![]() |
|
|
ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКАВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА, использует водород как носитель энергии. ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКАэ. также включает: получение Н2 из воды и др. природные сырья; хранение Н2 в газообразном и сжиженном состояниях или в виде искусственно полученных химический соединение, например гидридов интерметаллич. соединений; транспортирование Н2 к потребителю с небольшими потерями. ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА э. пока не получила массового применения. Методы получения Н2, способы его хранения и транспортировки, которые рассматриваются как перспективные для ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА э., находятся на стадии опытных разработок и лабораторная исследований. Выбор Н2 как энергоносителя обусловлен рядом преимуществ,
главные из которых: экологич. безопасность Н2, поскольку продуктом
его сгорания является вода, исключительно высокая Перспективно использование Н2 для передачи энергии так называемой химический способами. По одному из них смесь Н2 с СО, полученная на первой ступени каталитических конверсии метана, передается к потребителю по трубопроводу и поступает в аппарат - метанатор, в котором осуществляется обратная экзотермодинамически реакция: ЗН2 + СО -> СН4 + Н2О. Выделяемое тепло может быть использовано для бытового и пром. теплоснабжения, а паро-газовая смесь возвращается обратно в цикл для конверсии метана. Традиц. способы получения Н2 (см. Водород)для ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА э. экономически не выгодны. Для нужд ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА э. предполагается усовершенствовать традиц. методы и разработать новые, нетрадиционные, используя ядерную и солнечную энергию. Предлагаемое усовершенствование основные традиц. метода получения Н2 - каталитических конверсии природные газа и газов нефтепереработки - заключается в том, что процесс проводят в кипящем слое катализатора, тепло подводят от высокотемпературного ядерного газоохлаждаемого реактора (ВТГР). Применение этого метода позволит более чем в 10 раз увеличить объемную скорость процесса, снизить температуру в химический реакторе на 150°С, уменьшить затраты на производство Н2 на 20-25%. Однако ВТГР, обеспечивающие высокие температуры теплоносителя (ок. 1000°С), пока находятся в стадии разработок. Др. вариант получения Н2 - водно-щелочной электролиз под давлением с использованием дешевой разгрузочной электроэнергии, вырабатываемой в ночное время атомной электростанцией. Расход электроэнергии на получение 1 м3 Н2 составляет 4,3-4,7 кВт*ч (по обычному способу 5,1-5,6 кВт*ч), напряжение на ячейке 1,7-2,0 В при плотности тока» 3-5 кА/м2 и давлении в электролизере до 3 МПа. Использование установок по получению Н2 в ночное время на атомных электростанциях позволит регулировать график их суточной нагрузки и снизить себестоимость Н2. Полученный Н2 может направляться на нужды промети либо использоваться как топливо на электростанции для выработки дополнительной электроэнергии в дневное время. Ниже описаны предлагаемые нетрадиц. методы получения Н2. Электролиз воды с использованием в качестве электролита расплава щелочи (т. называют расплавнощелочной электролиз), твердого полимера (твердополимерный, или ТП-электролиз), керамики на основе ZrO2 (высокотемпературный, или ВТ-электролиз) требует затрат электроэнергии на 30-40% меньше, чем традиц. способ. При расплавнощелочном электролизе концентрация воды в электролите составляет 0,5-2,0% по массе (иногда 4%), давление атмосферное, температура определяется выбором щелочи. Использование твердых электролитов позволяет значительно сократить расстояние между электродами в ячейке (до 250 мкм), в результате чего в несколько раз повышается плотность тока без увеличения напряжения на ячейке электролизера. В качестве электролита при ТП-электролизе можно использовать, например, пленку из сульфированного фторопласта-4; температура процесса до 150°С, достижимый кпд электролизера 90%, расход электроэнергии на получение 1 м3 Н2 3,5 кВт*ч. наиболее перспективен ВТ-электролиз с использованием тепла от ВТГР: электролитом служит керамика из ZrO2 с добавками оксидов металлов (преимущественно Y2O3, CaO, Sc2O3); температура процесса 800-1000 °С, достижимый уровень расхода электроэнергии на получение 1 м3 Н2 2,5 кВт*ч при плотностях тока 3-10 кА/м2. Из плазмохимический методов получения Н2 наиболее перспективен двухстадийный углекислотный цикл, включающий: 1) диссоциацию (2СО2 -> 2СО + О2), осуществляемую в плазмотроне с энергетич. эффективностью до 75-80%; 2) конверсию СО с водяным паром (СО + Н2О -> Н2 + СО2), после которой образовавшийся СО2 возвращается в плазмотрон. Термохимический циклы получения Н2 представляют собой совокупность последоват. химический реакций, приводящих к разложению исходного водородсодержащего сырья (обычно воды) при более низкой температуре, чем та, которая требуется для термодинамически диссоциации. Так, степень термодинамически диссоциации воды при 2483°С составляет 11,1%. В этих циклах все компоненты системы, кроме водородсодержащего сырья, регенерируются. Ниже приводятся примеры термохимический циклов разложения воды. Сернокислотный:
Представляют интерес также сероводородные термохимический циклы, например:
При использовании H2S вместо воды снижаются затраты энергии на получение Н2, так как энергия связи Н—S в сероводороде значительно меньше энергии связи Н—О в воде, и кроме Н2 образуется сера - важное химический сырье. Перспективен радиолиз воды и водных растворов СО2, H2SO4,
HCl, HBr, H2S, AgCl и др. под действием ядерного излучения (жесткого Исследуются фотохимический методы получения Н2 с использованием солнечной энергии. Осуществлен фотоэлектролиз воды (с раздельным получением Н2 и О2); метод будет представлять практическое интерес, если его кпд достигнет 10-12% (пока он составляет ок. 3%). Биофотолиз воды основан на том, что некоторые микроорганизмы (например, хлорелла), поглощающие солнечную энергию, способны разлагать воду. Средний кпд трансформации солнечной энергии такими микроорганизмами составляет ок. 8%. Для хранения и транспортирования Н2, кроме обычных методов, разработанных для жидкого и газообразного водорода, перспективно использование твердых соединений - гидридов металлов и интерметаллидов. Последние способны реагировать с большими кол-вами Н2 при невысоких температурах и давлениях (см. Гидриды). Из гидридов интерметаллидов наиболее интересны соединение на основе Ti, Fe, Mg, Ni, La и V. Они содержат до 400 см3 Н2 на 1 г гидрида, выделяют Н2 при сравнительно низких температурах (150-200 °С) и относительно дешевы. Для хранения гидридов интерметаллидов разработаны спец. емкости - гидридные баки. Гидриды интерметаллидов может быть использованы, в частности, на автотранспорте. Гидридный бак устанавливается на автомобиле и обогревается отработавшими газами двигателя: гидрид разлагается и выделяется водород, который подается в двигатель как добавка к бензину. Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |
|
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.
|
|