Реферат виробництво водню

1 Методи виробництва водню
2 Виробництво водню з різних джерел сировини
- 2.1 З вуглеводнів
- 2.2 З біомаси
- 2.3 Зі сміття
- 2.4 Хімічна реакція води з металами
3 З використанням водоростей
4 Домашні системи виробництва водню
5 Найбільші виробники водню Примітки

Електролізер - обладнання для виробництва водню з води

Промислове виробництво водню - невід'ємна частина водневої енергетики, перша ланка в життєвому циклі вживання водню. Водень практично не зустрічається в природі в чистій формі і повинен вилучатись з інших з'єднань за допомогою різних хімічних методів.

1. Методи виробництва водню

Різноманітність способів отримання водню є одним з головних переваг водневої енергетики, так як підвищує енергетичну безпеку і знижує залежність від окремих видів сировини.

До них відносяться:

парова конверсія метану і природного газу;
газифікація вугілля;
електроліз води;
піроліз;
часткове окислення;
біотехнології.

В даний момент найбільш доступним і дешевим процесом є парова конверсія. Згідно з прогнозами, вона буде використовуватися в початковій стадії переходу до водневої економіки для спрощення подолання проблеми «курки і яйця», коли через відсутність інфраструктури немає попиту на водневі автомобілі, а через відсутність водневих автомобілів не будується інфраструктура. У довгостроковій перспективі, однак, необхідний перехід на поновлювані джерела енергії, так як однієї з головних цілей впровадження водневої енергетики є зниження викиду парникових газів. Такими джерелами може бути енергія вітру або сонячна енергія, що дозволяє проводити електроліз води.

Виробництво водню може бути зосереджено на централізованих великих підприємствах, що знижує собівартість виробництва, але вимагає додаткових витрат на доставку водню до водневим автозаправних станцій. Іншим варіантом є маломасштабної виробництво безпосередньо на спеціально обладнаних водневих автозаправних станціях.

2. Виробництво водню з різних джерел сировини

2.1. з вуглеводнів

Парова конверсія природного газу / метану

В даний час таким способом проводиться приблизно половина всього водню. Водяна пара при температурі 700 ° -1000 ° Цельсія змішується з метаном під тиском у присутності каталізатора. Собівартість процесу $ 2-5 за кілограм водню. У майбутньому можливе зниження ціни до $ 2- $ 2,50, включаючи доставку і зберігання.

Найстаріший спосіб отримання водню. Вугілля нагрівають при температурі 800 ° -1300 ° Цельсія без доступу повітря. Перший газогенератор був побудований у Великобританії в 40-х роках XIX століття. США припускають побудувати електростанцію за проектом FutureGen, яка буде працювати на продуктах газифікації вугілля. Електрика вироблятимуть паливні елементи, використовуючи в якості пального водень, що виходить в процесі газифікації вугілля.

Собівартість процесу $ 2- $ 2,5 за кілограм водню. У майбутньому можливе зниження ціни до $ 1,50, включаючи доставку і зберігання.

2.2. з біомаси

Водень з біомаси виходить термохимическим, або біохімічним способом. При термохімічної методі біомасу нагрівають без доступу кисню до температури 500 ° -800 ° (для відходів деревини), що набагато нижче температури процесу газифікації вугілля. В результаті процесу виділяється H2. CO і CH4.

Собівартість процесу $ 5 $ 7 за кілограм водню. У майбутньому можливе зниження до $ 1,0 $ 3,0.

В біохімічному процесі водень виробляють різні бактерії, наприклад, Rodobacter speriodes.

Можливе застосування різних ензимів для прискорення виробництва водню з полісахаридів (крохмаль, целюлоза), що містяться в біомасі. Процес проходить при температурі 30 ° за Цельсієм при нормальному тиску. Собівартість водню близько $ 2 за кг.

З ланцюжка цукор-водень-водневий паливний елемент можна отримати [1] в три рази більше енергії, ніж з ланцюжка цукор-етанол-двигун внутрішнього згоряння.

2.3. зі сміття

141 тонни водню досить для роботи 13750 автобусів з двигунами внутрішнього згоряння, що працюють на водні. У Лондоні в даний час експлуатується більше 8000 автобусів.

2.4. Хімічна реакція води з металами

Сплав алюмінію з галієм формується в пелети. Пелети поміщають в бак з водою. В результаті хімічної реакції проводиться водень. Галій створює навколо алюмінію плівку, що запобігає окисленню алюмінію. В результаті реакції створюється водень і оксид алюмінію.

З одного фунта (0,45359237 кг) алюмінію можна отримувати більше 2 кВт · год енергії від спалювання водню і більше 2 кВт · год теплової енергії під час реакції алюмінію з водою. В майбутньому, при використанні електроенергії атомних реакторів 4-го покоління, собівартість водню, одержуваного в ході реакції, стане еквівалента ціні бензину $ 3 за галон.

Автомобіль середнього розміру з двигуном внутрішнього згоряння з 350 фунтами (158 кг.) Алюмінію на борту може проїхати 350 миль (560 км.). У майбутньому вартість поїздки складе $ 63, включаючи вартість відновлення оксиду алюмінію на атомній електростанції 4-го покоління. [1]

3. З використанням водоростей

Водень може виробляти група зелених водоростей, наприклад, Chlamydomonas reinhardtii. Водорості можуть виробляти водень із морської води, або каналізаційних стоків.

4. Домашні системи виробництва водню

Замість будівництва водневих заправних станцій водень можна виробляти в побутових установках з природного газу, або електролізом води. Honda відчуває свою побутову установку під назвою Домашня енергетична станція Honda. Установка в побутових умовах виробляє водень із природного газу. Частина водню використовується в паливних елементах для виробництва теплової та електричної енергії для будинку. Частина, що залишилася водню використовується для заправки автомобіля.