Diese Präsentation wurde erfolgreich gemeldet.
Wir verwenden Ihre LinkedIn Profilangaben und Informationen zu Ihren Aktivitäten, um Anzeigen zu personalisieren und Ihnen relevantere Inhalte anzuzeigen. Sie können Ihre Anzeigeneinstellungen jederzeit ändern.
Лекции 13-14. Водородная 
энергетика
2 
1973 год: нефтяное эмбарго
3 
1974 год: экономический кризис, прогнозы 
истощения запасов нефти и создание Мировой 
водородной ассоциации 
Темпы добы...
4 
Традиционная энергетика и экология 
Распределение валового выброса 
по отраслям промышленности (Воронеж) 
Теплоэнергети...
Современное производство Н2 
 Сейчас в мире производится 400 миллиардов 
кубических метров водорода 
– Это соответствует ...
Задачи водородной энергетики 
1. Производство водорода 
– традиционное направление — получение водорода 
с помощью обычных...
7 
Способы получения водорода
Задачи водородной энергетики 
2. Хранение водорода 
А) Сжижение 
Плюсы данного метода: он позволяет накапливать водород ...
Задачи водородной энергетики 
2. Хранение водорода 
Б) Баллоны 
Плюсы: высокая надёжность метода. Долговечность хранения...
Задачи водородной энергетики 
2. Хранение водорода 
В) Гидриды d-элементов 
Одним из первых гидридов, использованных для...
Задачи водородной энергетики 
2. Хранение водорода 
Г) Активные металлы 
Для получения водорода можно использовать порош...
Задачи водородной энергетики 
2. Хранение водорода 
Д) Гидриды активных металлов 
Гидриды щелочных и щелочноземельных ме...
Задачи водородной энергетики 
2. Хранение водорода 
Е) Органические накопители 
Многие органические вещества способны вс...
Заправимся бензином? 
 рассчитаем массу ёмкостей или материалов, длительно запасающих 2 кг 
водорода. Это: 
 200 кг стал...
Задачи водородной энергетики 
3. Использование водорода в качестве 
топлива 
– Традиционное направление 
15
16 
1941 год, СССР: зарождение 
водородной энергетики (видео) 
 масштабное практическое 
применение водорода в 
качестве ...
Задачи водородной энергетики 
3. Использование водорода в качестве 
топлива 
– Электрохимическое направление 
В будущем о...
Водород или бензин? 
18
19 
Очень дорого 
 Автомобиль 
– Мощность 50 кВт 
– Стоимость топливного 
элемента 
250 тыс.долл. 
 Автобус 
– Мощность...
20 
Современные проблемы водородных 
автомобилей на топливных элементах 
 проблемы коммерциализации 
– высокая стоимость ...
21 
2009 год: Америка признала водород 
нерентабельным автомобильным топливом 
 Президент США Барак Обама 
ликвидировал “...
22 
Водородный автомобиль на 
топливных элементах 
 водород окисляется в 
топливном элементе (fuel 
cell, FC): его химиче...
23 
Гибридный автомобиль 
 используются два 
двигателя: бензиновый 
д.в.с. и электродвигатель 
 д.в.с. приводит в движен...
Водород + бензин 
 BMW и Mazda: нужно 
сохранить в водородном 
автомобиле возможность 
ездить на бензине 
– активно 
разр...
Водород + бензин 
 Национальная ассоциация водородной 
энергетики (Россия): 
– нужно применять водород в качестве 
добавк...
Nächste SlideShare
Wird geladen in …5
×

Водородная энергетика

1.896 Aufrufe

Veröffentlicht am

водородная энергетика

Veröffentlicht in: Bildung
  • Als Erste(r) kommentieren

Водородная энергетика

  1. 1. Лекции 13-14. Водородная энергетика
  2. 2. 2 1973 год: нефтяное эмбарго
  3. 3. 3 1974 год: экономический кризис, прогнозы истощения запасов нефти и создание Мировой водородной ассоциации Темпы добычи традиционных видов топлива Водородная энергетика - система энергообеспечения, которая основана на применении водорода в качестве вторичного энергоносителя
  4. 4. 4 Традиционная энергетика и экология Распределение валового выброса по отраслям промышленности (Воронеж) Теплоэнергетика Пищевая 2,8% Строительных материалов 3,1% Машиностроение 65,5% Изменение средней температуры на Земле 9,6% Химическая 8,3% Транспортная 2,6% Другие отрасли 8,1% Выхлоп водородного автобуса в Лондоне – это водяной пар
  5. 5. Современное производство Н2  Сейчас в мире производится 400 миллиардов кубических метров водорода – Это соответствует 10 процентам производства нефти – В основном этот водород идет в химическую и пищевую промышленность  По прогнозам, к 2050 году треть производимой энергии должна быть покрыта водородом как источником топлива. 5
  6. 6. Задачи водородной энергетики 1. Производство водорода – традиционное направление — получение водорода с помощью обычных процессов реформинга натурального газа или реформинга угля с последующим транспортом водорода и использование его в разной форме – второе направление — получение водорода из воды с помощью электролиза  Ветер, солнце, геотермальное тепло могут обеспечить электроэнергией производство необходимого количества водорода в мире с помощью обычного электролиза. При таких методах получения водорода минимизируется использование углеродосодержащего сырья (видео – Исландия) 6
  7. 7. 7 Способы получения водорода
  8. 8. Задачи водородной энергетики 2. Хранение водорода А) Сжижение Плюсы данного метода: он позволяет накапливать водород с наименьшим балластом (отношение массы ёмкости к массе запасённого водорода), не используется высокое давление. Есть возможность дозаправки Минусы: сверхнизкая температура хранения, постоянная утечка водорода, необходимость использования специальных материалов. Кроме того, водород тяжело сжижается, так что процесс в целом получается очень затратным. 8
  9. 9. Задачи водородной энергетики 2. Хранение водорода Б) Баллоны Плюсы: высокая надёжность метода. Долговечность хранения. Возможность дозаправки. Минусы: большая балластная масса, высокое рабочее давление – Балластная масса составляет порядка 100 г на каждый грамм водорода – Диффузия водорода и утечки через дефекты уплотнений 9
  10. 10. Задачи водородной энергетики 2. Хранение водорода В) Гидриды d-элементов Одним из первых гидридов, использованных для хранения водорода, был FeTiH2. Это компактный материал, обратимо связывающий водород. При хранении этого гидрида не развивается высокого давления, и он способен храниться очень длительное время. Плюсы: высокая надёжность метода. Долговечность хранения. Низкое рабочее давление Минусы: большая балластная масса. – балластная масса, которая составляет 52 грамма на грамм водорода 10
  11. 11. Задачи водородной энергетики 2. Хранение водорода Г) Активные металлы Для получения водорода можно использовать порошки активных металлов и воду. Плюсы: низкое рабочее давление, малая балластная масса, возможность длительного хранения, высокая надёжность метода. Минусы: - невозможность перезаправки данного элемента, высокая цена используемых металлов. 11
  12. 12. Задачи водородной энергетики 2. Хранение водорода Д) Гидриды активных металлов Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов активно реагируют с водой, выделяя водород. При этом водорода выделяется в два раза больше, чем просто из металла. Рекордсмен литий — для него балластная масса составит только 3,5 грамма. Плюсы: низкое рабочее давление, малая балластная масса, возможность длительного хранения, высокая надёжность метода. Минусы: невозможность перезаправки данного элемента, высокая цена используемых материалов. 12
  13. 13. Задачи водородной энергетики 2. Хранение водорода Е) Органические накопители Многие органические вещества способны вступать в реакцию дегидрирования, то есть реакцию с выделением водорода. Простой пример — дегидрирование циклогексана с образованием бензола. Реакция обратима, а это значит, что подобные вещества потенциально являются накопителями водорода Плюсы: возможность длительного хранения, возможность перезаправки данного элемента, низкое рабочее давление, малая балластная масса. Минусы: возможно, высокая цена используемых катализаторов. 13
  14. 14. Заправимся бензином?  рассчитаем массу ёмкостей или материалов, длительно запасающих 2 кг водорода. Это:  200 кг стальных баллонов  80 кг пластиковых баллонов сверхвысокого давления  106 кг смешанного гидрида титана  54 кг алюминия и воды  21 кг гидрида кальция (и 18 кг воды для реакции (!))  8 кг гидрида лития (и 18 кг воды для реакции)  порядка 40 кг органических накопителей.  самым экономичным из вариантов является гидрид лития, но он необратимо реагирует с водой и дорог. Второе место делят система из гидрида кальция с водой и органические накопители водорода. Из всех вышеописанных систем только органические накопители можно использовать повторно, то есть «перезаряжать» их водородом.  Итак, заправим водородный 14 автомобиль бензином?!
  15. 15. Задачи водородной энергетики 3. Использование водорода в качестве топлива – Традиционное направление 15
  16. 16. 16 1941 год, СССР: зарождение водородной энергетики (видео)  масштабное практическое применение водорода в качестве моторного топлива началось в Великую Отечественную войну  в блокадном Ленинграде техник-лейтенант Шелищ Борис Исаакович (1908-1980) предложил использовать водород, "отработавший" в аэростатах, как топливо для работы нескольких сотен автомобилей ГАЗ-АА
  17. 17. Задачи водородной энергетики 3. Использование водорода в качестве топлива – Электрохимическое направление В будущем основным устройством для использования водорода станут топливные элементы 17
  18. 18. Водород или бензин? 18
  19. 19. 19 Очень дорого  Автомобиль – Мощность 50 кВт – Стоимость топливного элемента 250 тыс.долл.  Автобус – Мощность 200 кВт – Стоимость топливного элемента 1 млн.долл.
  20. 20. 20 Современные проблемы водородных автомобилей на топливных элементах  проблемы коммерциализации – высокая стоимость – недостаточный срок службы  проблемы получения и хранения Н2 на борту автомобиля  отсутствие инфраструктуры
  21. 21. 21 2009 год: Америка признала водород нерентабельным автомобильным топливом  Президент США Барак Обама ликвидировал “Фонд развития автомобилей с водородными двигателями”  Министр энергетики США Стивен Чу считает, что автомобили на водородных топливных элементах появятся на дорогах в большом количестве лет через 15-20, в отличие от гибридных автомобилей
  22. 22. 22 Водородный автомобиль на топливных элементах  водород окисляется в топливном элементе (fuel cell, FC): его химическая энергия напрямую преобразуется в электрическую энергию  вместо бензинового двигателя внутреннего сгорания (д.в.с.) для приведения автомобиля в движение используется электродвигатель
  23. 23. 23 Гибридный автомобиль  используются два двигателя: бензиновый д.в.с. и электродвигатель  д.в.с. приводит в движение электрогенератор, вырабатывающий электроэнергию для заряда аккумуляторов  аккумуляторы, разряжаясь, передают энергию на электродвигатели, приводящие автомобиль в движение
  24. 24. Водород + бензин  BMW и Mazda: нужно сохранить в водородном автомобиле возможность ездить на бензине – активно разрабатываются системы хранения Н2, наиболее близкие к серийному производству:  баллоны с газообразным водородом, находящимся под высоким давлением (Mazda)  топливные баки с жидким водородом, находящимся при низкой (–253 °С) температуре (BMW) 24
  25. 25. Водород + бензин  Национальная ассоциация водородной энергетики (Россия): – нужно применять водород в качестве добавки к основному (бензиновому) топливу это способствует улучшению топливной экономичности д.в.с. и снижению выброса вредных веществ 25

×