Термин «водородная энергетика» предполагает широкое использование водорода в энергетических системах и других секторах ближайшего будущего. Для того, чтобы оценить преимущества водорода по сравнению с други-ми видами топлив приведем следующие данные. При сгорании одного килограмма перечисленных ниже топлив выделяет-ся тепла: 20000 кДж тепла – сухая древесина; 13000 ––––«–––– – бурый уголь; 25000 ––––«–––– – антрацит; 42000 ––––«–––– – нефть и нефтепродукты; 45000 ––––«–––– – природный газ; 120000 ––––«––– – водород. Рассмотрим в качестве примера использование водорода в топливных элементах для получения электрической энергии. В отличие от тепловых элек-тростанций, которые химическую энергию топлива вначале преобразуют в теп-ло, а уж затем в электроэнергию, в топливном элементе происходит непосред-ственное преобразование химической энергии в электрическую. Основная сложность состоит в том, что и топливо, и окислитель должны быть вначале превращены в ионы. Топливом в этих элементах служит водород, а окислите-лем – либо кислород, либо воздух. Принципиальная схема включает водородный анод, кислородный катод и электролит, проводящий ионы. Например, в топливном элементе (со щелочным электролитом), который служит источником энергии для космических аппаратов, происходит на аноде диссоциация и ионизация молекулярного водорода:
+H2=2H+ +2e− В качестве электролита обычно используется раствор щелочи KOH. Ионы водорода H+ под действием разности потенциалов между анодом и катодом диффундируют через слой электролита к катоду. Электроны, образовавшиеся на аноде e− при замыкании внешней элек-трической цепи перетекают к катоду, совершая полезную работу. На катоде происходит реакция: 4H+ +4e-+O2=2H2O Единственным продуктом реакции в этом процессе оказывается водяной пар или просто вода. В топливных элементах ионизация происходит при умеренных темпера-турах в присутствии катализаторов, включающих металлы платиновой группы. КПД таких элементов составляет от 40 до 70 процентов. Многие исследования показали, что под термодинамической эффектив-ностью паротурбинные и парогазовые водородосжигающие установки мощно-стью 1-10 МВт близки к топливным элементам, а по удельной мощности их превышают.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Водородная энергетика» з дисципліни «Історія розвитку галузі електроенергетики»
