Водород как топливо будущего Приложение1


Скачать 55.29 Kb.
НазваниеВодород как топливо будущего Приложение1
Дата публикации01.09.2013
Размер55.29 Kb.
ТипДокументы
referatdb.ru > Физика > Документы
Водород как топливо будущего Приложение1

Как предсказывают многие эксперты в области энергетики, топливо будущего уже найдено. Это водород.

По большому счету, есть два пути использования водорода в качестве топлива на автомобилях.

Первый путь - это использование водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Но, несмотря на то, что до сих пор продолжаются эксперименты в этом направлении и уже достигнуты определенные успехи, я не считаю что это правильный путь. При сжигани водорода в цилиндрах поршневого двигателя, добиться полного отсутствия токсичных выхлопов невозможно - мешают попутные реакции других компонентов атмосферного воздуха.

К тому же, теплотворная способность водорода заметно меньше чем у бензина, дизельного топлива и даже метана, что заметно снижает отдачу двигателей и требует повышенного расхода водорода.

Второй путь - это использовании водорода для питания топливных элементов , что на мой взгляд, гораздо более перспективно.

Основная проблема, которую предстоит решить конструкторам, заключается в том, что плотность водорода в тысячи раз раз меньше, чем у бензина, поэтому количества водорода даже под давлением 250-350 атм в тяжелых толстостенных баллонах совершенно недостаточно для нормального пробега на одной заправке.

К тому же, теплотворная способность водорода заметно меньше чем у бензина, дизельного топлива и даже метана, что заметно снижает отдачу двигателей и требует повышенного расхода водорода.

Конечно, можно было бы увеличить количество водорода на борту, будь он в сжиженном виде. Но как хранить газ, который сжижается при температуре 20° по Кельвину? Даже в криогенных баках снабженных теплоизоляцией, эквивалентных 9 метровому слою пенополистирена, температура водорода, которая должна составлять -253°С поднимается на несколько градусов в сутки.

При стоянке водород приходится стравливать из бака и сжигать с помощью специального приспособления. Ведь в закрытом помещении водород, смешиваясь с воздухом в определенной пропорции, образует крайне взрывоопасный гремучий газ.

Впрочем, сейчас успешно ведутся эксперименты с металлогидридными баками, в которых водород хранится в межатомных промежутках кристаллической структуры металла, чем достигается неплохая плотность упаковки и безопасность хранения. Такие системы хранения водорода на автомобиле теоретически известны давно, но желаемых параметров (ёмкость, цена, затраты энергии на подогрев, необходимый для извлечения водорода) исследователи во всём мире пока так и не достигли.

Возможно, прорыв в этом направлении совершит союз GM и американской Национальной лабораторией Сандия (Sandia National Laboratories) по разработке и испытаниям гидридных ёмкостей для хранения водорода.

К тому же, на сегодня успешно ведутся эксперименты с еще более перспективными нано-хранилищами, где водород впитывается в губку из мельчайших волокон композитного материала.

Так что, может в самом ближайшем будущем машина с водородным двичателем перестанет быть экзотикой.

Однако, все не так просто. Весь водород, который сейчас добывается в мире, не сможет покрыть и сотой доли потребности. И в одно мгновение ситуацию в мировой энергетике не изменить - на это нужны десятилетия совместной работы всех стран.

Поэтому, вероятнее всего, потребуется некий «переходный период», во время которого будут заправлять и автомобили с водородными ДВС и электромобили на топливных элементах обычным жидким топливом. А из него уже добывать водород, разлагая водорододосодержащюю жидкость или газ прямо на борту автомобиля.

Некоторые фирмы, в том числе и GM, экспериментируют с бензиновыми реформерами. Но, в отличии от метанола, который лучше всего для этого подходит, для реформинга бензина необходим продукт только самой высшей очистки - со столь низким содержанием серы, которого очень трудно добиться.

Вдобавок, экологические показатели электромобилей на топливных элементах с бензиновыми реформерами близки к тем же показателям автомобилей с гибридными силовыми установками. Но пока не разовьется инфраструктура водородных заправок, видимо все же придется использовать бензин.

Для водородных же заправок, в переходный период, водород, скорее всего, станут добывать путем переработки природного газа метана.

В последние годы активно обсуждается возможность замены ископаемых источников энергии на водородное топливо. На протяжении нескольких столетий источником энергии служило углеводородное ископаемое сырье. Станции на угле, газе и жидком топливе в мировом масштабе производят 2/3 электричества. Эти же виды топлива преобладают на транспорте.

Первые промышленные гидроэлектростанции появились в Германии и в Англии в 1876-81 годах, в то время как атомные электростанции начали 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, а также строительство электростанций на биомассе. 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 глобальное потепление. Все это означает, что поиск реальных альтернатив углеводородным топливам является исключительно актуальной проблемой.

Водородное топливо - энергетика будущего?

В настоящее время многие специалисты в области энергетики, политики, журналисты и активисты общественных движений в защиту среды обитания отдают предпочтение водородному топливу.

По состоянию на 2005 год объем мирового производства водорода составлял 50 млн. тонн. К настоящему времени он равен 55-60 млн. тонн. Водород в основном применяют для производства азотных удобрений и для превращения низкокачественных видов сырой нефти в моторное топливо. Сжиженный водород используют для получения сверхнизких температур и в качестве горючего для криогенных ракетных двигателей. Постоянно ведутся исследования, призванные более широко внедрить использование водородное топливо в качестве замены бензину.

Так например, в конце 2007 года Университет Пенсильвании объявил, что разработал технологию по производству водородного топлива из пищевых отходов. Новая технология производства водородного топлива теоретически может привести к массовому переходу автомобилей на водородное топливо.

У водорода есть множество очевидных достоинств. Водород полностью сгорает в кислороде, выделяя большое количество энергии и оставляя после себя только водяной пар. Его легко транспортировать по трубопроводам практически на любые расстояния, тем более, что он не ядовит (хотя и взрывоопасен) и не обладает коррозирующим действием. Запасы водорода (как компонента воды) практически неограниченны и более или менее равномерно распределены по всем континентам. Водород представляется идеальным горючим для относительно маломощных и в то же время многочисленных силовых установок, размещенных на подвижных платформах - прежде всего для автомобильных и авиационных двигателей.

Однако при всех этих несомненных преимуществах водорода его массовое использование в качестве топлива будет сопряжено со множеством сложнейших проблем. Их решение потребует очень крупных средств, которые придется затратить как на разработку высокоэффективных технологий получения и утилизации водорода, так и на создание инфраструктуры для его промышленного производства, доставки, хранения и распределения. Эти средства неизбежно придется отбирать у других насущно важных проектов, что потребует немалой политической воли и готовности принимать рискованные решения.

Похожие рефераты:

Энергетические источники будущего
Если в будущем удастся осуществить управляемую термоядерную реакцию, т е синтез ядер гелия из водорода, то топливо (водород, получаемый...
Классный час «Экономия и бережливость в нашей жизни»
Основными источниками энергии в мире являются ископаемое топливо, падающая вода и атомные ядра. Топливо можно сжигать, высвобождая...
Классный час по теме : «Экономия и бережливость в нашей жизни.»
Основными источниками энергии в мире являются ископаемое топливо, падающая вода и атомные ядра. Топливо можно сжигать, высвобождая...
«Водород. Кислоты. Соли» Урок-зачет
После изучения темы: «Водород. Кислоты. Соли»можно провести такой урок. Цель урока: обобщение и проверка знаний; развитие организационных,...
Государственный стандарт республики казахстан
Настоящий стандарт распространяется на дизельное топливо евро, предназначенное для дизельных двигателей (далее – топливо), в соответствии...
Исследовательская работа на тему: «сухие листья как источник тепловой энергии»
Использование опавших осенних листьев как местное топливо для обогрева помещения частного сектора
Ход конференции
Топливо можно сжигать, высвобождая энергию, на которой движутся автомобили, самолеты и ракеты. Электрическая энергия питает приборы,...
Лышко Г. П. Топливо, смазочные материалы и технические жидкости
Вопросы к зачету по дисциплине «Топливо, смазочные материалы и технические жидкости» для студентов 3 курса
Педагогическое общение преподавателей и студентов в условиях ксо...
Тема: Педагогическое общение преподавателей и студентов в условиях ксо как условие саморазвития личности будущего специалиста
Краткая информация о характеристиках проектируемого объекта
В качестве сырья установки может использоваться природный газ (ПГ) или сжиженный нефтяной газ (снг). В качестве топлива печи риформинга...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза