Wodór paliwem przyszłości.
Otrzymywanie wodoru.
Wodór, który na Ziemi nie występuje w stanie wolnym, można otrzymywać dwiema podstawowymi metodami. Jedną z nich jest elektroliza. Na katodzie (elektroda ujemna) wydziela się wodór, a na anodzie (elektroda dodatnia) tlen. Gazy wydobywają się na powierzchnię, skąd można je odprowadzać. W procesie reformingu porowego węglowodory lub inne substancje organiczne, takie jak metanol (CH3OH), są zamieniane w parę dzięki ciepłu wydzielanemu w komorze spalania. W reaktorze, w obecności katalizatora i pary wodnej, zachodzą reakcje, których produktem jest m. in. wodór. Po oczyszczeniu wodór jest dostarczany do ogniw paliwowych.
Reforming - proces ten polega na zwiększaniu liczby oktanowej benzyny w procesie odwodornienia węglowodorów nasyconych i otrzymywaniu aromatycznych: C6H12 ↔ C6H6 + 3H2; C6H14 ↔ C6H6 + 4H2.
Elektroliza roztworu wodnego KOH:
2H2O + 2e- → H2 + 2OH- (katoda);
2OH- → H2O +1/2O2 +2e- (anoda);
H2O → H2 + 1/2O2 (sumarycznie).
Procesy przetwarzania paliw naturalnych:
gazu ziemnego: CH4 + 2H2O → 4H2 + CO2;
ropy naftowej: CnH2n + 2nH2O → 3nH2 + nCO2;
węgla: CnHn + 2nH2O → 3n…
Ciepła spalania wodoru i paliw silnikowych (tab).
Metody przemysłowe otrzymywania wodoru:
zamiana energii słonecznej w fotoogniwach na prąd elektryczny, wykorzystywany następnie do elektrolizy wody;
zamiana energii słonecznej w ogniwach słonecznych na prąd elektryczny, który przepływając przez powłoki wykonane z rodu, molibdenu, wolframu, a obecnie związki porfirynowe (zbliżone budową do chlorofilu) rozkłada wodę, nie elektrolitycznie, ale katalitycznie;
zamiana energii słonecznej na ciepło (do 4000K) o mocy 1000 kW z lustrami parabolicznymi i wykorzystanie uzyskanego w piecach słonecznych ciepła do termicznego rozkładu wody (termoliza wody 2500°C);
fotoredukcyjny rozkład wody enzymem hydrogenazą, występujących m. in. w glonie zielonej algi (Chlamydomones reinhordtii);
wykorzystanie bakterii do beztlenowego rozkładu biomasy;
metoda Hotelly, polegająca na gorącej elektrolizie pary wodnej w temperaturze 900°C.
Zalety wodoru jako paliwa:
jest proekologiczny - produktem spalania jest woda;
ma małą energię inicjacji zapłonu - przez co jego spalanie jest sprawniejsze;
jest łatwiejszy i tańszy w magazynowaniu niż energia elektryczna;
jego zapasy są praktycznie niewyczerpane, gdyż stanowi on składnik wody i wraz z nią krąży w obiegu zamkniętym w przyrodzie;
charakteryzuje się niskimi kosztami transportu na jednostkę przesyłanej energii i łatwością przesyłu.
Wady wodoru jako paliwa:
(…)
… elektrycznej w procesie elektrolizy wody. Jednak w obu przypadkach wiąże się to z emisją gazu cieplarnianego (przy założeniu, że energia elektryczną wytwarza się podczas spalania paliw kopalnych).
Sekwestracja CO2 - wychwycenie, transport i unieszkodliwienie lub trwałe zdeponowanie i odizolowanie CO2 od biosfery.
Wiele zastosowań wodoru:
silnik spalinowy: wydajność procesu do 30%;
ogniwo paliwowe wydajność…
… ciśnieniem.
Status: metody dostępne.
Ciekły wodór.
Za: mała waga i objętość.
Przeciw: stałe straty związane z parowaniem; duży wydatek energii na skraplanie.
Status: metoda dostępna.
Wodorki złożone.
Za: mała objętość, możliwość regeneracji w samochodzie; praca pod niskim lub średnim ciśnieniem.
Przeciw: ciężkie; wymagana wysoka temperatura; niedostateczna wydajność poboru paliwa.
Status: w opracowaniu…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)