Реферати

Реферат: Отримання водня

Процес виробництва труб з ПЕ методом екструзії 2. Міністерство утворення і науки Російської Федерації Федеральне агентство по утворенню Державний Технічний Університет Технологічний Інститут

Маркетинг і якість. Вимоги в області маркетингу. Зворотний зв'язок зі споживачами. Стандарти якості ISO 9000. Петля якості.

Генріх VII Гогенштауфен. План Уведення 1 Дитинство і сходження на німецький престол 2 Початок царювання в Німеччині (1222-1232) 3 Конфлікт з імператором і скинення (1232-1235)

Сучасні методи підбора і добору персоналу на державну і муніципальну службу. Зміст Уведення Розділ 1. Аналіз нормативно-правової бази, що регламентує прийом персоналу на державну і муніципальну службу 1.1 Нормативно-правова база, що регулює прийом державних і муніципальних службовців на федеральному рівні

Основні школи геополітики. Зміст Уведення ...... 3

.

Саратовских Марія Станіславівна, Агеєва Олена Євгеніївна, 10А, школа №75

Черноголовка

Воднева енергетика сформувалася як один з напрямів розвитку науково-технічного прогресу в середині 70-х років минулого сторіччя. По мірі того, як розширялася область досліджень, пов'язаних з отриманням, зберіганням, транспортом і використанням водня, ставали все більш очевидними екологічні переваги водневих технологій в різних областях народного господарства. Успіхи в розвитку ряду водневих технологій (таких як паливні елементи, транспортні системи на водні, металлогидридние і багато які інші) продемонстрували, що використання водня приводить до якісно нових показників в роботі систем або агрегатів. А виконані техніко-економічні дослідження показали: незважаючи на те, що водень є повторним енергоносієм, тобто стоїть дорожче, ніж природні палива, його застосування в ряді випадків економічно доцільне вже зараз. Тому роботи по водневій енергетиці у багатьох, особливо промислово розвинених країнах відносяться до пріоритетних напрямів розвитку науки і техніки і знаходять все більшу фінансову підтримку з боку як державних структур, так і приватного капіталу.

Властивості водня.

У вільному стані і при нормальних умовах водень - безбарвний газ, без запаху і смаку. Відносно повітря водень має густину 1/14. Він звичайно і існує в комбінації з іншими елементами, наприклад, кисня у воді, вуглеводу в метані і в органічних сполуках. Оскільки водень хімічно надзвичайно активний, він рідко присутній як непов'язаний елемент.

Охолоджений до рідкого стану водень займає 1/700 об'єми газоподібного стану. Водень при з'єднанні з киснем має саме високий зміст енергії на одиницю маси: 120.7 ГДж/т. Це - одна з причин, чому рідкий водень використовується як паливо для ракет і енергетики космічного корабля, для якої мала молекулярна маса і високе питоме енергосодержание водня має першорядне значення. При спаленні в чистому кисні єдині продукти - високотемпературне тепло і вода. Таким чином, при використанні водня не утворяться парникові гази і не порушується навіть кругообіг води в природі.

Виробництво водня.

Запаси водня, пов'язаного в органічній речовині і у воді, практично невичерпні. Розрив цих зв'язків дозволяє проводити водень і потім використати його як паливо. Розроблені численні процеси по розкладанню води на складові елементи.

При нагріванні понад 25000С вода розкладається на водень і кисень (прямий термоліз). Так високу температуру можна отримати, наприклад, за допомогою концентратов сонячної енергії. Проблема тут складається в тому, щоб запобігти рекомбінації водня і кисня.

У цей час в світі велика частина вироблюваного в промисловому масштабі водня виходить в процесі парової конверсії метану (ПКМ). Отриманий таким шляхом водень використовується як реагент для очищення нафти і як компонент азотних добрив, а також для ракетної техніки. Пара і теплова енергія при температурах 750-8500С потрібно, щоб відділити водень від вуглецевої основи в метані, що і відбувається в хімічно парових реформерах на каталітичних поверхнях. Перший рівень процесу ПКМ розщеплює метан і водяну пару на водень і моноксид вуглеводу. Услід за цим на другому рівні "реакція зсуву" перетворює моно оксид вуглеводу і воду в диоксид вуглеводу і водень. Ця реакцияпроисходит при температурах 200-2500С.

У 30-е роки в СРСР отримували в промислових масштабах синтез-газ шляхом парово-повітряної газифікації вугілля. У даний момент в ИПХФ РАН в Черноголовке розробляється технологія газифікація вугілля в сверхадиабатическом режимі. Ця технологія дозволяє переводити теплову енергію вугілля в теплову енергію синтезу-газу з КПД 98%.

Починаючи з 70-х років минулого віку в країні були виконані і отримали необхідне науково-технічне обгрунтування і експериментальне підтвердження проекти високотемпературних гелієвих реакторів (ВТГР) атомних енерготехнологических станцій (АЕТС) для хімічної промисловості і чорної металургії. Серед них АБТУ-50, а пізніше - проект атомної енерготехнологической станції з реактором ВГ-400 потужністю 1060 МВт для ядерно-хімічного комплексу по виробництву водня і сумішей на його основі, по випуску аміаку і метанола, а також ряд подальших проектів цього напряму.

Основою для проектів ВТГР послужили розробки ядерних ракетних двигунів на водні. Створені в нашій країні для цих цілей випробувальні високотемпературні реактори і демонстраційні ядерні ракетні двигуни продемонстрували працездатність при нагріві водня до рекордної температури 3000К.

Високотемпературні реактори з гелієвим теплоносієм - це новий тип екологічно чистих універсальних атомних енергоисточников, унікальні властивості яких - здатність виробляти тепло при температурах більше за 10000С і високий рівень безпеки - визначають широкі можливості їх використання для виробництва в газотурбинном циклі електроенергії з високим КПД і для постачання високотемпературним теплом і електрикою процесів виробництва водня, опріснення води, технологічних процесів хімічної, нафтопереробної, металургійної і інш. галузей промисловості.

Одним з найбільш просунених в цій області є міжнародний проект ГТ-МГР, який розробляється спільними зусиллями російських інститутів і американської компанії GA. З проектом співробітничають також компанії Фраматом і Фуджі електрик.

Отримання атомного водня.

Як джерело атомного водня використовують речовини, отщепляющие при їх опромінюванні атоми водня. Наприклад, при опромінюванні ультрафіолетовим світлом йодистого водня відбувається реакція з утворенням атомного водня:

HI + hvо Н + I

Для отримання атомного водня застосовується також метод термічної диссоциації молекулярного водня на платиновому, палладиевой або вольфрамовому дроті, нагрітому в атмосфері водня при тиску менше за 1,33 Па. Диссоциації водня на атоми можна досягнути і при використанні радіоактивних речовин. Відомий спосіб отримання атомного водня у високочастотному електричному розряді з подальшим виморожування молекулярного водня.

Фізичні методи видобування водня з водородосодержащих сумішей.

Водень в значних кількостях міститься в багатьох газових сумішах, наприклад в коксовий газі, в газі, що отримується при пиролизе бутадиена, у виробництві дивинила.

Для видобування водня з водородосодержащих газових сумішей використовують фізичні методи виділення і концентрування водня.

Низькотемпературна конденсація і фракціонування. Цей процес характеризується високою мірою видобування водня з газової суміші і сприятливими економічними показниками. Звичайно при тиску газу 4 МПа для отримання 93-94% -ного водня необхідна температура 115К. При концентрації водня в початковому газі більше за 40% міра його видобування може досягати 95%. Витрата енергії на концентрування H2от 70 до 90% становить приблизно 22 кВт. ч на 1000м3виделяемого водні.

Адсорбционное виділення. Цей процес здійснюється при допомозі молекулярних сит в циклічно працюючих адсорберах. Його можна провести під тиском 3-3,5 МПа зі мірою видобування 80-85% H2в вигляді 90%-ного концентрата. У порівнянні з низькотемпературним методом виділення водня для проведення цього процесу потрібно приблизно на 25-30% менше капітальних і на 30-40% експлуатаційних витрат.

Адсорбционное виділення водня за допомогою рідких розчинників. У ряді випадків метод придатний для отримання чистого H2. По цьому методу може бути витягнуте 80-90% водні, що міститься в початковій газовій суміші, і досягнута його концентрація в цільовому продукті 99,9%. Витрата енергії на видобування становить 68 кВт. ч на 1000м3H2.

Отримання водня електролізом води.

Електроліз води один з найбільш відомих і добре досліджених методів отримання водня. Він забезпечує отримання чистого продукту (99,6-99,9% H2) в один технологічний рівень. У виробничих витратах на отримання водня вартість електричної енергії становить приблизно 855.

Цей метод отримав застосування в ряді країн, що володіють значними ресурсами дешевої гидроенергії. Найбільш великі електрохімічні комплекси знаходяться в Канаді, Індії, Єгипті, Норвегії, але створені і працюють тисячі більш дрібних установок в багатьох країнах світу. Важливий цей метод і тому, що він є найбільш універсальним відносно використання первинних джерел енергії. У зв'язку з розвитком атомної енергетики можливий новий розквіт електролізу води на базі дешевої електроенергії атомних електростанцій. Ресурси сучасної електроенергетики недостатні для отримання водня як продукт для подальшого енергетичного використання.

Електрохімічний метод отримання водня з води володіє наступними позитивними якостями: 1) висока чистота водня, що отримується - до 99,99% і вище; 2) простота технологічного процесу, його безперервність, можливість найбільш повної автоматизації, відсутність рухомих частин в електролітичному осередку; 3) можливість отримання найцінніших побічних продуктів - важкої води і кисня; 4) загальнодоступна і невичерпна сировина - вода; 5) гнучкість процесу і можливість отримання водня безпосередньо під тиском; 6) фізичне розділення водня і кисня в самому процесі електролізу.

У всіх процесах отримання водня розкладанням води як побічний продукт будуть виходити значні кількості кисня. Це дасть нові стимули його застосування. Він знайде своє місце не тільки як прискорювач технологічних процесів, але і як незамінний очищувач і оздоровитель водоймищ, промислових стоків. Ця сфера використання кисня може бути поширена на атмосферу, грунт, воду. Спалення в кисні зростаючих кількостей побутових відходів зможе вирішити проблему твердих покидьків великих міст.

Ще більш цінним побічним продуктом електролізу води є важка вода - хороший уповільнювач нейтронів в атомних реакторах. Крім того, важка вода використовується як сировина для отримання дейтерія, який в свою чергу є сировиною для термоядерної енергетики.

Список літератури

Довідник. "Водень. Властивості, отримання, зберігання, транспортування, застосування". Москва "Хімія" - 1989 р.

"Ю. М. Буров Сверхадіабатічеськиє обжиговие печі" стор. 6-7. "Машинобудівник"1995р. №12.