Viața omului modern este imposibilă fără energie. Cercetările științifice constată că speranța de viață în diferite țări este direct proporțională cu consumul de energie pe cap de locuitor. De exemplu, în Canada, unde speranța medie de viață se apropie de 80 de ani, există 8 tone de combustibil echivalent per persoană pe an!
Pe fondul creșterii prețurilor la energie și al schimbărilor climatice, metodele tradiționale de generare a energiei electrice cu o eficiență de 30-40% nu sunt permise. Prin urmare, astăzi introducerea surselor non-tradiționale de energie, cum ar fi centralele solare, centralele eoliene și celulele de combustie, este o necesitate pentru multe țări.
Celulele punct separat aici sunt de combustibil, care nu sunt regenerabile și bazate în esență, precum și metode clasice de ardere a combustibilului (hidrogen, metan), dar aproape ecologic și au o eficiență ridicată de 50-60%!
Cu o tranziție în masă către surse de energie alternative (citite din surse regenerabile), omenirea nu poate face fără energie pe bază de hidrogen. Mulți au auzit probabil despre acest lucru, dar de cele mai multe ori nu știu ce înseamnă. Deoarece așteptate (sursele existente în prezent din surse regenerabile de energie - vântul, „fuziunea la rece“ solară, nu fantastic și „module punctul zero“ al unui film science-fiction) surse de energie trebuie să fie eficiente, „mediu“, care pot fi stocate în vremuri bune și de a utiliza în timpul încărcărilor de vârf și, de asemenea, transportate la distanțe lungi. Aceste cerințe nu sunt îndeplinite de electricitate, nu pot fi stocate, iar atunci când sunt transmise la distanțe lungi, sunt necesare eforturi superioare, care în final sunt nejustificate din punct de vedere economic! Electricitate - forma prietenoasă de energie și consumul de generație singur, și în același timp (așa cum este în prezent producția și consumul) - o sarcină dificilă și, ca urmare, nu este modurile de funcționare a puterii de cost-eficiente, opriți amenințarea constantă a prăbușirii sistemului.
Cele mai promițătoare în acest sens, este considerat hidrogen, mulți oameni de știință îl numesc „combustibil al secolului XXI“, capabil să rezolve energia și problemele de mediu asociate atât eliberarea de substanțe toxice în atmosferă, și acumularea de dioxid de carbon, ceea ce duce la perturbarea biosferă.
Avantajele hidrogenului ca sursă de energie - este în primul rând valoarea calorică ridicată de 33,3 kWh / kg (ca o comparație, tabelul 1), o producție relativ simplă și capacitatea de a converti cu ușurință în energie electrică în celule de combustibil, precum și lossless un transport ușor (în conducte, de exemplu, sau cisterne).
Tabelul 1- Compararea suporturilor de energie
Energie kWh / l kWh / kg
Combustibil diesel 9.7 11.6
Hidrogen în compuși hidruri metalici 3,18 0,58
Lichid hidrogen 2,36 33,3
Hidrogen comprimat la 30 MPa 0,75 33,3
Plumb baterie 0,09 0,03
Cu toate acestea, există unele dificultăți. Prima problemă este depozitarea dificilă a hidrogenului. În al doilea rând, există aspecte problematice de operare sigură cu acest transportator de energie. Hidrogenul este un gaz incolor și inodor. La o concentrație de 4 până la 75% în aer, hidrogenul poate arde, în timp ce la o concentrație de 13 - 59% - vol este un amestec exploziv. Energia minimă de aprindere este de numai 0,02 mJ, aprinderea este posibilă chiar și datorită descărcării electrostatice. Temperatura de autoaprindere este de 585 ° C. Avantajul este că hidrogenul este mult mai ușor decât aerul și astfel este îndepărtat rapid sub cerul deschis, ceea ce contracarează realizarea unei concentrații periculoase a amestecului. Practic, utilizarea hidrogenului este asociată cu pericole și probleme similare care apar atunci când se lucrează cu gaze naturale.
Atunci când primește energia electrică stocată în hidrogen, obținută cu ajutorul surselor regenerabile de energie, pe partea consumatorului, urmează modul în care este posibilă transformarea mai eficientă a energiei chimice în energie electrică. Compararea eficienței diferitelor energiei chimice în tehnologii de conversie electrică este prezentată în Figura 1. Așa cum arată figura, cel mai eficient mod este de a combina energia de pile de combustie cu temperatură ridicată și joasă presiune cu turbină cu gaz.
Figura 1 - Compararea eficienței centralelor electrice
Energia alternativă din țara noastră este în fază incipientă, în timp ce în Europa se dezvoltă rapid. Țările UE se bazează serios pe energia soarelui, a vântului, a apei, a pământului și a energiei pe bază de hidrogen.
Prin toate calculele, randamentul centralelor termice în țara noastră nu depășește 30%, cu privire la emisiile nocive pot, în general, să tacă, iar eficiența celulelor de combustie cu hidrogen este semnificativ mai mare, și a redus treptat costul lor.
Pentru a transforma energia chimică a hidrogenului în energie electrică, cea mai eficientă utilizare sunt celulele de combustie cu o eficiență de cel puțin 50%. Ca urmare a funcționării celulelor de combustie cu hidrogen, în plus față de electricitate, se produc numai căldură și apă (în cantități mici). Ele nu conțin părți în mișcare și sunt absolut fără zgomot.
Așa-numita SOFC (oxid de pile de combustie pentru combustibil oxid-Cell Solid Solid) sunt cele mai promițătoare pentru generarea de energie staționară. Un avantaj semnificativ al SOFC este utilizarea ca și combustibil, cum ar fi hidrogen și hidrocarburi (metan, propan), care poate furniza elemente de combustibil în timpul lipsei de hidrogen „pure“, precum și pe trecerea treptată de energie „șine de hidrogen“.
Figura 1 - Schema de funcționare a celulei de combustie la temperatură înaltă
Să aruncăm o privire mai atentă la activitatea SOFC. Se compune dintr-un catod, la care aerul este alimentat și, trecând prin porii disociază, iar ioniza electrolitul trece prin zona de reacție pe partea anodului. Acolo oxidează hidrogen la apă, care este antrenat cu debitul de combustibil la exterior și format în această reacție, electronii liberi trece printr-un circuit extern la catod. Și procesul se repetă. Pentru fiecare mol de apă sunt alocate 237 kJ. Aceasta este echivalentă cu 1,23 V. - teoretic, tensiunea maximă, în practică este cu siguranță sub 1V.
Facilitățile combinate bazate pe SOFC și turbinele cu gaz pot avea o eficiență de până la 82% - și aceasta este o economie imensă a emisiilor de CO2 și a banilor cheltuiți pe combustibil. Instalațiile SOFC de energie mică și medie pentru furnizarea de energie descentralizată sunt, de asemenea, promițătoare. Infrastructura existentă a rețelelor de gaze și electrice este ideală pentru acest lucru. Tehnologia celulelor de combustie este astăzi înainte de revoluția către piață.
"De exemplu, în Canada, unde speranța medie de viață se apropie de 80 de ani, există 8 tone de combustibil echivalent per persoană pe an!"
Și sunt încă în viață?
Am numai 3 tone de combustibil standard pe an pentru încălzirea aragazului. Aceasta nu contează el. energia, transportul, alimentele, benzina către mașină, călătorii, etc., unde energia este irosită. Și dacă toate acestea se transformă într-un combustibil condiționat. Și nu-mi spuneți ce înseamnă "combustibil convențional"?
"în timp ce în Europa se dezvoltă rapid"
Oh, da! Acest lucru a fost evident în special în perioada întreruperii furnizării de gaze rusești. )
"Prin toate conturile, eficiența centralelor termice din țara noastră nu depășește 30%"
Aceasta este țara în care o astfel de eficiență la CHP? Da, soba bunica satului pe paie da de doua ori eficienta
"Prin urmare, astăzi introducerea surselor non-tradiționale de energie, cum ar fi fermele solare, fermele eoliene și celulele de combustie, este o necesitate pentru multe țări".
Și care este eficiența stațiilor solare și eoliene?
„Un avantaj semnificativ al SOFC este utilizarea ca și combustibil, cum ar fi hidrogen și hidrocarburi (metan, propan), care poate furniza elemente de combustibil în timpul lipsei“ pure „de hidrogen, precum și asupra energiei treptate de tranziție“ șine de hidrogen "
Și ce să folosim combustibilul de hidrocarburi la trecerea la "șine de hidrogen". Și unde să le luăm din nou, din nou din Rusia.
Este ca și în proverb: "este bine să tratăm plăcurile altora și tatăl"
"Pentru fiecare mol de apă, se alocă 237 kJ, ceea ce echivalează cu 1,23 V. Tensiunea maximă teoretică, în practică este desigur sub 1 V"
Kilojoule este o unitate de energie care nu a fost niciodată și nu va fi echivalentă cu tensiunea în volți.
