Bakit ang hydrogen ay isang environment friendly na gasolina. Produksyon ng mga uri ng panggatong sa kapaligiran para sa mga panggatong ng sasakyan. Mula sa hydrogen hanggang sa mga fuel cell

Nabubuhay tayo sa ika-21 siglo, ang sangkatauhan ay umuunlad, nagtatayo ng mga pabrika, namumuno sa isang aktibong pamumuhay. Gayunpaman, para sa buong pag-unlad at pag-iral, kailangan natin ng enerhiya! Ngayon ang enerhiya ay langis. Ito ay ginagamit upang gumawa ng gasolina para sa lahat ng mga industriya. Ginagamit namin ito nang literal sa lahat ng dako: mula sa maliliit na kotse hanggang sa malalaking pabrika.

Gayunpaman, ang langis ay hindi isang walang katapusang mapagkukunan; bawat taon tayo ay gumagalaw patungo sa ganap na pagkawasak nito. Sinasabi ng mga siyentipiko na tayo ay nasa yugto na kung kailan kailangan nating maghanap ng mabisang kapalit ng gasolina, dahil ngayon ang presyo nito ay napakataas, at bawat taon ay magkakaroon ng mas kaunting langis, at ang mga presyo ay tataas, at sa lalong madaling panahon, kapag naubos ang langis (at sa umiiral na paraan ng pamumuhay ng sangkatauhan, ito ay mangyayari sa loob ng 60 taon), ang ating pag-unlad at ganap na pag-iral ay matatapos lamang.

Naiintindihan ng lahat na kailangang maghanap ng mga alternatibong panggatong. Ngunit ano ang pinakamabisang kapalit? Ang sagot ay simple: hydrogen! Narito kung ano ang papalit sa karaniwang gasolina.

Sino ang nag-imbento ng hydrogen engine?

Tulad ng maraming matataas na teknolohiya, ang ideyang ito ay dumating sa amin mula sa Kanluran. Ang unang hydrogen engine ay binuo at nilikha ng American engineer at scientist na si Brown. Ang unang kumpanya na gumamit ng makinang ito ay ang Japanese Honda. Ngunit ang kumpanya ng kotse na ito ay kailangang magsumikap nang husto upang buhayin ang "kotse ng hinaharap". Sa panahon ng paglikha ng kotse, ang lahat ng pinakamahusay na mga inhinyero at isip ng kumpanya ay kasangkot sa loob ng maraming taon! Kinailangan nilang lahat na suspindihin ang produksyon ng ilang sasakyan. At ang pinakamahalaga, tumanggi silang lumahok sa Formula 1, dahil ang lahat ng mga manggagawa na kasangkot sa paglikha ng mga kotse ay nagsimulang bumuo ng isang hydrogen car.

Mga kalamangan ng hydrogen bilang isang gasolina

• Ang hydrogen ay ang pinaka-karaniwang elemento sa uniberso, ganap na lahat ng bagay sa ating buhay ay binubuo nito, lahat ng mga bagay sa paligid natin ay may hindi bababa sa isang maliit na butil ng hydrogen. Ito ang katotohanang ito na napaka-kaaya-aya para sa sangkatauhan, dahil, hindi katulad ng langis, ang hydrogen ay hindi mauubos, at hindi na tayo magtitipid sa gasolina.
• Ito ay ganap na kapaligiran friendly! Hindi tulad ng isang gasoline engine, ang isang hydrogen engine ay hindi naglalabas ng mga nakakapinsalang gas na negatibong makakaapekto sa kapaligiran. Ang tambutso na ibinubuga ng naturang power unit ay isang ordinaryong pares.
• Ang hydrogen, na ginagamit sa mga makina, ay lubos na nasusunog at ang sasakyan ay magsisimula at tumakbo nang maayos anuman ang panahon. Iyon ay, hindi na natin kailangang painitin ang kotse sa taglamig bago ang biyahe.
• Sa hydrogen, kahit na ang mga maliliit na makina ay magiging napakalakas at upang lumikha ng pinakamabilis na kotse, hindi mo na kailangang bumuo ng isang yunit na kasing laki ng isang tangke.

Siyempre, mayroon ding mga kawalan sa gasolina na ito:

• Ang katotohanan ay sa kabila ng katotohanan na ito ay isang walang limitasyong materyal, at ito ay nasa lahat ng dako, napakahirap kunin ito. Bagama't para sa sangkatauhan ay hindi ito problema. Natutunan natin kung paano kumuha ng langis mula sa karagatan sa pamamagitan ng pagbabarena sa ilalim nito, at matututunan natin kung paano kumuha ng hydrogen mula sa lupa.
• Ang pangalawang kawalan ay ang hindi kasiyahan ng mga tycoon ng langis. Kaagad pagkatapos ng pagsisimula ng progresibong pag-unlad ng teknolohiyang ito, karamihan sa mga proyekto ay isinara. Ayon sa mga alingawngaw, ang lahat ng ito ay dahil sa ang katunayan na kung papalitan mo ang gasolina ng hydrogen, kung gayon ang pinakamayamang tao sa planeta ay maiiwan nang walang kita, at hindi nila ito kayang bayaran.

Mga pamamaraan para sa pagkuha ng hydrogen bilang paggamit ng enerhiya

Ang hydrogen ay hindi isang purong fossil tulad ng langis at karbon, hindi mo ito maaaring hukayin at gamitin. Upang ito ay maging enerhiya, dapat itong makuha at ang ilang enerhiya ay ginamit upang iproseso ito, pagkatapos nito ang pinakakaraniwang elemento ng kemikal ay magiging panggatong.

Ang kasalukuyang ginagawang paraan ng paggawa ng hydrogen fuel ay ang tinatawag na "steam reforming". Upang i-convert ang ordinaryong hydrogen sa gasolina, ginagamit ang mga carbohydrate, na binubuo ng hydrogen at carbon. Sa mga reaksiyong kemikal, sa isang tiyak na temperatura, isang malaking halaga ng hydrogen ang pinakawalan, na maaaring magamit bilang gasolina. Ang gasolina na ito ay hindi maglalabas ng mga nakakapinsalang sangkap sa kapaligiran sa panahon ng operasyon, gayunpaman, sa panahon ng paggawa nito, isang malaking halaga ng carbon dioxide ang pinakawalan, na may masamang epekto sa kapaligiran. Samakatuwid, bagama't mabisa ang pamamaraang ito, hindi ito dapat gawing batayan para sa pagkuha ng mga alternatibong panggatong.

May mga makina kung saan angkop din ang purong hydrogen, sila mismo ang nagpoproseso ng elementong ito sa gasolina, gayunpaman, tulad ng sa nakaraang pamamaraan, mayroon ding malaking halaga ng mga paglabas ng carbon dioxide sa kapaligiran.

Ang electrolysis ay isang napakahusay na paraan upang kunin ang alternatibong gasolina sa anyo ng hydrogen. Ang isang electric current ay ipinapasa sa tubig, bilang isang resulta kung saan ito ay nabubulok sa hydrogen at oxygen. Ang pamamaraang ito ay mahal at mahirap, ngunit palakaibigan sa kapaligiran. Ang tanging basura mula sa paggawa at pagpapatakbo ng gasolina ay oxygen, na positibong makakaapekto sa kapaligiran ng ating planeta.

At ang pinaka-promising at pinakamurang paraan upang makakuha ng hydrogen fuel ay ang pagproseso ng ammonia. Sa kinakailangang reaksyon ng kemikal, ang ammonia ay nabubulok sa nitrogen at hydrogen, at ang hydrogen ay nakuha ng tatlong beses na higit pa kaysa sa nitrogen. Ang pamamaraang ito ay mas mahusay dahil ito ay bahagyang mas mura at mas mura. Bilang karagdagan, ang ammonia ay mas madali at mas ligtas na dalhin, at pagdating sa punto ng paghahatid, isang kemikal na reaksyon ay dapat na magsimula, nitrogen ay dapat na ilabas at ang gasolina ay handa na.

artipisyal na ingay

Ang mga hydrogen-fueled na makina ay halos tahimik, kaya ang tinatawag na "artipisyal na ingay ng sasakyan" ay naka-install sa mga kotse na gumagana o isasagawa upang maiwasan ang mga aksidente sa mga kalsada.

Buweno, mga kaibigan, tayo ay nasa bingit ng isang napakalaking paglipat mula sa gasolina, na sumisira sa ating buong ekosistema, sa hydrogen, na, sa kabaligtaran, ay nagpapanumbalik nito!

Sa loob ng maraming taon, ang mga mananaliksik ay nahihirapang maghanap ng alternatibo sa gasolina bilang pangunahing uri ng gasolina para sa mga sasakyan. Walang saysay na magbilang ng mga kadahilanan sa kapaligiran at mapagkukunan - ang mga tamad lamang ang hindi nagsasalita tungkol sa toxicity ng mga maubos na gas. Nakahanap ang mga siyentipiko ng solusyon sa problema sa karamihan, minsan, hindi pangkaraniwang mga uri ng gasolina. Pinili ng Recycle ang mga pinakakawili-wiling ideya na humahamon sa hegemonya ng gasolina ng gasolina.

Biodiesel batay sa mga langis ng gulay

Ang biodiesel ay isang uri ng biofuel batay sa mga langis ng gulay, na ginagamit kapwa sa purong anyo at bilang iba't ibang mga mixture na may diesel fuel. Ang ideya ng paggamit ng langis ng gulay bilang panggatong ay pag-aari ni Rudolf Diesel, na noong 1895 ay lumikha ng unang diesel engine na tumakbo sa langis ng gulay.

Bilang isang patakaran, ang rapeseed, sunflower at soybean oil ay ginagamit upang makagawa ng biodiesel. Siyempre, ang mga langis ng gulay mismo ay hindi ibinubuhos sa tangke ng gas bilang gasolina. Ang langis ng gulay ay naglalaman ng mga taba - ester ng mga fatty acid na may gliserin. Sa proseso ng pagkuha ng "biosolaria", sinisira at pinapalitan ng glycerol esters ang glycerol (ito ay inilabas bilang isang by-product) para sa mas simpleng alkohol - methanol at, mas madalas, ethanol. Ito ay nagiging bahagi ng biodiesel.

Sa maraming mga bansa sa Europa, pati na rin sa USA, Japan at Brazil, ang biodiesel ay naging isang mahusay na alternatibo sa maginoo na gasolina. Sa Germany, halimbawa, ang rapeseed methyl ester ay ibinebenta na sa mahigit 800 filling station. Noong Hulyo 2010, 245 biodiesel plant na may kabuuang kapasidad na 22 milyong tonelada ang nagpapatakbo sa mga bansang EU. Ang mga analyst ng Oil World ay hinuhulaan na sa 2020 ang bahagi ng biodiesel sa istraktura ng natupok na gasolina ng motor sa Brazil, Europe, China at India ay magiging 20%.

Ang biodiesel ay isang environment friendly na transport fuel: kumpara sa conventional diesel fuel, ito ay halos walang sulfur at halos ganap na nabubulok. Sa lupa o tubig, pinoproseso ng mga mikroorganismo ang 99% ng biodiesel sa loob ng 28 araw - pinapaliit nito ang antas ng polusyon ng mga ilog at lawa.

Naka-compress na hangin

Ang mga modelo ng mga pneumatic na kotse - mga makina na tumatakbo sa naka-compress na hangin - ay inilabas na ng ilang kumpanya. Ang mga inhinyero ng Peugeot sa isang pagkakataon ay gumawa ng splash sa industriya ng automotive, na nagpahayag ng paglikha ng isang hybrid, kung saan ang compressed air energy ay idinagdag upang matulungan ang panloob na combustion engine. Inaasahan ng mga inhinyero ng Pransya na ang ganitong pag-unlad ay makakatulong sa mga maliliit na kotse na mabawasan ang pagkonsumo ng gasolina ng hanggang 3 litro bawat 100 km. Sinasabi ng mga eksperto ng Peugeot na sa lungsod ang pneumatic hybrid ay maaaring lumipat sa naka-compress na hangin hanggang sa 80% ng oras nang hindi lumilikha ng isang milligram ng nakakapinsalang emisyon.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng "air car" ay medyo simple: hindi ang pinaghalong gasolina na nasusunog sa mga cylinder ng engine ang nagtutulak sa kotse, ngunit isang malakas na daloy ng hangin mula sa silindro (ang presyon sa silindro ay humigit-kumulang 300 na mga atmospheres) . Ang pneumatic motor ay nagko-convert ng enerhiya ng naka-compress na hangin sa pag-ikot ng mga axle shaft.

Sa kasamaang palad, ang mga makina na ganap na naka-compress na hangin o air-hybrids ay pangunahing nilikha sa kakaunting batch - upang gumana sa mga partikular na kondisyon at sa limitadong mga espasyo (halimbawa, sa mga lugar ng produksyon na nangangailangan ng pinakamataas na antas ng kaligtasan sa sunog). Bagaman mayroong ilang mga modelo para sa mga "karaniwang" mamimili.

Ang environment friendly na Gator microtruck ng Engineair ay ang unang compressed air vehicle ng Australia na pumasok sa aktwal na komersyal na serbisyo. Makikita na ito sa mga lansangan ng Melbourne. Kapasidad ng pagdadala - 500 kg, dami ng mga cylinder na may hangin - 105 litro. Ang mileage ng trak sa isang gasolinahan ay 16 km.

Mga produktong basura

Ano ang pag-unlad - ang ilang mga kotse ay hindi nangangailangan ng gasolina upang patakbuhin ang makina, ngunit ang dumi ng tao na pumapasok sa imburnal. Ang gayong himala ng industriya ng automotive ay nilikha sa UK. Isang kotse ang inilunsad papunta sa mga kalye ng Bristol, na gumagamit ng methane, na nakahiwalay sa dumi ng tao, bilang panggatong. Ang prototype na modelo ay ang Volkswagen Beetle, at ang tagagawa ng VW Bio-Bug car na pinapagana ng makabagong gasolina ay GENeco. Ang feces-recycling engine na naka-install sa Volkswagen convertible ay naging posible na magmaneho ng 15 libong kilometro.

Ang imbensyon ng GENeco ay nagmadali upang tawaging isang pambihirang tagumpay sa pagpapakilala ng mga teknolohiyang nakakatipid sa enerhiya at pang-kalikasan na gasolina. Para sa karaniwang tao, ang ideya ay tila surreal, kaya't ito ay nagkakahalaga ng pagpapaliwanag: siyempre, ang naprosesong gasolina ay na-load sa kotse - sa anyo ng ready-to-use methane na nakuha nang maaga mula sa mga produktong basura.

Kasabay nito, ang VW Bio-Bug engine ay gumagamit ng dalawang uri ng gasolina sa parehong oras: ang kotse ay nagsisimula mula sa gasolina, ngunit sa sandaling ang makina ay uminit at ang kotse ay nakakuha ng isang tiyak na bilis, ang supply ng gastric gas ng tao. naproseso sa mga pabrika ng GENeco ay naka-on. Maaaring hindi mapansin ng mga mamimili ang pagkakaiba. Gayunpaman, nananatili ang pangunahing problema sa marketing - ang negatibong pang-unawa ng tao sa mga hilaw na materyales kung saan nakuha ang biogas.

Solar panel

Ang paggawa ng mga kotse na pinapagana ng solar energy ay marahil ang pinaka-binuo na lugar ng industriya ng automotive na nakatuon sa paggamit ng eco-fuel. Ang mga sasakyang pinapagana ng solar ay binuo sa buong mundo at sa iba't ibang variation. Noong 1982, tinawid ng imbentor na si Hans Tolstrup ang Australia mula kanluran hanggang silangan gamit ang Quiet Achiever solar car (bagaman sa bilis na 20 km kada oras lamang).

Noong Setyembre 2014, nabigo ang Stella car na masakop ang ruta mula Los Angeles hanggang San Francisco, na 560 km. Ang solar car, na binuo ng isang grupo sa Dutch University of Eindhoven, ay nilagyan ng mga panel na kumukolekta ng solar energy at isang 60-kilogram na battery pack na may kapasidad na anim na kilowatt-hours. Si Stella ay may average na bilis na 70 km kada oras. Sa kawalan ng sikat ng araw, ang reserba ng baterya ay sapat para sa 600 km. Noong Oktubre 2014, nakibahagi ang mga mag-aaral mula sa Eindhoven sa World Solar Challenge, isang 3,000 kilometrong rally sa buong Australia para sa mga solar-powered na kotse, kasama ang kanilang miracle car.

Ang pinakamabilis na solar-powered electric car sa ngayon ay ang Sunswift, na nilikha ng isang pangkat ng mga mag-aaral mula sa Australian University of New South Wales. Sa mga pagsubok noong Agosto 2014, ang solar na sasakyang ito ay naglakbay ng 500 kilometro sa isang singil ng baterya sa average na bilis na 100 km bawat oras, na kamangha-mangha para sa naturang sasakyan.

Biodiesel sa mga basura sa pagluluto

Noong 2011, nakipagtulungan ang USDA sa National Renewable Energy Laboratory upang magsaliksik ng mga alternatibong panggatong. Ang isa sa mga nakakagulat na resulta ay ang konklusyon tungkol sa mga prospect ng paggamit ng biodiesel fuel batay sa mga hilaw na materyales na pinagmulan ng hayop. Ang biodiesel mula sa fat residues ay isang teknolohiya na hindi pa masyadong binuo, ngunit ginagamit na sa mga bansang Asyano.

Bawat taon sa Japan, pagkatapos ihanda ang pambansang ulam, tempura, humigit-kumulang 400,000 tonelada ng ginamit na mantika ang natitira. Noong nakaraan, ito ay naproseso upang maging feed ng hayop, pataba at sabon, ngunit noong unang bahagi ng 1990s, ang matipid na Japanese ay nakahanap ng isa pang gamit para dito, na nag-set up ng produksyon ng vegetable diesel fuel batay dito.

Kung ikukumpara sa gasolina, ang custom na gas station na ito ay naglalabas ng mas kaunting sulfur oxide, ang pangunahing sanhi ng acid rain, sa atmospera at binabawasan ang iba pang nakakalason na emisyon ng tambutso ng dalawang-katlo. Upang gawing mas popular ang bagong gasolina, ang mga tagagawa nito ay nakabuo ng isang kawili-wiling pamamaraan. Ang sinumang magpadala ng sampung batch ng mga plastik na bote na may ginamit na mantika sa planta ng RTD ay bibigyan ng 3.3 metro kuwadrado ng kagubatan sa isa sa mga prefecture ng Japan.

Ang teknolohiya ay hindi pa nakarating sa Russia sa ganoong dami, ngunit walang kabuluhan: ang taunang halaga ng basura mula sa industriya ng pagkain ng Russia ay 14 milyong tonelada, na sa mga tuntunin ng potensyal ng enerhiya nito ay katumbas ng 7 milyong tonelada ng langis. Sa Russia, ang basura na inilalagay sa biodiesel ay sasakupin ang pangangailangan para sa transportasyon ng 10 porsyento.

likidong hydrogen

Ang likidong hydrogen ay matagal nang itinuturing na isa sa mga pangunahing gatong na maaaring hamunin ang gasolina at diesel. Ang mga sasakyang pinapagana ng hydrogen ay hindi pangkaraniwan, ngunit dahil sa maraming mga kadahilanan ay hindi nakakuha ng malawak na katanyagan. Bagama't kamakailan, salamat sa isang bagong alon ng pag-aalala tungkol sa "berde" na mga teknolohiya, ang ideya ng isang hydrogen engine ay nakakuha ng mga bagong tagasuporta.

Maraming malalaking tagagawa ang mayroon na ngayong mga sasakyang pinapagana ng hydrogen sa kanilang lineup. Ang isa sa mga pinakatanyag na halimbawa ay ang BMW Hydrogen 7, isang kotse na may panloob na combustion engine na maaaring tumakbo sa parehong gasolina at likidong hydrogen. Ang BMW Hydrogen 7 ay may 74 litro na tangke ng gasolina at isang tangke ng imbakan para sa 8 kg ng likidong hydrogen.

Kaya, ang kotse ay maaaring gumamit ng parehong uri ng gasolina sa isang biyahe: ang paglipat mula sa isang uri ng gasolina patungo sa isa pa ay awtomatikong nangyayari, na may kagustuhan na ibinigay sa hydrogen. Ang Aston Martin Rapide S hybrid hydrogen-gasoline car, halimbawa, ay nilagyan ng parehong uri ng makina. Dito, ang makina ay maaaring tumakbo sa parehong uri ng gasolina, at ang paglipat sa pagitan ng mga ito ay isinasagawa ng isang matalinong sistema para sa pag-optimize ng pagkonsumo at paglabas ng mga nakakapinsalang sangkap sa kapaligiran.

Ang hydrogen fuel ay gagawin din ng iba pang mga higanteng sasakyan - Mazda, Nissan at Toyota. Ito ay pinaniniwalaan na ang likidong hydrogen ay ligtas sa kapaligiran, dahil kapag sinunog sa purong oxygen, hindi ito naglalabas ng anumang mga pollutant.

lumot

Ang algal fuel ay isang kakaibang paraan upang makakuha ng enerhiya para sa isang kotse. Isaalang-alang ang algae bilang isang biofuel na nagsimula, pangunahin sa Estados Unidos at Japan.

Ang Japan ay walang malaking supply ng matabang lupa para sa pagtatanim ng rapeseed o sorghum (na ginagamit sa ibang mga bansa upang makagawa ng mga biofuel mula sa mga langis ng gulay). Ngunit ang Land of the Rising Sun ay gumagawa ng isang malaking halaga ng berdeng algae. Noong nakaraan, sila ay kinakain, at ngayon ay nagsimula silang gumawa ng refueling para sa mga modernong kotse batay sa kanila. Hindi pa katagal, sa lungsod ng Fujisawa sa Japan, isang DeuSEL na pampasaherong bus mula sa Isuzu ang lumitaw sa mga lansangan, na tumatakbo sa gasolina, na ang ilan ay nagmula sa algae. Ang Euglena green ay naging isa sa mga pangunahing elemento.

Ngayon ang mga additives ng "algae" ay bumubuo lamang ng ilang porsyento ng kabuuang masa ng gasolina sa mga tangke ng transportasyon, ngunit sa hinaharap, ang kumpanya ng pagmamanupaktura ng Asya ay nangangako na bumuo ng isang makina na magpapahintulot sa paggamit ng bio-component sa 100 porsyento.

Sa Estados Unidos, masyadong, ang isyu ng algae-based biofuels ay malapit na natugunan. Ang chain ng gasolinahan ng Propel sa Northern California ay nagsimulang magbenta ng Soladiesel biodiesel sa publiko. Ang gasolina ay nakukuha mula sa algae sa pamamagitan ng fermentation at kasunod na pagpapalabas ng mga hydrocarbon. Nangangako ang mga imbentor ng biofuel ng 20% ​​na pagbawas sa mga emisyon ng carbon dioxide at isang markadong pagbawas sa toxicity sa iba pang aspeto.

Sa katunayan, ang pag-convert ng mga kotse, eroplano, barko at lokomotibo sa hydrogen fuel ay isang napaka-kaakit-akit na ideya. Ang paggamit ng H 2 ay hindi nag-iiwan ng carbon footprint. Ang pampasaherong sasakyan na Toyota Mirai, na tumatakbo sa mga hydrogen fuel cell, na nagmamaneho ng 100 km, ay gumagawa ng halos kalahating balde ng tubig. At ayun na nga! Walang greenhouse gases. Walang toxic emissions. Hindi ba ito ay isang mahusay na kapalit para sa hydrocarbon fuels? Ang kapalit ay napakahusay, ngunit ang problema ay ang kalikasan ay lumikha ng malawak na mga deposito ng langis at gas para sa atin, ngunit ang mga deposito ng hydrogen ay wala. Ang pinakamagaan na elemento ng periodic table ay sagana sa labas ng mundo, ngunit sa anyo ng mga compound - pangunahin na may carbon at oxygen. Upang makakuha ng hydrogen sa isang libreng anyo, kinakailangan upang sirain ang mga compound na ito, kung saan kinakailangan na gumastos ng enerhiya, at sa kasalukuyang antas ng pag-unlad ng teknolohiya, ang enerhiya ay mas malaki kaysa sa maaari nating makuha sa pamamagitan ng paggamit ng hydrogen.

Ang solar radiation, tides, hangin ay tinatawag ngayon na alternatibong mapagkukunan ng enerhiya, ngunit ang hydrogen ay wala sa kanila. Ang H 2 ay isang environmentally friendly na gasolina, na kung saan ay mahalagang isang nagtitipon ng enerhiya na ginugol sa produksyon nito (binawasan ang hindi maiiwasang pagkalugi). Mayroong isang bilang ng mga kasalukuyang ginagamit at promising na mga teknolohiya para sa paggawa ng hydrogen, ngunit ang mga pangunahing ay nahahati sa dalawang uri: pagtanggal ng hydrogen mula sa carbon at pagtanggal ng hydrogen mula sa oxygen.

Paano gumagana ang isang Toyota Mirai na kotse?

1. Fuel cell stack Ginagamit ang unang mass-produced high power density fuel cell ng Toyota (3.2kW/L) Maximum power: 124kW 2. Kino-convert ng Boost converter ang DC na nabuo ng fuel cell sa AC na may boltahe boost hanggang 650 V 3. Nickel -Ang metal hydride na baterya ay nag-iimbak ng enerhiya na nabawi habang nagpepreno. Kapag nagsisimula, pinapakain nito ang makina kasama ang fuel cell 4. Mga cylinder na may mataas na presyon Paggana ng presyon sa loob: 700 atm. Panloob na volume: 60L (bote sa harap) 62.4L (bote sa likuran) 5. Motor na de koryente AC kasabay na motor: maximum na lakas 113 kW (153.6 hp) maximum na torque 335 Nm 6. Kinokontrol ng control unit ang fuel cell at pagcha-charge/discharge ng baterya 7 Accessories Hydrogen booster pump, atbp.

Maruming malinis na gasolina?

Mahigit sa kalahati ng hydrogen sa mundo ay ginawa ng steam reforming ng methane - ito ang pinakamurang at pinaka-abot-kayang paraan. Sa isang multi-stage na proseso gamit ang mataas na temperatura at mga catalyst, ang mga methane molecule ay nabubulok sa hydrogen at carbon monoxide (carbon monoxide). Dahil ang proseso ay gumagamit ng fossil fuels, kahit papaano ay imposibleng tawagan ang hydrogen na nakuha sa ganitong paraan na hindi nagbibigay ng "carbon footprint".

Ang isa pang medyo karaniwang proseso ng industriya ay electrolysis, pamilyar sa lahat mula sa mga eksperimento sa kemikal ng paaralan. Wala nang anumang langis, gas, o karbon - ang ordinaryong tubig ay nabubulok sa oxygen at hydrogen kapag inilapat ang elektrikal na enerhiya dito. Ngunit saan nanggagaling ang enerhiyang ito? Kung ang isang thermal power plant na tumatakbo sa fuel oil ay umuusok sa tabi ng produksyon ng hydrogen, kung gayon ang lahat ay hindi magiging napakahusay sa "carbon footprint" dito alinman. Pinag-uusapan ng mga energy visionaries ng hinaharap ang tungkol sa mga pabrika ng hydrogen na pinapagana lamang ng mga wind farm, solar farm at iba pang nababagong mapagkukunan. Sa kasong ito, lilitaw ang isang tunay na carbon-free fuel generation chain, ngunit mangangailangan ito ng malaking pagtaas sa kapasidad ng pagbuo sa larangan ng berdeng enerhiya.

Ang paggawa ng hydrogen gamit ang biotechnology

Sa kapalaran ng Hindenburg

Ang isang kabuuang paglipat sa hydrogen ay mangangailangan hindi lamang ng mga mapagkukunan ng enerhiya para sa paggawa nito, kundi pati na rin ng isang binuo na imprastraktura para sa transportasyon at imbakan nito - mga pipeline, mga tangke ng tren, mga tanker ng dagat, mga reservoir, mga istasyon ng gas. Isa sa mga pangunahing dahilan kung bakit medyo nag-iingat ang lipunan sa hydrogen revolution ay ang hydrogen ay lubhang pabagu-bago at paputok. Kung saan itatabi, dadalhin o gagamitin ang hydrogen, kailangan ang mga napakasensitibong gas analyzer upang magsenyas ng kaunting pagtagas. Totoo, ang mga tagasuporta ng aktibong paggamit ng hydrogen ay nangangatuwiran na ang panganib ay pinalaki. Hindi tulad ng mga mabibigat na gas tulad ng methane, ang magaan na hydrogen na tumagas mula sa isang silindro ay agad na tumataas at nagdisperse. Ang isang halimbawa ay ang kuwento ng Hindenburg airship disaster, kung saan ang kumikislap na hydrogen ay nasunog sa loob lamang ng 32 segundo, na nagpapahintulot sa 62 sa 97 na mga pasahero na hindi mapahamak sa apoy at mabuhay. Ngunit sa anumang kaso, ang pagkakaroon sa mga kalye ng isang malaking bilang ng mga sasakyan kung saan ang paputok na gas ay nasa ilalim ng presyon ay mangangailangan ng isang bagong antas ng kaligtasan sa trapiko.

Ang lahat ng mga salik na ito na naglilimita sa malawakang paggamit ng hydrogen ay nagpapahiwatig na ang paglipat sa isang bagong gasolina ay hindi magaganap sa napakabilis na bilis. Ang mga benta ng pangunguna sa hydrogen fuel cell na pinapagana ng Toyota Mirai, na nagsimula noong 2015, ay papalapit lamang sa 3,000 marka - at ito ay nasa isang malaking merkado na kinabibilangan hindi lamang ng Japan, kundi pati na rin ang US, EU, at UAE. Malinaw na ang hydrogen bilang isang gasolina ay magkakasamang mabubuhay sa parehong tradisyonal na hydrocarbon at mga baterya ng lithium-ion (sa mga de-koryenteng sasakyan) sa mahabang panahon na darating. Kasabay nito, ang mga teknolohiya ng hydrogen ay magagawang bumuo sa isang mas mabilis na bilis sa ilan sa mga pinaka-promising niches, halimbawa, sa larangan ng mga electric UAV. Ang katotohanan ay ang kahusayan ng isang hydrogen fuel cell ay napakataas, dahil sa ang katunayan na ang enerhiya na inilabas kapag ang hydrogen ay pinagsama sa oxygen ay direktang ginagamit sa kuryente, nang walang makabuluhang pagkalugi sa anyo ng init, tulad ng mangyayari kapag ang gasolina ay sinunog. sa Carnot cycle. Gamit ang maximum na enerhiya ng gasolina, ang isang fuel cell UAV ay maaaring manatili sa himpapawid nang mas matagal kaysa sa isang drone na may maihahambing na timbang sa pag-alis, ngunit pinapagana ng isang karaniwang ginagamit na baterya ng lithium-ion.

Solid hydrogen?

Sa ating bansa, ang mga pinuno sa paglikha ng mga hydrogen-air fuel cell (HVFC) para sa mga UAV at hindi lamang ang Institute for Problems of Physical Chemistry ng IPPC RAS ​​​​at ang Central Institute of Aviation Motors CIAM. Baranov. Ang VVTE IPPC noong Abril 2016 ay nagbigay ng record na tagal ng flight na 3 oras 10 minuto ng NELK-88 concept octocopter na pinagsama-samang ginawa ng NELK at IPPC RAS.

Scheme ng paglalagay ng "solid hydrogen" granules sa UAV wing

Ang onboard na hydrogen system ay may napakahusay na VVTE at mahusay na gumagana, ngunit sa pagdating ng naka-compress na de-boteng hydrogen sa board, lumitaw ang mga problemang may malaking timbang at laki. Bilang karagdagan, nananatili ang posibilidad ng pagtagas ng gas, na hindi ligtas. Ang pinakabagong mabibigat na materyales at teknolohiya ay hindi ganap na nalutas ang problemang ito.

Upang magkaroon ng mas maraming hydrogen sa board at sa isang mas magaan na sistema ng imbakan, sinubukan nilang lumipat sa hydrogen liquefied sa temperatura na -253 ° C, na ang density ay tatlong beses na mas mataas kaysa sa density ng hydrogen na naka-compress sa karaniwang mga presyon ng 300 –350 atm para sa mga cylinder system, na maaaring magpapataas ng energy intensity system. Ngunit ang mga problema sa sisidlan ng Dewar, thermal insulation, pagpuno, atbp. ay pinilit ang gayong ideya na iwanan. Nakahanap ng paraan palabas kapag naalala ang solid metal hydride. Sa hydride, ang hydrogen ay napakakapal na nakaimpake na walang tanong ng anumang pagtagas nito. Samakatuwid, ang "solid" na hydrogen ay isang seryosong argumento sa paglutas ng problema sa kaligtasan ng kapwa tao at kagamitan.

Sa iba't ibang mga hydrides - sodium, magnesium, boron, atbp. - Ang hydrogen ay umiiral sa isang ratio ng timbang sa iba't ibang dami, at ang kampeon dito ay ammonia borane (borazan) na may 20% hydrogen content. Upang makakuha ng gaseous hydrogen na kinakailangan para sa HVTE, sapat na ang maingat na pag-init ng ammonia borane sa temperatura na 85-100°C upang hindi ito matunaw na may foaming. Ang pagkuha ng ganoong temperatura sa board ng UAV ay hindi isang problema: hanggang dito sa panahon ng operasyon, halimbawa, ang VHTE ay pinainit.

Paglipad sa mga tablet

Hindi pa katagal, dalawang makabuluhang kaganapan ang naganap sa lugar na ito. Ang una ay sa pinakadulo simula ng Pebrero 2016, nang matagumpay na sinubukan ng kumpanyang British na Cella Energy, kasama ang Scottish Association of Marine Sciences SAMS, ang solidong teknolohiya ng hydrogen sa isang demonstrator drone sa Argyll test site. Ayon sa plano, ang paglipad ay tumagal ng sampung minuto, ang UAV ay tumaas sa taas na 80 m.

Ang pangalawang kaganapan ay naganap noong kalagitnaan ng Pebrero 2016 sa Singapore, sa bisperas ng pagbubukas ng Air Show 2016 doon. Pagkatapos ang serial Skyblade 360 ​​​​UAV mini-UAV mula sa HES Energy Systems ay nagsagawa ng isang kinokontrol na paglipad sa loob ng anim na oras at lumipad ng 300 km sa kabuuan sa bilis na 50-55 km / h. Sa parehong mga kaso, ang mga developer ay gumamit ng mga katulad na teknolohiya para sa pagmamanupaktura ng hydrogen carrier na materyal at pagkuha ng gaseous hydrogen mula dito.

Ang materyal na hydride ay ginawa sa anyo ng mga butil, na inilagay sa isang naka-print na mounting tape, na ginawang maginhawa upang makagawa ng pare-pareho, mula sa butil hanggang butil, ang kanilang maingat na pag-init mula sa isang on-board na pinagmumulan ng init. Ang mga pellets ng ammonia borane ng Cella ay 1 cm square. Inilagay sila sa isang cylindrical gas generator cartridge, kung saan, pagkatapos ng paglabas ng hydrogen gas, ang kinakailangang operating pressure ay pinananatili - sa pamamagitan ng paraan, isang maliit. Ang teknolohiya ng pellet-in-cartridge ay nagbibigay-daan sa scalable fuel loading depende sa partikular na gawain, na nagbibigay ng flexibility sa paggamit ng drone.

Walang mawawala

Sa paggawa ng borazan granules, ang nanostructuring technology ay ginamit upang makakuha ng hydride nanoparticle na may sukat na 4-6 nm (30 beses na mas maliit kaysa sa laki ng butil ng buhangin, tulad ng kaso sa Cella), at ito ay nag-ambag sa isang mataas na ani ng hydrogen. Ang 1 g ng isang structured granule ay naglalabas ng higit sa 90–95% ng 1 litro ng hydrogen gas na may kahusayan.

Ngunit ano ang gagawin sa ginugol na kartutso, kung saan, pagkatapos ng pagkuha ng hydrogen mula sa hydride, maraming kapaki-pakinabang na materyal ang nananatili? Siyempre, walang sinuman ang magtapon ng tulad ng isang kartutso, at ang nalalabi na natitira dito - polyborazylene - ay nabawasan sa estado ng ammonia borane sa pamamagitan ng saturation na may hydrogen sa pagkakaroon ng isang espesyal na katalista, halimbawa, batay sa ruthenium. Mayroon nang isang teknolohiya ng pagbabagong-buhay, ayon sa kung saan ang lahat ay nangyayari sa isang "isang boiler" - mismo sa ginugol na kartutso, na ginagawang ligtas ang proseso at pinapasimple ang kadena ng produksyon.

Sa pagtatasa ng mga prospect para sa hydrogen bilang isang mapagkukunan ng enerhiya, higit na umaasa kami sa mga umiiral na teknolohiya para sa produksyon at aplikasyon nito. Gayunpaman, halos araw-araw ay may bagong nangyayari sa lugar na ito (na nagpapakita ng mabilis na pagdating ng "solid hydrogen"), at marahil ang ekonomiya ng hydrogen ay darating sa atin sa isang ganap na naiibang pagkukunwari.

Panimula

Ang mga pag-aaral ng Araw, mga bituin, interstellar space ay nagpapakita na ang pinakakaraniwang elemento ng Uniberso ay hydrogen (sa espasyo, sa anyo ng mainit na plasma, ito ay bumubuo ng 70% ng masa ng Araw at mga bituin).

Ayon sa ilang kalkulasyon, bawat segundo sa kalaliman ng Araw, humigit-kumulang 564 milyong tonelada ng hydrogen bilang resulta ng thermonuclear fusion ay nagiging 560 milyong tonelada ng helium, at 4 na milyong tonelada ng hydrogen ay nagiging malakas na radiation na napupunta sa kalawakan. Walang takot na ang Araw ay malapit nang maubusan ng mga reserbang hydrogen. Ito ay umiral sa bilyun-bilyong taon, at ang supply ng hydrogen sa loob nito ay sapat na upang magbigay ng parehong bilang ng mga taon ng pagkasunog.

Ang tao ay nakatira sa isang hydrogen-helium universe.

Samakatuwid, ang hydrogen ay may malaking interes sa amin.

Ang impluwensya at paggamit ng hydrogen ngayon ay napakahusay. Halos lahat ng kasalukuyang kilalang uri ng gasolina, maliban, siyempre, hydrogen, ay nagpaparumi sa kapaligiran. Sa mga lungsod ng ating bansa, ang landscaping ay nagaganap bawat taon, ngunit ito, tila, ay hindi sapat. Milyun-milyong mga bagong modelo ng kotse na ginagawa ngayon ay puno ng gasolina na naglalabas ng carbon dioxide (CO 2) at carbon monoxide (CO) na mga gas sa atmospera. Ang paglanghap ng ganoong hangin at patuloy na nasa ganoong kapaligiran ay isang napakalaking panganib sa kalusugan. Nagreresulta ito sa iba't ibang mga sakit, na marami sa mga ito ay halos hindi magamot, at higit pa kaya imposibleng gamutin ang mga ito habang patuloy na nasa isang kapaligiran na masasabing "nahawaan" ng mga gas na tambutso. Nais nating maging malusog, at siyempre, nais nating ang mga henerasyong susunod sa atin ay hindi magreklamo o magdusa mula sa patuloy na polusyon sa hangin, ngunit sa kabaligtaran, tandaan at tiwala sa kasabihan: "Ang araw, hangin at tubig ay ating matalik na kaibigan. ."

Samantala, hindi ko masasabi na ang mga salitang ito ay nagbibigay-katwiran sa kanilang sarili. Sa pangkalahatan, kailangan na nating ipikit ang ating mga mata sa tubig, dahil ngayon, kahit na partikular nating kunin ang ating lungsod, may mga kilalang katotohanan na ang maruming tubig ay dumadaloy mula sa mga gripo, at sa anumang kaso ay hindi mo ito dapat inumin.

Tulad ng para sa hangin, isang pantay na mahalagang isyu ang nasa agenda sa loob ng maraming taon na ngayon. At kung akala natin, kahit sa isang segundo, na ang lahat ng modernong makina ay tatakbo sa environment friendly na gasolina, na, siyempre, ay hydrogen, kung gayon ang ating planeta ay magsisimula sa isang landas na patungo sa isang ekolohikal na paraiso. Ngunit ang lahat ng ito ay mga pantasya at ideya, na, sa aming malaking pagsisisi, ay hindi magiging isang katotohanan.

Sa kabila ng katotohanan na ang ating mundo ay papalapit na sa isang krisis sa kapaligiran, lahat ng mga bansa, kahit na yaong mga nagpaparumi sa kapaligiran sa mas malaking lawak ng kanilang industriya (Germany, Japan, USA, at, nakalulungkot, Russia) ay hindi nagmamadaling mag-panic at magsimula. isang patakarang pang-emerhensiya para sa paglilinis nito.

Gaano man natin pinag-uusapan ang positibong epekto ng hydrogen, sa pagsasagawa, ito ay madalang na makikita. Ngunit gayon pa man, maraming mga proyekto ang binuo, at ang layunin ng aking trabaho ay hindi lamang pag-usapan ang tungkol sa pinakamagagandang gasolina, kundi pati na rin ang tungkol sa aplikasyon nito. Ang paksang ito ay napaka-kaugnay, dahil ngayon ang mga naninirahan sa hindi lamang ng ating bansa, ngunit ang buong mundo, ay nababahala tungkol sa problema ng ekolohiya at mga posibleng paraan upang malutas ang problemang ito.

Hydrogen sa Earth

Ang hydrogen ay isa sa pinakamaraming elemento sa Earth. Sa crust ng lupa, sa bawat 100 atoms, 17 ay hydrogen atoms. Ito ay humigit-kumulang 0.88% ng masa ng globo (kabilang ang atmospera, lithosphere at hydrosphere). Kung ating aalalahanin na ang tubig sa ibabaw ng mundo ay mas marami

1.5∙10 18 m 3 at na ang mass fraction ng hydrogen sa tubig ay 11.19%, nagiging malinaw na mayroong walang limitasyong dami ng mga hilaw na materyales para sa paggawa ng hydrogen sa Earth. Ang hydrogen ay kasama sa langis (10.9 - 13.8%), kahoy (6%), karbon (lignite - 5.5%), natural gas (25.13%). Ang hydrogen ay matatagpuan sa lahat ng mga organismo ng hayop at halaman. Ito ay matatagpuan din sa mga gas ng bulkan. Ang bulk ng hydrogen ay pumapasok sa atmospera bilang resulta ng mga biological na proseso. Kapag nabulok ang bilyun-bilyong tonelada ng mga nalalabi ng halaman sa ilalim ng anaerobic na kondisyon, isang malaking halaga ng hydrogen ang inilalabas sa hangin. Ang hydrogen na ito sa atmospera ay mabilis na nawawala at nagkakalat sa itaas na kapaligiran. Sa pagkakaroon ng maliit na masa, ang mga molekula ng hydrogen ay may mataas na rate ng diffusion motion (ito ay malapit sa pangalawang cosmic velocity) at, pagpasok sa itaas na mga layer ng atmospera, ay maaaring lumipad palayo sa kalawakan. Ang konsentrasyon ng hydrogen sa itaas na mga layer ng atmospera ay 1∙10 -4%.

Ano ang teknolohiya ng hydrogen?

Ang teknolohiya ng hydrogen ay tumutukoy sa isang hanay ng mga pang-industriya na pamamaraan at paraan para sa paggawa, pagdadala at pag-iimbak ng hydrogen, gayundin ang mga paraan at pamamaraan para sa ligtas na paggamit nito batay sa hindi mauubos na pinagmumulan ng mga hilaw na materyales at enerhiya.

Ano ang pang-akit ng teknolohiyang hydrogen at hydrogen?

Ang paglipat ng transportasyon, industriya, at pang-araw-araw na buhay sa hydrogen combustion ay ang paraan sa isang radikal na solusyon sa problema ng pagprotekta sa air basin mula sa polusyon ng carbon oxides, nitrogen, sulfur, at hydrocarbons.

Ang paglipat sa teknolohiya ng hydrogen at ang paggamit ng tubig bilang ang tanging pinagmumulan ng mga hilaw na materyales para sa produksyon ng hydrogen ay hindi maaaring baguhin hindi lamang ang balanse ng tubig ng planeta, kundi pati na rin ang balanse ng tubig ng mga indibidwal na rehiyon nito. Kaya, ang taunang pangangailangan sa enerhiya ng isang napaka-industriyalisadong bansa gaya ng FRG ay maaaring ibigay ng hydrogen na nakuha mula sa ganoong dami ng tubig na tumutugma sa 1.5% ng average na daloy ng Rhine River (2180 liters ng tubig ay nagbibigay ng 1 daliri sa anyo ng H 2). Napansin namin sa pagdaan na ang isa sa mga makikinang na haka-haka ng mahusay na manunulat ng science fiction na si Jules Verne ay nagiging totoo sa harap ng aming mga mata, na, sa pamamagitan ng bibig ng bayani ng rum na "Mysterious Island" (Kabanata XVII), ay nagpahayag: "Ang tubig ay ang karbon ng mga darating na siglo."

Ang hydrogen na nakuha mula sa tubig ay isa sa pinakamayaman sa enerhiya na mga carrier ng enerhiya. Pagkatapos ng lahat, ang calorific value ng 1 kg ng H 2 ay (sa pinakamababang limitasyon) 120 MJ/kg, habang ang calorific value ng gasolina o ang pinakamahusay na hydrocarbon aviation fuel ay 46-50 MJ/kg, i.e. 2.5 beses na mas mababa sa 1 tonelada ng hydrogen ang katumbas ng enerhiya nito na katumbas ng 4.1 tf, bukod dito, ang hydrogen ay isang lubos na nababagong gasolina.

Upang makaipon ng mga fossil fuel sa ating planeta, milyon-milyong taon ang kailangan, at upang makakuha ng tubig mula sa tubig sa cycle ng pagkuha at paggamit ng hydrogen, mga araw, linggo, at kung minsan ay kailangan ang mga oras at minuto.

Ngunit ang hydrogen bilang isang panggatong at kemikal na hilaw na materyal ay may maraming iba pang mahahalagang katangian. Ang versatility ng hydrogen ay nakasalalay sa katotohanan na maaari nitong palitan ang anumang uri ng gasolina sa iba't ibang larangan ng enerhiya, transportasyon, industriya, at sa pang-araw-araw na buhay. Pinapalitan nito ang gasolina sa mga makina ng sasakyan, kerosene sa mga jet engine ng sasakyang panghimpapawid, acetylene sa mga proseso ng welding at pagputol ng metal, natural na gas para sa domestic at iba pang mga layunin, methane sa mga fuel cell, coke sa mga prosesong metalurhiko (direktang pagbabawas ng mga ores), hydrocarbons sa isang bilang ng mga proseso ng microbiological. Ang hydrogen ay madaling dinadala sa pamamagitan ng mga tubo at ipinamahagi sa maliliit na mamimili, maaari itong makuha at maiimbak sa anumang dami. Kasabay nito, ang hydrogen ay isang hilaw na materyal para sa isang bilang ng mga mahahalagang synthesis ng kemikal (ammonia, methanol, hydrazine), para sa paggawa ng mga sintetikong hydrocarbon.

Paano at mula sa kung ano ang kasalukuyang ginawa ng hydrogen?

Ang mga modernong technologist ay mayroong daan-daang teknikal na pamamaraan para sa paggawa ng hydrogen fuel, hydrocarbon gas, liquid hydrocarbons, at tubig. Ang pagpili ng isa o ibang paraan ay idinidikta ng mga pagsasaalang-alang sa ekonomiya, ang pagkakaroon ng naaangkop na mga hilaw na materyales at mga mapagkukunan ng enerhiya. Maaaring may iba't ibang sitwasyon sa iba't ibang bansa. Halimbawa, sa mga bansa kung saan may murang sobrang kuryente na nabuo sa mga hydroelectric power plant, ang hydrogen ay maaaring makuha sa pamamagitan ng electrolysis ng tubig (Norway); kung saan maraming solid fuel at mahal ang hydrocarbons, maaaring makuha ang hydrogen sa pamamagitan ng gasification ng solid fuel (China); kung saan mura ang langis, maaaring makuha ang hydrogen mula sa mga likidong hydrocarbon (Middle East). Gayunpaman, karamihan sa hydrogen ay kasalukuyang ginawa mula sa mga hydrocarbon gas sa pamamagitan ng conversion ng methane at mga homologue nito (USA, Russia).

Sa panahon ng conversion ng methane na may water vapor, carbon dioxide, oxygen at carbon monoxide na may water vapor, ang mga sumusunod na catalytic reactions ay nagaganap. Isaalang-alang natin ang proseso ng pagkuha ng hydrogen sa pamamagitan ng conversion ng natural gas (methane).

Ang produksyon ng hydrogen ay isinasagawa sa tatlong yugto. Ang unang yugto ay ang conversion ng methane sa isang tube furnace:

CH 4 + H 2 O \u003d CO + 3H 2 - 206.4 kJ / mol

CH 4 + CO 2 \u003d 2CO + 2H 2 - 248.3 kJ / mol.

Ang ikalawang yugto ay nauugnay sa karagdagang conversion ng natitirang mitein ng unang yugto na may atmospheric oxygen at ang pagpapakilala ng nitrogen sa pinaghalong gas, kung ang hydrogen ay ginagamit para sa synthesis ng ammonia. (Kung ang purong hydrogen ay nakuha, ang pangalawang yugto ay maaaring hindi umiiral sa prinsipyo).

CH 4 + 0.5O 2 \u003d CO + 2H 2 + 35.6 kJ / mol.

At sa wakas, ang ikatlong yugto ay ang conversion ng carbon monoxide na may singaw ng tubig:

CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2 + 41.0 kJ / mol.

Ang lahat ng mga yugtong ito ay nangangailangan ng singaw ng tubig, at ang unang yugto ay nangangailangan ng maraming init, kaya ang proseso sa mga tuntunin ng teknolohiya ng enerhiya ay isinasagawa sa paraang ang mga hurno ng tubo ay pinainit mula sa labas ng methane na sinusunog sa mga hurno, at ang natitirang init ng tambutso ay ginagamit upang makagawa ng singaw ng tubig.

Isaalang-alang natin kung paano ito nangyayari sa mga kondisyong pang-industriya (Scheme 1). Ang natural na gas, na naglalaman ng pangunahing methane, ay na-pre-purified mula sa sulfur, na isang lason para sa conversion catalyst, pinainit sa temperatura na 350 - 370 o C at halo-halong tubig na singaw sa presyon na 4.15 - 4.2 MPa sa ratio ng dami ng singaw: gas = 3.0: 4.0. Ang presyon ng gas sa harap ng pugon ng tubo, ang eksaktong ratio ng singaw: ang gas ay pinananatili ng mga awtomatikong regulator.

Ang nagresultang gas-vapor mixture sa 350 - 370 o C ay pumapasok sa heater, kung saan ito ay pinainit sa 510 - 525 o C dahil sa mga flue gas. Pagkatapos ang gas-vapor mixture ay ipinadala sa unang yugto ng methane conversion - sa isang tubo pugon, kung saan ito ay pantay na ibinahagi sa patayong mga tubo ng reaksyon (walo). Ang temperatura ng na-convert na gas sa exit mula sa reaction tubes ay umabot sa 790 - 820 o C. Ang natitirang nilalaman ng methane pagkatapos ng tube furnace ay 9 - 11% (vol.). Ang mga tubo ay puno ng katalista.

Mula ngayon, ang mga automaker ay nagsasalita lamang tungkol sa pag-unlad ng hydrogen. Ano ang hydrogen? Isaalang-alang natin ito nang mas detalyado.

Ang hydrogen ay ang unang elemento ng chemical table, ang atomic weight nito ay 1. Isa ito sa pinakakaraniwang substance sa uniberso, halimbawa, sa 100 atoms na bumubuo sa ating planeta 17 ay hydrogen.

Ang hydrogen ay ang gasolina ng hinaharap. Ito ay may maraming mga pakinabang sa iba pang mga uri ng gasolina at may mahusay na mga prospect na palitan ito. Maaari itong magamit sa ganap na lahat ng mga sangay ng modernong produksyon at transportasyon, kahit na ang gas kung saan niluto ang pagkain ay madaling mapalitan ng hydrogen nang walang anumang pagbabago.

Bakit hindi pa malawakang pinagtibay ang hydrogen sa ngayon? Ang isa sa mga problema ay nakasalalay sa mga teknolohiya para sa paggawa nito. Marahil ang tanging epektibong paraan upang makuha ito sa ngayon ay ang electrolytic method - pagkuha mula sa isang substance sa pamamagitan ng pagkilos ng isang malakas na electric current. Ngunit sa ngayon, karamihan sa kuryente ay nabuo sa mga thermal power plant, at samakatuwid ang tanong ay lumitaw: "Ang laro ba ay nagkakahalaga ng kandila?". Ngunit ang pagpapakilala ng atomic energy, hangin at solar energy sa paggawa ng kuryente ay malamang na magwawasto sa mga problemang ito.

Ang sangkap na ito ay matatagpuan sa halos lahat ng mga sangkap, ngunit higit sa lahat ito ay nasa tubig. Gaya ng sinabi ng manunulat ng science fiction na si Jules Verne: "Ang tubig ay ang karbon ng hinaharap na mga panahon." Ang pahayag na ito ay maaaring maiugnay sa kategorya ng mga hula. Mayroong higit pa sa "uling" na ito sa ibabaw kaysa sa anupaman, kaya bibigyan tayo ng hydrogen sa loob ng maraming taon na darating.

Isang bagay lamang ang masasabi tungkol sa kadalisayan ng ekolohiya ng hydrogen: sa panahon ng pagkasunog nito at mga reaksyon sa mga cell ng gasolina, ang tubig ay nabuo at walang iba kundi tubig.

Ang fuel cell ay marahil ang pinaka mahusay na paraan upang makabuo ng enerhiya mula sa hydrogen. Gumagana ito sa prinsipyo ng isang baterya: mayroong dalawang electrodes sa fuel cell, gumagalaw ang hydrogen sa pagitan nila, nangyayari ang isang kemikal na reaksyon, lumilitaw ang isang electric current sa mga electrodes, at ang sangkap ay nagiging tubig.

Pag-usapan natin ang paggamit ng hydrogen sa mga kotse. Ang ideya ng pagpapalit ng ordinaryong maingay at mausok na gasolina na may ganap na purong gas ay lumitaw maraming taon na ang nakalilipas, kapwa sa Europa at sa USSR. Ngunit ang mga pagpapaunlad sa lugar na ito ay isinagawa na may iba't ibang antas ng tagumpay. At ngayon ang rurok ng pagnanais ng mga automaker na makakuha ng kalayaan mula sa langis ay dumating na. Ang bawat kumpanya na may paggalang sa sarili ay may mga pag-unlad sa lugar na ito.

Ang hydrogen sa isang kotse ay maaaring gamitin sa dalawang paraan: alinman sa sinunog sa isang panloob na combustion engine, o ginagamit sa mga fuel cell. Karamihan sa mga bagong konseptong kotse ay gumagamit ng fuel cell na teknolohiya. Ngunit ang mga kumpanya tulad ng Mazda at BMW ay napunta sa ibang paraan, at para sa magandang dahilan.

Ang fuel cell na sasakyan ay isang simple at lubos na maaasahang sistema, ngunit pinipigilan ng imprastraktura ang malawakang paggamit. Halimbawa, kung bibili ka ng fuel cell car at gagamitin mo ito sa ating bansa, kailangan mong pumunta sa Germany para mag-fill up. At ang mga inhinyero ng BMW ay nagpunta sa ibang paraan. Nagtayo sila ng kotse na gumagamit ng hydrogen bilang gasolina, at ang kotseng ito ay maaaring gumamit ng parehong gasolina at hydrogen, tulad ng maraming modernong mga kotse na nilagyan ng gas-gasoline system. Kaya, kung kahit isang istasyon ng gas na nagbebenta ng naturang gasolina ang lumitaw sa iyong lungsod, maaari kang ligtas na makabili ng hydrogen BMW Hydrogen 7.

Ang isa pang problema sa pagpapakilala ng hydrogen ay ang paraan ng pag-iimbak nito. Ang buong kahirapan ay nakasalalay sa katotohanan na ang hydrogen atom ay ang pinakamaliit na sukat sa talahanayan ng kemikal, na nangangahulugang maaari itong tumagos sa halos anumang sangkap. Nangangahulugan ito na kahit na ang pinakamakapal na pader na bakal ay dahan-dahan ngunit tiyak na dadaan dito. Ang problemang ito ay nalutas na ngayon ng mga chemist.

Ang isa pang sagabal ay ang tangke mismo. Ang 10 kg ng hydrogen ay maaaring palitan ang 40 kg ng gasolina, ngunit ang katotohanan ay, 10 kg ng sangkap ay tumatagal ng isang dami ng 8000 litro! At ito ay isang buong Olympic pool! Upang mabawasan ang dami ng gas, dapat itong tunawin, at ang tunaw na hydrogen ay dapat na ligtas at maginhawang nakaimbak. Ang mga tangke ng mga sasakyang hydrogen ngayon ay tumitimbang ng humigit-kumulang 120kg, halos dalawang beses ang laki ng mga karaniwang tangke. Ngunit ang problemang ito ay malulutas sa lalong madaling panahon.

Ang mga pakinabang ng hydrogen fuel ay mas malaki kaysa sa mga disadvantages. Ang hydrogen ay nasusunog nang mas mahusay, walang nakakapinsalang emisyon, hindi gumagawa ng soot, at ito ay makabuluhang pinatataas ang buhay ng mga kotse. Ang hydrogen ay isang madaling renewable fuel, kaya ang kalikasan ay makakatanggap ng kaunti o walang pinsala.

Ang pangunahing hadlang sa teknolohiya ng hydrogen ay imprastraktura. Napakakaunting mga istasyon ng gas sa mundo ang kasalukuyang handa na punan ang isang kotse ng hydrogen, kahit na ang produksyon ng mga hydrogen na sasakyan ay ginagawa na ng Honda at ang BMW ay naghahanda para sa produksyon. Sa mga bansa ng dating Unyong Sobyet, ang isa ay hindi maaaring mangarap ng isang hydrogen na kotse sa lahat. Bago ang pagdating ng mga istasyon ng gasolina ng hydrogen, aabutin ito ng higit sa isang taon, at maaaring isang dosenang taon. Ito ay nananatiling makikita kapag tayo, kasama ang buong mundo, ay magsisimulang iligtas ang planeta mula sa isang ekolohikal na sakuna.

Ang mga siyentipikong Ruso ay nakabuo ng isang bagong gasolina na 100 beses na mas mura kaysa sa diesel fuel, mas mahusay at mas madaling makagawa... Sa palagay mo ba ay may natuwa tungkol dito? Walang nangyari! Ang mga ministro ng Moscow ay naghahabol sa hangin sa paligid ng kanilang mga opisina sa loob ng 3 taon na - tila iniisip pa rin nila kung paano pinakamahusay na ipatupad ang direktang utos sa pagpapatupad na natanggap nila para sa pagpapatupad. At ang mga nagbigay ng utos na ito, ay lumalabas din na hindi interesado sa mabilis na pagpapatupad nito, dahil. huwag pigilan ang mga ministro na isabotahe nang walang parusa ang solusyon sa mahahalagang gawain para sa Russia at sa buong mundo. Kaya isipin ngayon: para kanino talaga nagtatrabaho ang mga ministrong ito? Ang Lavochkin ay nakabuo ng isang panimula na bagong uri ng gasolina batay sa nakabalangkas na tubig. Ngunit lumalabas na ang mga hari ngayon ay hindi nangangailangan ng kanilang imbensyon! Pinipigilan pa nito ang mga ito sa pagmamaneho sa amin patungo sa kumpletong pagkaubos ng mga hydrocarbon fuel at ekolohikal na sakuna sa dating magandang planetang Earth...