Твердополимерные топливные элементы: проблемы и недостатки

Оглавление
Введение 3
Водородная энергетика 5
Топливные элементы 8
Твердополимерные топливные элементы 22
Заключение 24
Список литературы 25

Весь текст будет доступен после покупки

В последнее время в США активно обсуждается возможность широкой, хотя и не стопроцентной замены углеводородных энергетических ресурсов (нефть, уголь, природный газ) на чистый водород.
С самого начала индустриальной революции (18 век) основным источником энергии служило и служит до сих пор углеводородное ископаемое сырье. Станции на угле, газе и жидком топливе в мировом масштабе генерируют 64% электричества; эти виды топлива почти стопроцентно доминируют на транспорте. Первые промышленные гидроэлектростанции появились в Германии и в Англии в 1876–81 годах, в то время как электростанции на ядерном горючем стали строиться только в 1950-е годы. В настоящее время в 31 стране действуют 440 АЭС, на долю которых приходится 16% мирового производства электроэнергии; вклад гидростанций в мировую энергетику составляет 19%. В ряде стран действуют приливные, ветровые, солнечные и геотермальные электростанции; кроме того, наблюдается заметный рост темпов использования биомассы растительного происхождения для производства моторного топлива. Тем не менее, в общемировом балансе энергоснабжения доля всех этих возобновляемых источников энергии пока что незначительна.
Однако ориентация на ископаемые источники углеводородов не имеет долговременной перспективы. К 2050 году мировая потребность в энергии, как минимум, удвоится по сравнению с современным уровнем. Ресурсы невозобновляемых источников по определению ограничены; ожидается, что мировое производство нефти в следующем десятилетии достигнет пиковых показателей, а затем начнет снижаться. Кроме того, нефтяные и газовые поля (и в меньшей степени угольные месторождения) сосредоточены лишь в отдельных регионах земного шара, в силу чего бесперебойное поступление этих видов топлива в другие районы само по себе требует значительных усилий и затрат даже в условиях политической и военной стабильности, которая отнюдь не гарантирована.
При утилизации всех видов топлива, кроме природного или синтетического горючего газа, в воздушный бассейн попадают твердые минеральные частицы, многие из которых токсичны для человека, животных и растений. Уже сейчас в атмосферу ежегодно выбрасывается 25 млрд. тонн двуокиси углерода (углекислого газа), который служит основной причиной парникового эффекта, вызывающего всемирное потепление. Все это означает, что поиск реальных альтернатив углеводородным топливам является исключительно актуальной проблемой.

Весь текст будет доступен после покупки

Водородная энергетика
Водородная энергетика — развивающаяся отрасль энергетики, направление выработки и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). Водородная энергетика относится к нетрадиционным видам энергетики.
Свойства водорода.
В свободном состоянии и при нормальных условиях водород - бесцветный газ, без запаха и вкуса. Относительно воздуха водород имеет плотность 1/14. Он обычно и существует в комбинации с другими элементами, например, кислорода в воде, углерода в метане и в органических соединениях. Поскольку водород химически чрезвычайно активен, он редко присутствует как несвязанный элемент.
Охлажденный до жидкого состояния водород занимает 1/700 объема газообразного состояния. Водород при соединении с кислородом имеет самое высокое содержание энергии на единицу массы: 120.7 ГДж/т. Это - одна из причин, почему жидкий водород используется как топливо для ракет и энергетики космического корабля, для которой малая молекулярная масса и высокое удельное энергосодержание водорода имеет первостепенное значение. При сжигании в чистом кислороде единственные продукты - высокотемпературное тепло и вода. Таким образом, при использовании водорода не образуются парниковые газы и не нарушается даже круговорот воды в природе.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Справочник. “Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение”
2. Ю.М. Буров “Сверхадиабатические обжиговые печи”.
3. "Введение в водородную энергетику", Э. Э. Шпильрайд, С. П. Малышенко, Г. Г. Кулешов
4. Клямкин С. Н. “Водородная энергетика: достижения и проблемы”
5. С. Н. Клямкин, Б. П. “Тарасов Возобновляемые источники энергии”
6. Раменский А.Ю., Григорьев С.А. “Технологии топливных элементов: вопросы технического регулирования”

Весь текст будет доступен после покупки