tehnologia hidrogenului - produce re, utilizare hydrogen technology

8/2/2019 Tehnologia Hidrogenului - Produce Re, Utilizare Hydrogen Technology

1/11


2/11

Introducere

Tehnologiile pe baz de hidrogen sunt tehnologii care se refer la producerea i utilizarea

hidrogenului. Tehnologii pe baz de hidrogen sunt aplicabile pentru multe utilizri.Unele tehnologii pe baz de hidrogen sunt neutre de carbon i ar putea avea un rol important n prevenireaschimbrilor climatice i a unei economii pe baz de hidrogen posibil n viitor.

Hidrogenul nu este n sine o surs de energie, deoarece nu este natural ca un combustibil. Este, ns privitca un mediu ideal de stocare a energiei, din cauza uurinei cu care puterea electrica poate transforma apa nhidrogen i a componentelor sale de oxigen prin electroliza.

Atomul de hidrogen

2


3/11

Producerea hidrogenului

Producerea hidrogenului este metoda industriala pentru generarea de hidrogen. n prezent,tehnologia dominant pentru producia direct este reformarea cu abur de la hidrocarburi. Hidrogenul esteprodus, de asemenea, ca un produs secundar al altor procese gestionate pe baz de hidrogen. Multe altemetode sunt cunoscute, inclusiv electroliz i termoliza. Descoperirea si dezvoltarea de metode mai puincostisitoare de producie a hidrogenului n vrac este relevant pentru instituirea unei economii a hidrogenului.

n prezent, exist mai multe modaliti practice de a produce hidrogen ntr-un procesindustrial din surse regenerabile. Una este de a folosi gazul depozitat pentru a produce hidrogen ntr-oreformare cu abur, iar cellalt este de a utiliza energie regenerabil pentru a produce hidrogen dinelectroliza. Combustibililul pe baz de hidrogen, atunci cnd este produs din surse regenerabile de energieprecum vntul sau energia solara, este considerat un combustibil regenerabil.

Instalatie tehnica de hidrogen

Electroliza si termoanaliza hidrogenului

3


4/11


5/11

Cei mai muli oameni tiu c hidrogenul lichid a avut rolul de combustibil n toate

misiunile spaiale pn n prezent. Ceea ce majoritatea oamenilor nu realizeaza, este faptul c pe modulullunar al misiunii spatiale Apollo 11, celulele de combustie pe baz de hidrogen au fost utilizate pentrualimentarea aparaturii electronice n interiorul navei spaiale. Celulele de combustibie au utilizat hidrogen ioxigen lichid pentru a crea energie electric i ap, de asemenea au servit pentru producerea apei potabilepentru echipaj i ca lichid de rcire pentru componentele electronice critice.

B. Industria automobilelorCentralele electrice echipate pe aceste vehicule convertesc energia chimic pe baz de

hidrogen n energie mecanic, fie prin ardere pe baz de hidrogen ntr-un motor cu combustie intern, sauprin reacia hidrogenului cu oxigenul ntr-o celul de combustibil pentru a rula motoare electrice. Utilizareape scar larg a hidrogenului pentru alimentarea in transport este un element-cheie al unei economii propuse

pe baz de hidrogen.Companii cum ar fi BMW si Honda sunt n curs de dezvoltare de maini care ruleaz pebaz de hidrogen, hidrogenul fiind cel mai mic element cunoscut oamenilor de tiin i disponibil prin maimulte procese, cum ar fi obtinerea lui din ap sau alge. Una dintre problemele majore, sunt costurile. Deexemplu, Ford Motor Co, a decis s renunte la cercetarile pe baz de hidrogen n favoarea masinilorelectrice n ideea de a diminua consumul de combustibili fosili. In mod similar, echipa francez Renault-Nissan a anuntat in 2009 ca anuleaza productia de automobile pe baz de hydrogen. n octombrie 2009,directorul General Motors, Fritz Henderson, a remarcat faptul c GM a redus programul su pe baz dehidrogen, deoarece costul de a construi mainile cu hidrogen a fost prea mari . "Este nc un mod de departede comercializare", a spus el. nsa in martie 2010, General Motors a declarat c nu a abandonat tehnologiacelulelor de combustibil i este n continuare in program introducerea vehiculelor pe baz de hidrogen

pentru clienii pn n 2015.Cele mai multe autovehicule pe baz de hidrogen sunt n prezent disponibilenumai ca modele demonstrative, n numr limitat i nu sunt nc gata pentru utilizare a publicului larg.Numrul estimat de automobile pe baz de hidrogen n Statele Unite, a fost de 200, din octombrie 2009, incea mai mare parte din California. Unele ci posibile de a crea hidrogen pentru autoturisme include folosirea"bio masei", care se poate obtine din deeurile animale.

5


6/11

Cu mici modificri, motoarele cu ardere intern pot fi adaptate pentru a utiliza hidrogenlichid drept combustibil. BMW H2R ("Hydrogen Record Car") cu o putere de 210kW (232CP) a atins300km/h. Hydrogen 7 al aceleiasi firme este construit cu un motor de 260 kW, 229 km/h i 0 - 100km/h in9.5 sec. Cu posibilitate dubl de alimentare benzin i hidrogen. Acest lucru s-a realizat prin montarea unuirezervor de hidrogen lichid ceea ce a redus capacitatea compartimentului de bagaje de la 500 la 250 l.

Hidrogenul nmagazinat permite o autonomie de 200km, dar la neutilizare n decurs de 9 zile se reduce la ocantitate suficient pentru parcurgerea a 20 km. Mazda a echipat modelul su RX-8 cu motor Wankel(piston rotativ) ce funcioneaz cu combustibil hibrid benzin sau hidrogen dezvoltnd 184 kW (255 hp).

n 2008, Hyundai a anunat intenia de a produce 500 de vehicule pn n 2010 i snceap producia n mas a vehiculelor sale n 2012. La nceputul lui 2009, Daimler a anuntat planurile de aincepe productia de vehicule n 2009, cu scopul de a atinge 100.000 de vehicule n 2012-2013. In 2009,Nissan a inceput testarea unui nou vehicul n Japonia. In septembrie 2009, Daimler, Ford, General Motors,Honda, Hyundai, Kia, Renault, Nissan i Toyota au emis o declaraie comun cu privire la angajamentul lorde a dezvolta n continuare i a lansa vehicule electrice pe baza de celule de combustie ct mai devreme n2015. (Pilele de combustie sunt dispozitive de conversie electrochimic ce produc energiei electricutiliznd drept combustibil hidrogen, metan, methanol, solutie de glucoz, iar ca oxidant oxigen, clor, bioxid

de clor, peroxid de hidrogen etc.)

C. Gaz pentru scufundare la mare adncimePrimele ncercri de utilizare a hidrogenului n scufundare, ca nlocuitor al azotului i

heliului, au fost efectuate de Marina Militar Suedez. n anul 1945, inginerul suedez Arne Zetterstrm ainvestigat pentru prima dat posibilitile de folosire a amestecului hidrogen-oxigen (HIDROX) nscufundare. Acesta a efectuat o scufundare la 156 m adncime n Marea Baltic. Din pcate, Zetterstrmmoare ntr-un accident, pe timpul revenirii la presiunea atmosferic, datorat unei avarii la vinciul de ridicare.

Dup acest eveniment tragic, problema utilizrii hidrogenului n scufundare a rmas nsuspensie muli ani. Abia n anul 1968, francezii de la Comex S.A. reiau ideea iniiind programul HYDRA,care a culminat n anul 1992 cu experimentul uman HYDRA X la 701 m adncime. Amestecul respirator

utilizat a fost un amestec ternar numit HIDRELIOX compus din hidrogen (29%)-heliu (76%)-oxigen(0,6%).

Principalele motive pentru care s-a impus ca necesar utilizarea hidrogenului n realizareaamestecurilor respiratorii destinate tehnologiilor de scufundare sunt: hidrogenul este un gaz uor, se gsete din abunden n natur, are capacitatea de a dilua oxigenul pentru a-l face respirabil n doze convenabile.

6


7/11


8/11

G. Materie prim n procesul de hidrogenareCrbune - exist dou procedee mai cunoscute n care prin hidrogenarea crbunelui se

obin hidrocarburi:- Procedeul Bergius-Pier

Din crbune amestecat cu ulei greu la 300bari 450500 C, cu adugare de hidrogen, n

cuptoare speciale rezult uleiuri grele, medii i benzin.- Procedeul Fischer-TropschDin gazul de sintez (CO/H2) n prezena catalizatorului de cobalt sau fier la 20 - 40 bar

i 200C - 350C rezult uleiuri i benzin. Aceste procedee devin competitive la un pre al petrolului depeste 50-60$ pe baril. Actualmente n Africa de Sud o mare parte din combustibil este asigurat pe aceastcale. La fel n SUA i China exist astfel de instalaii. Aceste procedee contribuie intens la emisia de CO2.

H. GrsimiPrin hidrogenare, n uleiurile vegetale, se satureaz legturile duble din moleculele

acizilor grai cu hidrogen. Procesul are loc n prezena catalizatorului din nichel la 120-180 C i o presiunede 6-7bar. Moleculele rezultate au un punct de topire mai nalt i ca urmare produsul rezultat (margarina)

devine consistent la temperatura camerei.

I. Material sinteticPrin hidrogenare materialele sintetice se sparg n componente mai mici rezultnd

produse gazoase i lichide uleioase. n acest scop materialele sintetice se mrunesc, se spal i la 500C, sub presiune, cu ajutorul hidrogenului vor fi transformate. Gazele rezultate vor putea fi utilizate cai combustibil, cu meniunea c vor rezulta mai puine reziduuri toxice dect n cazul arderii directe adeeurilor.

J. Agent de rcireDatorit capacitii termice mari, hidrogenul este utilizat n centrale i instalaii

industriale ca agent de rcire. De obicei se utilizeaz H2 n cazurile n care nu se poate apela la lichide.Avantajul capacitii mari se evideniaz n cazurile cnd viteza de circulaie a gazului se cere a fi redussau nul. Deoarece hidrogenul prezint i o bun conductibilitate termic, se pot utiliza cureni de hidrogenpentru transportul cldurii n rezervoare mari. n astfel de aplicaii hidrogenul apr instalaiile desupranclzire i mrete eficiena.

K. CriogenieHidrogenul lichid avnd o capacitate termic foarte mare se poate utiliza ca agent de

rcire pentru temperaturi foarte mici necesare n cazul supraconductorilor, a distilrii criogenice, conservriicelulelori organelor, interveniilor chirurgicale criogenice. Hidrogenul lichid poate absorbi mari canritide cldur nainte ca s se observe o variaie semnificativ de temperatur rezultnd o stabilitate mare chiari la oscilaii mari ale temperaturii exterioare.

L. Combustibil n centrale nucleare de fuziuneIn proiectul JET cu ajutorul camerei toroidale Tokamak s-a realizat la 9 noiembrie 1991

prima reacie de fuziune cu un amestec de 86:14 deuterium-tritium, iar n anul 1998 s-a atins un Q=0,7 la unvrf de 16MW pe o durat mai scurt de o secund. ITER constituie un proiect mai evoluat care a fost lansatn 21 moiembrie 2006 cu semnarea tratatului de colaborare ntre 7 state industriale pentru realizare primului

8


9/11

reactor de test n Cadarache. Acest reactor este proiectat s produc 500MW pe o durat continu de 500secunde arznd un amestec de circa 0.5g D + T n spaiul de ~840 m3 al camerei reactorului. Primelerezultate sunt ateptate pentru anul 2016. Continuare acestui proiect n caz de success va fi un reactor de3000-4000MW.

M. Combustibil pentru avioane cu reacien tehnica aeronautic primul motor cu reactie construit de firma Heinkel HeS 1 n 1937 a funcionat avnd ca i combustibil hidrogen. Actuelmente sunt dezvoltate motoare cu reacie ce potfunciona pe baz de hidrogen, dar deocamdat nu sunt n exploatare datorit masei mari a rezervoarelor ceintr n contradicie cu necesitile privind greutatea proprie a avioanelor. n anul 1988 avionul TU 156variant a TU 154, avnd toate cele trei motoare modificate, a zburat cu success pe alimentare cu hidrogenstocat sub stare de agregare lichid. Airbus are un proiect de construcie Cryoplane cu participarea a 36firme pentru a evalua posibilitatea realizrii unui avion cu hidrogen lichid.

Alte utilizari: Hidrogenul este utilizat n procesul Haber pentru fixarea azotului atmosferic, nproducia de metanol, i n hidrogenarea grsimilor i uleiurilor. Este de asemenea important n temperatur

sczut pentru cercetare. Acesta poate fi lichefiat sub presiune i rcit, atunci cnd presiunea este eliberata,are loc evaporarea rapida i o parte din hidrogen se solidific.

Hidrogenul este sigur pentru a se potrivi nevoilor n generare a energiei electrice dinaceast nou misiune. Unele dintre aceste noi tehnologii cu celule de combustibil ar putea face chiar idrumul su n sectorul comercial. Va trebui doar s ateptm i s vedem ce ne rezerv viitorul.

Bibliografie

9


10/11

http://www.h2-economy.com/h2-space-travel.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_production#Electrolysis_and_thermolysishttp://ro.wikipedia.org/wiki/Utilizarea_hidrogenului#Gr.C4.83simi

http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_vehiclehttp://www.hydrogencarsnow.com/http://www.nature.com/news/2010/100429/full/4641262a.htmlhttp://www.consumerenergycenter.org/transportation/fuelcell/index.html

10
http://www.h2-economy.com/h2-space-travel.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_production#Electrolysis_and_thermolysishttp://ro.wikipedia.org/wiki/Utilizarea_hidrogenului#Gr.C4.83simihttp://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_vehiclehttp://www.hydrogencarsnow.com/http://www.nature.com/news/2010/100429/full/4641262a.htmlhttp://www.consumerenergycenter.org/transportation/fuelcell/index.htmlhttp://www.h2-economy.com/h2-space-travel.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_production#Electrolysis_and_thermolysishttp://ro.wikipedia.org/wiki/Utilizarea_hidrogenului#Gr.C4.83simihttp://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_vehiclehttp://www.hydrogencarsnow.com/http://www.nature.com/news/2010/100429/full/4641262a.htmlhttp://www.consumerenergycenter.org/transportation/fuelcell/index.html


11/11

11

tehnologia hidrogenului - produce re, utilizare hydrogen technology

Documents