Современные достижения в области водородной энергетики

Введение ..........................................................................................................................3 Основная часть ................................................................................................................5 1. Причины, приведшие к поиску новых энергоносителей
1.1. Энергобезопасность ................................................................................................5 1.2. Экологический вопрос ............................................................................................5 1.3.Социальная значимость ...........................................................................................5 1.4. Коммерциализация водородной экономики .........................................................6 1.5. Водородные программы .........................................................................................7 2. Производство водорода .............................................................................................9 2.1. Основные свойства водорода .................................................................................9 2.2. Структура потребления водорода ........................................................................10 2.3. Методы производства водорода ..........................................................................10 2.3.1. Метод электролиза .............................................................................................11 2.3.2. Конверсия метана................................................................................................11
2.3.3. Окисление метана ..............................................................................................11 2.3.4. Угольная газификация ........................................................................................12 2.3.5. Перспективные методы получения ...................................................................12 3. Топливные элементы ................................................................................................14 3.1. Перспективы и проблемы развития .....................................................................14 3.2. Принцип работы топливных элементов ..............................................................17 3.3. Основные типы элементов ...................................................................................18 3.4. Мембранно-электродные блоки элементов ........................................................20 Заключение ...................................................................................................................23 Список использованной литературы ..........................................................................24

Весь текст будет доступен после покупки

В двадцатом веке многие развитые страны открыли для себя новое направление в научно-техническом прогрессе, связанно это было с отраслью энергетики. Предполагался переход от топлива на основе углеводородов к возобновляемым источникам. Водород представляет особый интерес в данной сфере. Толчком к исследованиям способствовал кризис в энергетической сфере начала семидесятых годов. В СССР работы по разработке водородной энергетики велись на достаточно хорошем уровне, вплоть до развала страны, финансирование со стороны государства водородной тематики было почти свёрнуто. Дальнейшие работы продолжились после подписания соглашения между Российской академией наук и компанией «Норильский никель», в начале 2000-х годов был утвержден Комплекс программы, эти исследования вновь возобновились.
Цель энергетики на основе водорода – переход от загрязняющего атмосферу топлива к более экологически чистым источникам энергии, также их плюсом является возобновляемость, это способствует росту темпов экономического развития, при снижении опасности необратимых изменений климата. Переход к такой энергетики требует решения комплекса задач материаловедения, химии, теплофизики, катализа и т.п.

Весь текст будет доступен после покупки

Основная часть
1. Причины, приведшие к поиску новых энергоносителей
1.1. Энергобезопасность
Сжигание невозобнавляемых ресурсов ведет постепенному снижению производительности за счет сокращения запасов ископаемого топлива, прогнозируемое снижение ожидается в середине 21-го века, следовательно, эти источники энергии потребуют замены.

1.2. Экологический вопрос
При выработке электроэнергии традиционным методом существует проблема выбросов и отходов от топлива; работа ТЭС, выработка энергии сопровождаются выбросом оксида углерода, кислотные дожди вызываемые выбросами оксидов азота и серы негативно влияют на климат; АЭС вырабатывают электроэнергию без выбросов парниковых газов, однако проблема удаления отработавшего топлива остается открытой и сегодня.
Энергетика на основе водорода особенно необходима крупным городам. В России более 75% населения проживает в крупных городах, где и сосредоточены основные производства промышленности, экологическая обстановка здесь не соответствует нормативам, это наносит вред для здоровья и представляет опасность для жизни людей, поскольку значительно превышены предельно допустимые концентрации вредных веществ

1.3. Социальная значимость
Падение объемов добываемых углеводородов из-за снижения их запасов, попросту приведет к банкротству добывающих компаний. При такой перспективе развитие водородной энергетики помогло бы освободившимся специалистам. Водород имеет преимущество перед другими эенргоносителями: неограниченные возможности его получения; практическая неисчерпаемость запасов; экологическая безопасность при использовании.
1.4. Коммерциализация водородной экономики
Реальную работу по переходу к энергетической системе на основе водорода начали только в 21-м веке, итоги этой работы впечатляют. Коммерциализация водорода идет по многим направлениям. Крупные суммы денег вложила Япония на приобретение водородных технологий. Европа планирует затратить на исследования и разработки в водородной энергетике порядка пяти миллиардов долларов. США выделяет 1,7 миллиарда долларов на развитие транспортных средств на водородном топливе, 1,2 миллиарда долларов на газификацию угля без эмиссии двуокиси углерода. Также Австралия и Канада ведут разработки в этой области. Автогигант Daimler-Chrysler запустил производство водородных автобусов, создание установок для их заправки взяла на себя компания British Petroleum. Фирма Siemens-Westinghouse продаёт энергетические установки на водородном топливе, котрые используются на электростанциях. Компания Hydro Electrolysers успешно поставляет электролизеры для заправочных станций в Европе. Россия в данной области отстаёт довольно сильно.
Германская партия зеленых организовала в Берлине Водородный Конгресс-2001, где политики, промышленники и экологи обсуждали проблемы стоимости стратегии по развитию солнечно-водородной экономики, достигнутые успехи в этой области. Поддержка правительства способствует созданию новых компаний, которые должны вывести Германию в лидеры в области топливных элементов и водородной экономики. На уровне министров отслеживается развитие водородной экономики. Такие компании как "Статкрафт", "Сидкрафт" и промышленная группа "АВВ" объединились в строительстве экологически чистого завода по выделению водорода. Завод будет располагаться в Норвегии, в нем будет использоваться энергия ветра.
В эмирате Абу-Даби планируется строительство самой большой в мире водородной электростанции, на которую будет потрачено 15 миллиардов долларов.
Итак, развивающаяся в настоящее время в мире коммерциализация техники и технологий и энергетических систем на основе водорода, имеющая определенный успех в конкретных технических решениях, приведет к вхождению водородной экономики в индустриально развитые страны.

1.5. Водородные программы
В конце 1990-х годов в мире стартовал ряд крупных международных и национальных программ по коммерциализации научно-технических разработок по водородным технологиям, топливным элементам, возобновляемым источникам энергии и ряду других направлений, конечной целью которых является реализация концепции водородных энерготехнологических систем.
Развитие водородной экономики США предусматривает четыре этапа. На первом должны быть разработаны критические технологии, которые обеспечат практическую реализацию поставленных стратегических целей. Второй этап (2010–2025 гг.) связан с началом коммерциализации водородных энергетических и транспортных систем. Третий этап реализации водородной программы предусматривает создание к 2035 году инфраструктуры водородной экономики и расширение рынка водородных технологий. Начало третьего этапа будет согласовано с принятием решения о коммерциализации водородных технологий, в первую очередь применительно к транспортным средствам на топливных элементах. К 2040 г. (четвертый этап) будут полностью сформированы рынок и инфраструктура.

Весь текст будет доступен после покупки

1.Радченко, Р. В. Водород в энергетике : учеб. пособие / Р.В. Радченко, А.С. Мокрушин, В.В. Тюльпа. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. — 229, [3] с.
2.Россия: стратегия перехода к водородной энергетике / Б.Н. Кузык, Ю.В. Яковец; Авт. предисл. С.М. Миронов – М.: Институт экономических стратегий, 2007. – 400 стр. Электрон. версия печ. публ. – Режим доступа: http://www.energyfuture.ru.pdf, свободный. – Загл. с тит. экрана (дата обращения: 07.12.16).

Весь текст будет доступен после покупки