ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДОРОДА

В области энергетического использования водорода предусмотрено [c.192]

Эффективность. Предпосылкой широкого применения энергетического использования водорода являются многочисленные проекты по производству дешевого водорода. В них участвует ряд фирм, включая электроснабжающие компании. В Германии строится первая солнечно-водородная электростанция, стоимостью 65 млн. марок. [c.197]

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДОРОДА [c.200]

Эффективные методы энергетического использования водорода [c.204]

ВОДИТЬСЯ из воды несколькими методами, как термохимическими, так и электролитическими. На лабораторном уровне разработано и разрабатывается много идей, касающихся транспорта и хранения водорода. Водород может быть использован многими путями в авиации, автотранспорте, бытовых приборах и в электроэнергетических системах. В последнее время активно обсуждается возможная роль водорода как побочного продукта производства электроэнергии на ядерных электростанциях, поскольку этот метод обеспечивает дешевое получение энергии. Однако возникают серьезные проблемы при широкомасштабном использовании водорода, связанные с его транспортом и хранением. Водород способен проникать в металлы и делать их хрупкими. Предлагаются два решения этих проблем — использование ингибирующих добавок (например, очень небольших количеств кислорода) и применение защитных покрытий. Некоторые представители промышленности по добыче природного газа США (дебаты во время Мировой энергетической конференции, 1974 г.) рассматривают водород как жидкий энергоноситель будущего для наполнения газопроводов по мере истощения ресурсов природного газа. Это, видимо, беспочвенные надежды. Ведь должен быть найден чрезвычайно эффективный ингибитор, препятствующий возникновению утечек в старых газопроводных системах. Теплота сгорания водорода низка — только 10 056 кДж/м по сравнению с 33 520 кДж/м метана. Поэтому для обеспечения тех же количеств энергии при более низкой плотности водорода потребуются газопроводы большого диаметра или с большим давлением по сравнению с использованием природного или синтетического газа, с чем будут связаны значительные дополнительные капиталовложения. С особыми свойствами водорода связаны и проблемы его хранения. Водород можно хранить в дорогих сосудах Дьюара или под давлением, что обходится очень дорого. Имеются оценки затрат на [c.209]

Скорость цепных реакций во времени может сильно возрастать благодаря непрерывной подаче энергии для образования активных частиц или использованию энергетического эффекта реакции на образование новых частиц. При возрастании числа активных частиц так называемый коэффициент размножения будет больше единицы (1,1...1,5) и создаются условия для перехода реакции во взрыв. В качестве примера последнего случая цепной реакции можно привести реакцию кислорода с водородом по следующей схеме (звездочкой обозначены активные частицы) [c.310]

Введение в исследовательскую практику последнего времени крупных экспериментальных установок сделало возможным развертывание работ по овладению новым источником энергии — термоядерными реакциями синтеза изотопов водорода (дейтерия, трития) и других легких элементов, эффективно протекающими при сверхвысоких температурах. Составив одну из крупнейших проблем современной ядерной физики, они впервые были искусственно воспроизведены в водородных бомбах как неуправляемые взрывные реакции, протекающие в миллионные доли секунды. Между тем для промышленного использования этого энергетического источника, по существу неисчерпаемого, так как практически неисчерпаемы запасы природных легких элементов (например, в морской воде), необходимо осуществление управляемых термоядерных реакций. На решении задач, связанных с овладением такими реакциями,— нагреве взаимодействующих веществ плазмы по крайней мере до [c.157]

Высокая капиталоемкость ЭК, его сильные межотраслевые связи, заметная роль в трудовом балансе страны предопределяют существенное воздействие направлений развития комплекса на производственную сферу и народное хозяйство в целом, даже в тех случаях, когда удовлетворяется одна и та же потребность в конечной энергии и энергоносителях, но рассматриваются разные варианты производства первичных энергоресурсов, размещения топливных баз, уровня централизации генерирования электроэнергии и теплоты, темпов внедрения новых энергетических технологий. Существенное влияние вариантов развития ЭК на межотраслевой баланс и баланс капиталовложений, а через них — на развитие экономики, впервые исследованное в СЭИ СО АН СССР [15, 16], сейчас широко признается. В частности, Я. Б. Кваша отмечает, что массовое использование таких энергетических источников, как ядерная и солнечная энергия, синтетическое жидкое топливо и водород, существенно изменит отраслевую структуру промышленности и всего общественного производства [17]. [c.30]

Большинство энергетических реакторов, находящихся сегодня в эксплуатации, использует легкую воду в качестве замедлителя и теплоносителя. Это имеет как преимущества, так и недостатки. Вода, конечно, имеет высокое содержание водорода и, как следствие, является хорошим замедлителем. Она широко распространена в природе, и не возникает проблем при прокачке ее через трубопроводы. Использование воды дает отрицательный температурный коэффициент реактивности если температура воды становится слишком большой, то реактивность становится отрицатель- [c.170]

В последние десятилетия текущего века в странах, имеющих относительно большие запасы угля, неизбежно широкомасштабное производство искусственного жидкого топлива из угля за пределами XX в. - в случае дальнейшего развития ядерной энергетики - можно предполагать создание промышленности производства водорода из воды для использования его в качестве топлива. Таким образом, одной из тенденций развития энергетики является повышение доли преобразованных видов энергии в энергетическом балансе. [c.9]

Вполне правдоподобно, что урановый век или, точнее, нужда в больших количествах урана для тепловых реакторов продлится всего 50—60 лет, с возрастающими добавками тория н плутония из реакторов-размножителей вплоть до овладения термоядерным синтезом, когда энергетическим источником будет служить тяжелый водород. В целом урановый век как время использования урана в качестве невозобновляемого источника энергии может оказаться даже короче (скажем, 1990—2050 гг.), чем нефтяной век (приблизительно 1930—2000 гг.), причем они будут взаимно перекрываться в течение десятилетия (как было с уголь- [c.302]

В процессе резки использование рассмотренной конструкции сопла создает двойной эффект. Вода, поступающая внутрь канала сопла, частично испаряется, диссоциирует на водород и кислород, которые, смешиваясь с основным плазмообразующим газом, создают комбинированную высокоэффективную газовую среду. Кроме того, вода обжимает и уплотняет дугу в канале сопла, обеспечивая более высокие энергетические характеристики. [c.71]

Ценный комплекс свойств графита (некоторые из них уникальны) позволяет на созданных и проектируемых реакторах с твэлами на основе графита реализовать наивысшие температуры теплоносителей. Сообщается, что графитовые твэлы используются в ракетных реакторах для нагрева водорода до температур выше 2000° С [177]. Пример использования графитовых твэлов в энергетических реакторах — реактор Дракон [178, 179. [c.235]

Наиболее типичным является использование в ГРД двух компонентов. Однако в зарубежных источниках были сообщения о проработках ГРД и на трехкомпонентном топливе с целью повышения энергетических характеристик двигателя в его камеру предполагалось подавать два жидких компонента (например, окислитель и жидкий водород). [c.195]

В зависимости от металла в качестве плазмообразующих газов можно использовать азот, водород, аргоно-водородные, аргоноазотные, азотно-водородные смеси. Использование для резки двухатомных газов (Нг, N2) энергетически более выгодно. Двухатомный газ поглощает при диссоциации в плазмотроне тепло, которое переносится и выделяется на поверхности реза, где происходит объединение свободных атомов в молекулы. При использовании электродов из циркониевых и гафниевых сплавов в качестве плазмообразующего газа при резке можно использовать воздух. [c.93]

Специалисты полагают, что удешевление фотоэлементов за счет перехода к аморфному кремнию вместо монокристалличе-ского сделает метод прямого преобразования солнечной энергии в электрическую конкурентноспособным по сравнению с другими методами получения энергии. Подробное описание солнечных батарей на аморфном кремнии дано в i[68]. В настоящее время наиболее перспективным материалом считается определенным образом приготовленный аморфный сплав кремния с водородом, фотогаль-ванический эффект в котором был открыт в 1974 г. К 1978 г. КПД солнечных батарей на этом материале достиг 6%. Эта величина в 3—4 раза меньше достигнутой на кристаллических Si и GaAs, однако в последних максимальные значения КПД были получены через 20 лет после открытия соответствующего эффекта. Это подтверждает несомненную перспективность аморфных материалов для использования в солнечных батареях. Для успешной реализации этих батарей необходимо выполнение ряда условий, таких, как большой коэффициент оптического поглощения (в широкой области спектра), эффективный сбор носителей электричества на обеих сторонах полупроводникового материала (пленки), достаточно большой внутренний потенциал, определяющий ЭДС элемента. Эти условия определяются оптическими и электрическими свойствами аморфных полупроводников и в конечном счете энергетическим спектром электронов. Поэтому далее мы перечислим некоторые характерные свойства этих материалов, достаточно тесно связанные с картиной распределения состояний электронов по энергетическим зонам. [c.284]

Температуры теплоотдатчика и рабочего тела, например в паросиловых установках, существепно различны, так как ни свойства рабочего тела, ни свойства конструкционных материалов не позволяют довести температуру рабочего процесса до температуры продуктов сгорания топлива. Применение жаропрочных конструкционных материалов может несколько уменьшить эту разность температур такого же результата можно частично достичь при переходе на высокие давления рабочего тела в цикле (применительно к воде это будут закритические давления). Использование теплоты отходящих продуктов сгорания для подогрева топлива и предварительного подогрева рабочего тела дает возможность повысить эффективность применения выделяющейся при сгорании топлива теплоты. Перспективно (во всяком случае в паросиловых установках) использование горячих продуктов сгорания, после того как с их помощью завершен нагрев основного рабочего тела, в качестве вторичного рабочего тела в дополнительном цикле (как это осуществляется в парогазовых установках) нли применение бинарных циклов с использованием в верхнем цикле оптимального высокотемпературного рабочего тела. Можно также использовать в качестве головного звена энергетической установки МГД-генератор. В этом случае горячие газы вначале поступают в рабочий канал МГД-генератора, где кинетическая энергия потока преобразуется в электрическую энергию. На выходе из канала газы направляются в основную энергетическую установку, где отдают теплоту рабочему телу. Кроме использования МГД-генератора возможно создание термоэмиссиоиной надстройки . Целесообразным представляется также использование высоких температур продуктов сгорания для осуществления высокотемпературных химических реакций, в частности для получения водорода из водяного пара. [c.516]

Для восполнения недостатка предметных и энергетических ресурсов уже теперь предлагаются экзотические проекты использования массы и энергии других планет и даже... Солнца, Большие планеты состоят преимущественно из водорода. Тогда, например, при массе Юпитера в 2-102 кг, синтезируя ядра водорода в ядра гелия, можно получить 10 кДл<. Если ежесекундно освобождать 4-10 кДж, что равно мощности солнечного излучения, то этого хватит почти на 300 миллинов лет [c.188]

Самое широкое использование ядерного горючего не только для электроэнергетики, но и для целей теплоснабжения, а в дальнейшем для ряда высокотемпературных технологических процессов и производства водорода. По данным расчетов, уже в настоящее время использование ядерного горючего в крушгых энергетических установках оказывается экономичным в сравнении с углем, а тем более с природным газом и мазутом в районах, где высококачественное топливо является привозным. Использование ядерного горючего будет возрастать в первую очередь путем сооружения мощных конденсационных атомных электростанций (АКЭС), работающих в базисном режиме, а затем и массового развития атомных ТЭЦ и атомных источников теплоснабжения (A T) в основном для получения горячей воды, а далее и пара. [c.109]

В настоящее время все более ощущается нехватка энергии, происходит ее удорожание. Многие реализованные или предполагаемые к рализации проекты, разработанные с учетом дефицита энергии, предусматривают использование криогенных температур. К ним относятся использование сжиженного газа как средства распределения энергии сверхпроводящие генераторы, моторы и системы передачи электроэнергии новые способы получения энергии, такие как МГД-генерато-ры и термоядерные реакторы, применение жидкого водорода в качестве топлива для энергетических установок на транспорте. Данная статья посвящена одному из напр"авлений в этой области — ограниченному использованию криогенных жидкостей в ядерной энергетике. [c.88]

В энергетическом отношении атомно-водо-родпая сварка является в основном методом электрической сварки, при котором обратимые физико-химические процессы, протекающие в газовой атмосфере вольтовой дуги, способствуют наиболее эффективному развитию и использованию её тепловой мощности. Независимость источника тепла в сочетании с возможным широким диапазоном регулирования тепловой мощности пламени непосредственно в процессе сварки создает большую гибкость технологического процесса. Высокая температура атомно-водородного пламени позволяет применять его для сварки наиболее тугоплавких металлов. Восстановительные свойства молекулярного и особенно атомного водорода и его химическое взаимодействие с азотом являются условиями для наиболее эффективной защиты расплавленного металла от окисления и нитрирования. [c.318]

В зависимости от металла в качестве плазмообразующих газов можно использовать азот, водород, аргоно-водородные, аргоно-азотные, азо-то-водородные смеси. Использование для резки смесей газов, содержащих двухатомные газы, энергетически более эффективно. Диссоциируя, двухатомный газ поглощает много теплоты, которая выделяется на холодной поверхности реза при объединении свободных атомов в молекулу. В последнее время, когда появилась возможность использовать водоохлаждаемые циркониевые и гафниевые электроды, в качестве режущего газа стали использовать и воздух. Сварку и резку можно выполнять вручную и автоматически. [c.147]

Основные марки отечественных теплоустойчивых сталей и температурные границы их применения приведены в табл. 13. Эти стали находят свое основное применение в трубных системах и корпусах высокотемпературной части энергетических установок, технологических трубопроводах нефтехимических и химических аппаратов и в других установках с рабочей температурой до 540— 550° С для хромомолибденовых и до 570—580° С для хромомолибденованадиевых. В интервале рабочих температур 420—500° С предпочтительным является использование первой группы сталей как наиболее технологичных и более дешевых при более высоких температурах (500—570° С) хромомолибденованадиевые стали значительно более жаропрочны (рис. 15). Малоуглеродистые стали в качестве теплоустойчивых применяют для работы в интервале температур 350—450° С. Ранее используемые молибденовые стали, как например, сталь марки 15М, в послевоенное время были сняты с производства ввиду выявившейся склонности их сварных соединений к графитизации. Основной теплоустойчивой сталью, применяемой на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах с рабочей температурой среды до 520° С, является сталь марки 12Х5М. Одновременно с теплоустойчивостью она обладает химической стойкостью в некоторых средах (нефти, содержащей серу) и стойкостью против воздействия водорода. [c.169]

Рис 5 За. Схема энергетических уровней позитрония Слева представлены уровни, рассчитанные с использованием кулоновского потенциала. Тонкая структура уровней (показанная в увеличенном масштабе) обусловлена существованием подуровней так же, как и в случае атома водорода. [c.141]

Необходимо отметить, что для плазмохимических реакций возможно использовать и квазиравновесную плазму, которая получается с помощью мощных дуговых плазмотронов. С использованием ква-зиравновесной плазмы успешно решаются такие важные научные и практические задачи, как получение ацетилена из метана, конверсия угля, синтез тугоплавких соединений и др. Однако свойственная ква-зиравновесной плазме равномерность вклада энергии во все степени свободы не позволяет получить на этой основе селективные химические реакции с высокой энергетической эффективностью. Рассмотрим преимущества неравновесной СВЧ-плазмы на примере получения водорода для водородной энергетики. [c.206]

Ранее уже отмечалось, что водород рассматривается в перспективе, как топливо, изначально обеспечивающее высокую-экологическую чистоту при сгорании. Главным его достоинством является отсутствие углерода, продуктами сгорания которого становятся угарный газ (оксид углерода) и углекислый газ (диоксид углерода). Первый из них представляет собой крайне ядовитое вещество, применявшееся даже в качестве боевого. Поэтому для нейтрализации этого газа путем дожигания созданы и применяются на практике различные технологии, которые позволяют в значительной степени устранить Опасность загрязнения атмосферного воздуха этим ядом. В то же время углекислый газ, постоянно присутствующий в атмосфере и потому не являющийся сильным ядом, оказывается неустранимым следствием сгорания углеродосодержащих топлив. Однако перспектива увеличения энергетического насыщения транспорта содержит опасность такого увеличения общей концентрации этого вещества в атмосфере, которое может привести к смещению теплового равновесия с трудно предсказуемыми последствиями. Углекислый газ, в отличие от азота и кислорода, поглощает инфракрасное излучение земной поверхности, превращая, таким образом, атмосферу Земли в ловушку солнечного излучения видимая часть солнечного спектра (примерно 80% всей энергии излучения) свободно проходит через атмосферу, нагревает поверхность земли, которая в свою очередь излучает энергию, но уже в инфракрасной части спектра. Ни один из применяемых на практике нейтрализаторов не избавляет от выбросов углекислого газа. Более того, практически отсутствуют даже перспективные технологии, освобождающие от него продукты сгорания углеводородных топлив. Именно поэтому водородное топливо продолжает оставаться главенствующим вариантом экологически чистой технологии транспорта, несмотря на многие недостатки и присущие ему низкие значения важных качественных показателей. Важно также отметить, что под водородным топливом понимается не обязательно чистый водород. Последний может составлять преобладающую часть топлива, как метан в природном газе. Остальная же часть в зависимости от способов получения может быть представлена различными горючими и негорючими газами, меняя тем самым не только энергетические, но и экологические свойства этого топлива. Так водородное топливо, получаемое путем конверсии природного газа, содержит значительную долю угарного газа, сгорание которого приводит к образованию того же диоксида углерода. Более чистое топливо может быть получено по разработанной авторами технологии с использованием гидрореагирующих металлов [c.7]

Топлива с большим энергетическим потенциалом. Они дают удельный импульс на 15% больше и позволяют уменьшить размеры и вес на 10- -20%. Этот выигрыш может быть выгодно использован во многих случаях космических полетов. Химическая активность таких веществ, как фтор Ег, водород Н2 и гидразин К2Н4, ставит дополнительные инженерные задачи и трудности проектирования, испытания, производства и эксплуатации двигателей. [c.464]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...