Первичные источники энергии и способы получения водорода.
Тезисы докладов межвузовской
студенческой конференции "Физика и научно-технический прогресс" - Донецк 2006.
Лозовская А.В., проф. В.А. Гольцов
(Донецкий национальный технический университет. Украина)
Первичными источниками энергии являются (а) невозобновляемые: уголь, нефть, атомная энергия, природный газ и (б) возобновляемые: энергия солнца, ветра, энергия приливов и отливов, геотермальная энергия. Рассмотрим кратко особенности некоторых из них.
Из всех ископаемых видов топлива больше всего на Земле осталось угля –его должно хватить еще на несколько столетий. Однако использование его в областях, удаленных от угольных месторождений, сильно удорожает стоимость энергии. Мировые запасы нефи, которые оцениваются в 2 триллиона баррелей, по прогнозам Американского института нефти будут исчерпаны на 95% в ближайшие 56 лет, оставшиеся 5% иссякнут через 85 лет. Запасы природного газа значительны, и в ближайшие 20 лет он будет играть важную роль как источник энергии. Атомная энергия используется в основном для выработки электроэнергии и составляет в общем потреблении энергоресурсов ~20%. Электроэнергия, вырабатываемая с использованием ветра и солнечного света, пока еще значительно дороже, чем получаемая при сжигании ископаемого топлива. Геотермальная энергия ( горячая вода и пар из глубин земной коры) используется напрямую во многих странах для отопления домов и получения электричества.
Исчерпаемость запасов первичных источников энергии, а также ухудшение экологического состояния планеты вынуждают человечество заняться поисками экологически чистых энергоносителей. Одним из таких источников энергии является водород – экологически чистый энергоноситель.
Водород можно получать (1) из угля путем газификации или железо-паровой конверсии; (2) из воды путем электролиза, термохимического разложения, термолиза, фотокатализа, радиолиза, плазмохимических методов. Большой интерес при этом представляет использование энергии солнца и ветра, а также ядерных реакторов. Из полученных газовых смесей водород можно извлекать при помощи низкотемпературной конденсации, фракционирования ( высокая степень извлечения); адсорбционирования на молекулярных ситах; мембранного разделения. Наиболее перспективным методом получения водорода является электролиз, который обладает рядом положительных качеств: 1) высокая чистота получаемого водорода – 99% и выше; 2) простота технологического процесса, его непрерывность; 3) возможность получения ценнейших побочных продуктов – тяжелой воды и кислорода; 4) неисчерпаемость сырья – вода; 5) получение водорода под давлением; 6) разделение водорода и кислорода в самом процессе электролиза.
Поэтому работы по водородной энергетике во многих промышленно развитых странах относятся к приоритетным направлениям развития науки и техники и находят все большую финансовую поддержку как государственных структур, так и частного капитала.
© ДонНТУ Лозовская А.В. 2009
|