|
73-18 KT guruh talabasi
Egamberdiyeva Durdonaning
Noorganik moddalar kimyoviy texnologiyasi fanidan
"Elektroliz usulida vodorod va kislorod
ishlab chiqarish qurilmalari" mavzusida
MUSTAQIL ISH.
Vodorod texnologiyalar vodorodni ishlab chiqarish va undan foydalanish bilan bog'liq texnologiyalardir.
Vodorod turli xil qo'llanmalarda keng qo'llaniladigan kimyoviy moddadir. Masalan ammiak ishlab chiqarish, neftni qayta ishlash va hk. suvni vodorod va kislorod tarkibiy qismlariga aylantirish oson elektroliz va yonilg'i xujayrasi yordamida yana elektr energiyasiga aylantirilishi mumkin. Turli xil turdagi yoqilg'i va elektroliz xujayralari mavjud.
Atrof muhitga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan ta'sir birinchi navbatda vodorod yoqilg'isini ishlab chiqarish usullariga bog'liq.
Vodorod ishlab chiqarish uchun sanoat usullarining oilasi vodorod gaz. 2020 yilga kelib, vodorodning katta qismi (-95%) qazib olinadigan yoqilg'idan ishlab chiqariladi bug 'isloh qilish tabiiy gazning, qisman oksidlanishining metan va ko'mirni gazlashtirish
Vodorod ishlab chiqarishning boshqa usullariga biomassani gazlashtirish va suvni elektroliz qilish kiradi.
Vodorod ishlab chiqarish har qanday sanoatlashgan jamiyatda muhim rol o'ynaydi, chunki vodorod ko'plab muhim kimyoviy jarayonlar uchun zarurdir. 2019 yildan boshlab, dunyo bo'ylab har yili taxminan 70 million tonna vodorod ishlab chiqariladi, masalan, neftni qayta ishlash va ishlab chiqarishda ammiak va metanol , shuningdek, transportda yonilg'i sifatida.
Vodorodni tijorat ishlab chiqarish uchun to'rtta asosiy manba mavjud: tabiiy gaz, neft, ko'mir va elektroliz; bu dunyodagi vodorod ishlab chiqarishning mos ravishda 48%, 30%, 18% va 4% ni tashkil qiladi. Fotoalbom yoqilg'ilar sanoat vodorodining dominant manbasidir.Karbonat angidridni ajratish mumkin tabiiy gaz vodorod ishlab chiqarish uchun 70-85% samaradorlik bilan va boshqalar uglevodorodlar samaradorlikning turli darajalariga.Xususan, katta miqdordagi vodorod odatda bug 'isloh qilish metan yoki tabiiy gaz.
Elektroliz
Suvning elektrolizi
Vodorod ishlab chiqarish uchun suvning oddiy elektrolizining kirish va chiqishini tasvirlovchi
Dunyo bo'ylab 8 GVt elektroliz quvvati o'rnatilgan bo'lib, bu global vodorod ishlab chiqarishning taxminan 4% ni tashkil qiladi.
Elektroliz suvni vodorod va kislorodga ajratish uchun elektr energiyasidan foydalanishdan iborat. Suvning elektrolizi 70-80% samarali (20-30% konversiyani yo'qotish) bug 'isloh qilish tabiiy gazning issiqlik samaradorligi 70-85% gacha. Elektrolizning elektr samaradorligi 82–86% ga yetishi kutilmoqda 2030 yilgacha, shuningdek, chidamlilikni saqlab qolish bilan birga, bu sohada taraqqiyot tez sur'atlarda davom etmoqda.
Suv elektrolizi 50-80 ° C gacha ishlashi mumkin, bug 'metanini qayta tuzish uchun 700–1100 ° C harorat kerak. Ikki usul o'rtasidagi farq ishlatiladigan asosiy energiya; yoki elektr energiyasi (elektroliz uchun) yoki tabiiy gaz (bug 'metanini qayta ishlash uchun). Suvdan foydalanganliklari sababli, mavjud bo'lgan resurs, elektroliz va shu kabi suvni ajratish usullari ilmiy jamoatchilikning qiziqishini uyg'otdi. Vodorod ishlab chiqarish tannarxini pasaytirish maqsadida qayta tiklanadigan energiya manbalari elektrolizga yo'naltirilgan.
Hujayralarning uchta asosiy turi mavjud, qattiq oksidli elektrolizator xujayralari (SOECs), polimer elektrolitlar membranasi hujayralari (PEM) va gidroksidi elektroliz xujayralari (AEC). An'anaga ko'ra gidroksidi elektrolizatorlar sarmoyalar jihatidan arzonroq (ular odatda nikel katalizatorlaridan foydalanadilar), ammo unchalik samarasiz; PEM elektrolizatorlari, aksincha, qimmatroq (ular odatda qimmatni ishlatadilar platina guruhi metall katalizatorlari), ammo samaraliroq va oqimning yuqori zichligida ishlay oladi va shuning uchun vodorod ishlab chiqarilishi yetarlicha katta bo'lsa, ehtimol arzonroq bo'lishi mumkin.
SOEClar yuqori haroratda, odatda 800 ° S atrofida ishlaydi. Ushbu yuqori haroratda talab qilinadigan energiyaning katta miqdori issiqlik energiyasi (issiqlik) bilan ta'minlanishi mumkin va shunga qarab nomlanadi Yuqori haroratli elektroliz. Issiqlik energiyasi bir qator turli xil manbalardan, shu jumladan chiqindi sanoat issiqligidan, atom elektr stantsiyalaridan yoki kontsentrlangan quyosh issiqlik stansiyalaridan olinishi mumkin. Bu elektroliz uchun zarur bo'lgan elektr energiyasini kamaytirish orqali ishlab chiqarilgan vodorodning umumiy narxini pasaytirish imkoniyatiga ega. PEM elektroliz xujayralari odatda 100 ° S dan past ishlaydi. Ushbu hujayralar nisbatan sodda bo'lishining afzalliklariga ega va har xil o'zgaruvchan voltaj manbalarini qabul qilish uchun ishlab chiqilishi mumkin, bu ularni quyosh nurlari kabi qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanish uchun ideal qiladi. AEClar yuqori konsentratsiyali elektrolitlar (KOH yoki kaliy karbonat) va yuqori haroratlarda, ko'pincha 200 ° C atrofida optimal ishlaydi.
Sanoat vodorod ishlab chiqarishni hisobga olgan holda va 70-82% samarali elektr samaradorligiga ega bo'lgan suv elektrolizi (PEM yoki gidroksidi elektroliz) uchun eng yaxshi jarayonlardan foydalangan holda, 1 kg vodorod ishlab chiqarish (unda a o'ziga xos energiya 143 MJ / kg yoki taxminan 40 kVt / kg) 50-55 kVt / soat elektr energiyasini talab qiladi.
Elektroliz uchun zarur bo'lgan kuchlanishni elektroliz xujayrasi harorati oshishi bilan kamaytirishdan tashqari, elektrolizda ishlab chiqarilgan kislorodni yoqilg'ini (masalan, uglerod / ko'mir, metanol, etanol, formik kislota, glitserol, va boshqalar) reaktorning kislorod tomoniga. Bu zarur bo'lgan elektr energiyasini pasaytiradi va shu bilan ta'minlangan qolgan energiya bilan vodorod narxini 40 ~ 60% dan pastroqqa tushirish imkoniyatiga ega. Bundan tashqari, uglerod / uglevodorod yordamidagi suv elektrolizi (CAWE) har xil uglerod manbalarida, masalan past va yuqori oltingugurtli ko'mirlar, biomassa, alkogol va metan kabi kimyoviy energiyadan kamroq energiya talab qiladigan, toza usulni taklif qilish imkoniyatiga ega ( Tabiiy gaz), bu erda toza CO2 ishlab chiqarishni ajratishga hojat qoldirmasdan osongina sekvestr qilish mumkin.
Do'stlaringiz bilan baham: |
