химический каталог




Электрохимическая энергетика

Автор Н.В.Коровин

-95%). Наибольшее количество водорода используется для производства аммиака по реакции

N2 + ЗН2 = 2HN3.

На 1 т аммиака теоретически требуется 176,5 кг (1976,5 м3), реально -1980-2220 м3 водорода. Годовой расход водорода на производство аммиака в 1980 г. составил в СССР - 4,1, в США -4,6 млн. т [14].

Водород потребляется при получении метанола:

СО + 2Н2 = СН3ОН,

С02 + ЗН2 = СН3ОН.

На 1 т метанола теоретически необходимы, соответственно, 47,6 кг (1317 м3) и 176,5 кг (1976,5 мэ), а реально расходуется 1620—2300 мэ водорода. Годовой расход водорода на получение метанола в 1980 г. составил в СССР - 0,43, в США - 0,9 млн. т [14].

В нефтехимической промышленности водород потребляется * следующих производствах:

Для гидроочистки (110 м3/м3 нефти), например по реакции

RS + 2Н2 - H2S + RH2;

гидрокрекинга (350-450 м3/м3 нефти), например по реакции С2иН2т + 2Н2 - 2С„Нт+2;

154

155

каталитического риформинга; нефтехимического синтеза;

получения синтетического топлива и других целей.

В 1980 г. для нефтепереработки и гидрокрекинга расходова. лось водорода в США - 2,1, в СССР - 0,97 млн. т, для получения синтетического топлива в США - 22 млн. т [14].

Водород также применяется в пищевой промышленности в основном для гидрогенизации жиров, в фармацевтике для получения лекарств, в металлургии для получения металлов, в металлообработке для создания восстановительной атмосферы, в электронной технике, в энергетике и т.д.

В энергетике водород используется для охлаждения мощных турбогенераторов, благодаря его высоким теплопроводности и коэффициенту диффузии, а также нетоксичности [80]. Для этой цели необходим водород чистотой 98-99%. Расход водорода, например, на ТЭС мощностью 2600 МВт составляет 14 м3/ч, или 5,4 ? 10"3м3/(МВт • ч) [86, с. 215-225]. При уменьшении мощности турбогенераторов удельный расход водорода растет.

Потребление и соответственно производство водорода постоянно возрастают, так с 1970 по 1980 г. оно удвоилось. В перспективе ожидается увеличение потребления водорода для традиционных целей до 80-100 млн. т [14].

Кроме того, появятся новые области потребления водорода. Ожидается, что это будет прежде всего энергетика, автомобильный и авиационный транспорт, металлургия.

В энергетике водород может найти применение в ядерно-технологических водородных комплексах, на пиковых электростанциях, для аккумулирования энергии возобновляемых источников, в автомобильной и авиационной промышленное-тях - как добавка к традиционному топливу или как топливо, в металлургии - для получения металлов методом прямого восстановления руд.

Общее производство водорода в 2000 г. прогнозируется в 155-265 млн. т [81]. При этом возрастет потребность в чистом водороде в химической и нефтехимической промышленности, металлургии, электронной технике, энергетике, соответственно возрастет доля водорода, производимого электролизом.

В данной главе будут проведены технико-экономические оценки использования электролиза воды для сглаживани" графика нагрузок в энергосетях.

3.2. ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ

При подключении электрохимической ячейки к источнику постоянного тока при некотором напряжении, называемом напряжением разложения, начнется электролиз (§ 1.1).

При электролизе воды на катоде выделяется водород, на аноде - кислород, а в сумме идет реакция разложения воды:

2Н20 - 2Н2 + 02. (3.1)

Характер электродных реакций зависит от типа электролита. К настоящему времени используются электролизеры с щелочным электролитом, разработаны электролизеры с твердополимер-яым электролитом и разрабатываются электролизеры с расплавленным и твердооксидным электролитом.

3.2.1. Энергетические характеристики электролизных ячеек

и электролизеров. Напряжение электролизера определяется

уравнением (1.45)

U = Еэ + Д?э + Аиоы.

Значения стандартных ЭДС были приведены ранее в габл. 2.2. Мощность электролизной ячейки

N = UI. (3J2)

Важным удельным показателем является плотность мощности

(3.3)

Ns - UJr.

(3.4a) (3.46) (3.4B) (3.4r)

Удельный расход электрической энергии W3 на получение водорода (на 1 моль), на единицу объема, кВт . ч/м3, массы водорода, кВт • ч/кг, и условного топлива в тоннах, МВт . ч/т, составляКопъ = 2FU/T\F = 53,6 U/r\F ; К = 2F{/10V22,4nf = 2,394fJ К = FW0Vr\F = 26,8lVn.F ; Щ = FLU0V4,lnF = 6,7U/x\F

где r\F _ фарадеевский коэффициент, или выход по току, т.е. отопление количества полученного водорода к рассчитанному по

157

уравнению Фарадея количеству водорода. Снижение фара. деевского КПД в электролизере обусловлено взаимным проник, новением газов к противоэлектродам, потерями на токи утец. ки в раздающих каналах циркулирующего электролита, потерей водорода и кислорода через неплотности и др.

Удельное тепловыделение электролизера, Вт • ч/моль и кВт ? ч/мэ, можно рассчитать по уравнениям:

О«оль = 53,6(и-?эН) (3.5а)

Qv = 2,394 (rj_ ?эН). , (3.56)

Удельное тепловыделение в единицах тепла, МДж/м3,

дт = 2,059 (U-E3H). (3.6)

Скорость тепловыделения (тепловая мощность) ячейки, кВт, опреде

страница 50
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86

Скачать книгу "Электрохимическая энергетика" (2.11Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
кресло руководителя manager
урна с покрытием hammerite из холоднокатной листовой стали

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(30.04.2017)