Водородная энергетика
Оживленные трассы и шум прибоя помогут генерировать водород
Сегодня на водородную энергетику возлагаются большие надежды. Считается, что именно этот перспективный источник энергии станет основной заменой нефти. В связи с этим вопрос выработки водорода волнует многих ученых, которые порой превосходят сами себя в поиске оригинальных способов его получения. Одна из последних находок – пьезоэлектрик, генерирующий водород под воздействием звуковых вибраций.
Когда разработка ученых из университета Висконсина-Мэдисона получит широкое практическое применение, возможно, жалоб на городской шум станет гораздо меньше. Для созданных учеными генераторов экологически чистого водорода можно использовать любые вибрации, источники которых окружают нас как в больших городах, так и за их пределами. Это может быть как шум проезжающих по трассе машин, так и грохот железнодорожных рельс, или же шум морских волн. Например, пьезоэлектрик можно поместить возле оживлённого шоссе, и он будет генерировать водород прямо на автозаправке. Разработчики утверждают, что такой источник энергии можно даже установить в автомобиле – бак с топливом будет заправляться даже от разговоров и шума в салоне. Разумеется, полностью на этот источник рассчитывать пока нельзя, но в качестве дополнительного – почему бы и нет.
Суть технологии в следующем. Нанокристаллы на основе оксида цинка под воздействием высокочастотной вибрации демонстрируют пьезоэлектрический эффект. Ученые погрузили кристаллы в жидкость, где они начали генерировать пьезоэлектричество, осуществляя электролиз воды с выделением водорода. Помещая в жидкость кристаллы разного размера, ученые смогли добиться оптимального результата, повысив КПД процесса до 18%! Для сравнения, у обычных пьезоэлектрических материалов КПД не превышает 10%.
Бортовой аккумулятор водорода для автомобилей
Задача хранения водорода является ключевой в проблеме перевода автотранспорта на водородное топливо. Решение этой задачи предполагает разработку технических средств, обеспечивающих безопасное хранение достаточного количества водорода на борту, а также управляемую подачу его в силовую установку автомобиля.
Дополнительными требованиями к такой системе являются обеспечение возможности достаточно быстрого возобновления запаса водорода на борту автомобиля (заправки), а также необходимого ресурса (длительности) эксплуатации аккумулятора.
Интенсивные работы в этом направлении ведутся во многих странах мира. При этом для хранения водорода рассматриваются разнообразные методы, такие как хранение сжиженного водорода в криогенных танках, хранение газообразного водорода в баллонах под высоким давлением, хранение химически связанного или хемосорбированного водорода в металлогидридных и редкоземельных аккумуляторах, использование сорбирующих свойств суперпористых наноуглеродных структур и некоторых других. Однако до настоящего времени только газовые баллоны и системы хранения жидкого водорода реализованы в технических устройствах, остальные находятся в стадиях научных исследований и опытно- конструкторских работ. К тому же ни одно из указанных направлений не обеспечивает достижения требуемых параметров в полной мере.
Исследования, проведённые в РНЦ «Курчатовский институт», позволили предложить для применения в автомобилях способ аккумулирования в микрокапиллярных контейнерах газообразного водорода под высоким давлением. По сравнению с обычными баллонами из прочных лёгких композитных материалов, в которые водород закачивается под давлением до 400 атм., а в перспективе предполагается возможность повышения давления до 700 атм., в микроконтейнерных танках водород может содержаться под давлением вплоть до 8000 - 10000 атм. и выше. Соответственно, может быть достигнута существенно более высокая массовая ёмкость таких баллонов. Необходимо подчеркнуть, что по сравнению с микросферными контейнерами микрокапиллярные обладают рядом существенных преимуществ, а именно: в них те же показатели удельной вместимости достигаются при более низких давлениях водорода; кроме того, они позволяют конструктивно более просто обеспечивать управляемое извлечение водорода для подачи в силовые установки автомобилей; технология производства микрокапилляров более отработана и проще по сравнению с производством микросфер необходимой геометрии.
Расчётами показано, что при этом удельная массовая вместимость микрокапиллярных баллонов может достигать 20 – 25% (т.е. 0,20-0,25 кг водорода на 1 кг массы баллона) при удельной объёмной вместимости до 50 г водорода на 1 л объёма танка. При таких параметрах полная вместимость баллона объёмом 130-135 литров составит порядка 6,8 – 7,0 кг водорода при собственной массе танка не более 30 – 35 кг. Такая вместимость топливного бака обеспечит пробег легкового автомобиля на дистанцию 750 – 800 км без дозаправки.
Такие показатели заметно превосходят требования, предъявляемые к перспективным системам хранения водорода на транспортных средствах. Следует также подчеркнуть, что микробаллоны обеспечивают практически полную взрывобезопасность в случае их повреждения в аварийных ситуациях; требования по ресурсу работоспособности также удовлетворяются.
Наряду с конструкцией микроконтейнерного баллона разработаны также схемы систем управляемой подачи водорода в силовые установки автомобиля, а также заправки быстрозаменяемых картриджей (баллонов) многоразового использования на автозаправочных станциях.
Водородно-кислородные парогенераторы для энергетики
Развитие водородной энергетики связано в перспективе с созданием новых систем производства электроэнергии, использующих водород в качестве энергоносителя и аккумулятора энергии.
К настоящему времени выполнен обширный цикл расчетно- теоретических исследований термодинамической и технико-экономической эффективности водородных энергоустановок различного уровня мощности и различных типов: на базе топливных элементов (в том числе высокотемпературных), энергоустановок паротурбинного цикла, автономных энергоустановок на базе дизельгенераторов и т.д. Результаты расчетно- теоретических исследований показывают, что при уровне мощностей более 1 МВт(т) высокотемпературные водородные паротурбинные и парогазовые энергоустановки термодинамически и технико-экономически более эффективны, чем энергоустановки на базе топливных элементов. При этом эффективность использования водородного топлива в системах энергообеспечения (включая покрытие неравномерностей графика нагрузки) для различных типов водородо-кислородных и водородо-воздушных паротурбинных и парогазовых энергоустановок (КПД) может достигать 60 %, что превышает КПД энергоустановок на базе топливных элементов, работающих на электрические сети. С увеличением мощности преимущества водородных энергоустановок паротурбинного цикла перед установками на базе топливных элементов возрастают.
Центральной проблемой создания эффективных водородных паротурбинных и парогазовых энергоустановок является разработка их главных ключевых элементов- водородных парогенераторов и парогазогенераторов, обеспечивающих эффективность и устойчивость рабочих процессов, а также возможность работы в переменных (в том числе пиковых) режимах, имеющих высокую надежность, длительный ресурс, технологичность и блочность конструкции, и соответствующих требованиям безопасности эксплуатации энергоустановок, принятым в энергетике. Решение указанного комплекса задач в целом в настоящее время отсутствует.Газонокосилки бензиновые читать далее. квартиры на сутки краснодар Астрологи москвы смотрите на http://Елена-астролог.рф. Установка кондиционеров на сайте http://www.airoazis.ru.