на атомните електроцентрали, уникални свойства - способността да генерира топлина при температури от над 1000 0 C, както и високо ниво на сигурност - определят възможностите да ги използват за производство на енергия газова турбина цикъл с висока ефективност и да предоставят висока температура на топлинна и електрическа енергия за производство на водород процеси, обезсоляване, химичните процеси, neftepererabaty ayuschey, метал и др .. индустрии.
Един от най-напредналите в тази област е международен проект GT-MHR, която се разработва съвместно от руски и американски институции на GA. Проектът също така си сътрудничи компания Framatome и Fuji Electric.
Получаване на атомен водород.
Както се използва източник на атомен водород вещества разделят под облъчване водородни атоми. Например, когато се облъчва с ултравиолетова светлина на реакционната йодоводород случва с образуването на атомен водород:
За атомен водород също приложим метод за термично разпадане на молекулен водород на платина, паладий или тел волфрам нагрява в атмосфера на водород при налягане от по-малко от 1.33 Pa. водородни атоми на дисоциация може също да бъде постигнато чрез използване на радиоактивни вещества. Метод за получаване на атомен водород в високочестотен електрически разряд с последващо замразяване молекулен водород.
Физични методи за екстракция на водород от смеси водородсъдържащи.
Водородът се съдържа в значителни количества в много газови смеси, като например коксов газ, газ, който се получава по време на пиролиза на бутадиен в производството на бутадиен.
За екстракция на водород от hydrogenous газови смеси с помощта на физични методи за разделяне и концентрация на водород.
Ниско температура кондензация и фракциониране. Този процес се характеризира с висока степен на извличане на водород от смес газ и благоприятна икономическа ефективност. Обикновено при налягане от 4 МРа газ да се получи 93-94% разтвор на водороден необходимо 115k температура. Когато концентрацията на водород във фуражи газ повече от 40% степен на екстрахиране му може да достигне 95%. Потреблението на енергия в концентрация H2 70-90% са около 22 кВт. 1000m 3 часа генериран водород.
Адсорбционни екскреция. Този процес се извършва с помощта на молекулно сито адсорбери работещи циклично. Това може да се извърши при налягане на 3-3.5 МРа при степен на 80-85% възстановяване Н2 90% концентрат. В сравнение с метода на ниско отделяне температура водород за този процес изисква приблизително 25-30% по-малко капиталови и оперативни разходи 30-40%.
Адсорбционни отделянето на водород се използват течни разтворители. В някои случаи, методът е подходящ за получаване на чист Н2. Съгласно този метод може да бъде възстановен до 80-90% от водород, съдържащи се в първоначалната смес газ постига и неговата концентрация в крайния продукт 99.9%. извличане на потреблението на енергия е 68 кВт. 1000m 3 часа Н2.
Производство на водород чрез електролиза на вода.
Електролиза на вода е един от най-известните и най-добре проучени методите за производство на водород. Тя осигурява чист продукт (99,6-99,9% Н2) в един етап. Производствените разходи за производство на водород разходите на електрическа енергия е приблизително 855.
Този метод е бил използван в редица страни със значителни ресурси на евтини водноелектрически централи. Най-големите електрохимични системи са в Канада, Индия, Египет, Норвегия, но създава и функционира хиляди по-малки растения в много страни по света. Значението на този метод, защото той е най-гъвкавият в използването на първични енергийни източници. Във връзка с развитието на ядрената енергетика е възможен нов разцвет на електролиза на вода в основата на евтина електроенергия от ядрени централи. Съвременните енергийни ресурси не са достатъчни за получаване на водород като продукт за допълнително оползотворяване на енергия.
Един електрохимичен метод за производство на водород от вода има следните положителни характеристики: 1) с висока чистота водород продукт - до 99,99% и по-горе; 2) простотата на процеса, че е непрекъсната, възможността за пълна автоматизация на най-много, липсата на движещи се части в електролитна клетка; 3) възможност за получаване на ценни странични продукти - тежка вода и кислород; 4) достъпен и неизчерпаем суровина - вода; 5) Метод гъвкавост и възможност за производство на водород директно под налягане; 6) физическо отделяне на кислород и водород в процеса на електролиза.
Във всички процеси за производство на водород, чрез разлагане на вода като страничен продукт ще се произвежда значителни количества кислород. Това ще даде нови стимули за неговото прилагане. Той ще намери своето място не само като ускорител на процесите, но и като незаменим-чиста и ozdorovitel езера, промишлени отпадни води. Тази област на използване на кислород може да се разшири до атмосфера, почвата и водата. Изгаряне на кислород-винарския количества отпадъци ще бъде в състояние да реши проблема на твърдите отпадъци в големите градове.
Още по-ценно страничен продукт от електролиза на водата е тежка вода - добър неутронна модератор в ядрените реактори. Освен това, тежката вода се използва като суровина за деутерий, което от своя страна е суровина за синтез на енергия.
Directory. "Водород. Имоти, производство, съхранение, транспортиране и прилагане. " Москва "химия" - 1989
Свързани статии