Электролизно водная установка эффект 80: Эффект-80 – установка электролизно-водная, г. Керчь. Руководство по эксплуатации – Сварочное оборудование

Содержание

Сервис объявлений OLX: сайт объявлений в Украине

Киев, Голосеевский

Сегодня 03:19

Продам

Детский мир » Прочие детские товары

Корсунцы Сегодня 03:19

Одесса, Суворовский

Сегодня 03:18

3 600 грн.

Договорная

Черновцы

Сегодня 03:17

Продам

Детская одежда » Одежда для мальчиков

Корсунцы Сегодня 03:16

900 грн.

Договорная

Староконстантинов Сегодня 03:15

500 грн.

Договорная

Львов, Сиховский Сегодня 03:15

Channel statistics Heorhii Piskunov.

Telegram Analytics Тонкий юридический момент важный для дальнейшей квалификации действий нашей бюрократии. Любое вещество или процедура, если они имеют хоть какой-то терапевтический эффект могут наносить вред. Наносить вред может даже то, что не имеет лечебного эффекта, в зависимости от дозировки. Это что-то вроде аксиомы Парацельса. То есть соглашаясь на определенное медицинское вмешательство мы соглашаемся и на риск связанный с этим вмешательством. Согласие это называется “информированным согласием” и это стандартная юридическая процедура в медицине. Важная деталь: неопределенность в этом случае известная величина. Мы не знаем что именно пойдет не так, но мы знаем что что-то может пойти не так и считаем что проблемы, которые решает лечение для нас важнее, чем возможные последствия лечения. Теперь внимание: что происходит, когда мы начинаем скрывать возможные последствия от объекта вмешательства (ради его же блага, да)? Борцуя з “дезинформацией” или разоблачая “выдумки конспирологов” (разница в IQ между разоблачителями и конспирологами как правило больше, чем между средним разоблачителем и талантливой гориллой вроде покойной Коко)?

Если все прошло как надо, то ничего. А вот если от человека скрыли возможные последствия, а они настали, то за последствия полностью отвечает скрывший их. Если последствие смерть, то мы имеем дело минимум с неосторожным убийством. Вы берете револьвер, заряжаете в барабан один патрон, крутите его и нажимаете на спусковой крючок. Слышен выстрел и вы становитесь убийцей. В ваши планы могло не входить убить. Вы небрежно считали, что вам повезет. Вы все-равно убийца. Вы считали, что умеете крутить барабан так, что патрон не выпадет. Вы убийца самонадеянный.

Идем дальше.

Любое медицинское вмешательство несет в себе вероятность последствий. Некоторые последствия будут состоять в летальном исходе. Когда вы наврали, что такой исход невозможен один раз и он настал, то вы убийца неосторожный, но что если вы наврали многим людям, крутили барабан не один раз? Очевидно, что если вы связали шесть человек, зарядили в револьвер один патрон и по очереди направив в каждого нажимали механизм, то убийство становится умышленным. При чем вне зависимости от того, произошел он на первом нажатии, или на шестом. Скажу больше, даже если произойдет осечка и револьвер не выстрелит, покушение на умышленное убийство все равно будет законченным.

Продолжу.

А что если наш маньяк с револьвером не просто маньяк, а еще и киднепер и шантажист? Он берет семьи своих жертв в заложники, запирает их в комнате, выдает им револьвер с один патроном и включает запись:

Ти же хочеш повернутись до нормального життя?
Знову подорожувати, ходити у кінотеатри, радуватись життю?
Натисни на гашетку і все буде знову як раніше
Інакше ми вб’ємо твою сім’ю та знищимо все що тобі цінне

Все очень просто, ничего не меняется. Тот факт, что жертвы стреляли в себя сами (или стреляли в других) и не осознавали все риски не может служить оправданием для шантажиста.

Тот факт, что киднепер-шатажист может считать, что защищает себя от угроз, которые несут его жертвы (пердят они метаном потепляя планетку, или в них зреют новые очень опасные для него штаммы вирусов, бактерий, грибов и прочих сине-зеленых водорослей), тоже ничего не не меняет.

И наконец соучастие в убийстве. Человек в массе (особенно массовый человек) – трусливое, социально зависимое, подлое ничтожество. Исследования таких явлений как круговая порука, дедовщина или стокгольмский синдром четко предсказывают, что абсолютное большинство людей подчинятся шантажисту. Будут лебезить, подхалимничать, доносить и вообще сотрудничать с террористом, будь это зеленый фанатик-потеплист или параноик-верминофоб.

Другое дело чем мы сейчас рискуем. Ради чего соглашаемся молчать когда рядом избивают сослуживца или сокамерника либо держим за ноги одноклассницу (Продолжение).

Как сделать. – Водородная горелка.

                                   Как сделать водородную горелку.

В 70ых годах прочёл какое-ту статью об этом деле. Начал собирать. Оказалось не такое простое дело как показалось в начале. Но духу не хватило довести до ума. Но когда увидел готовое изделие. Подумал,проще восстанавливать чем заново построить.
По истечению многих лет, когда наткнулся на неё ,не раздумывая приобрёл и не жалею.Электролизёр был забитый,засохший. Шланги дубовые,прокладки дерьмовые. Всё промыл дистиллятом и не один раз. Прокладки заменил и мембраны на реле давления и переключателе обогащения смеси.


 

Моё хождение по барахолке не прошло даром. Вот наткнулся на такой аппарат.

 

Вот так он выглядит из нутри.В своё время я шёл по правильному пути. Из этих тарелок я собрал генератор водородный. А между тарелками по всему периметру вставлял резиновые кольца. Как на фото.

 

В своё время,когда собирал горелку из нержавеющих селёдочных тарелок. Слава богу СССР обеспечивал все столовые этими тарелками. То она очень была похожа на этот генератор. У этого генератора схема управления не очень хорошая. Управление трансформатором  по первичке,что не очень хорошо для тиристора.

 

Вид на переключатель обогощения смеси и на эл.плату (переделаная мною).

 

Лицевой вид с закрученными стаканчиками затвора и обогощения, и со снятыми. На передок вывёл две клемы (+)и(-),для лабораторных работ и для зарядки акумуляторов.Заманчивое напряжение от 0 до 42v.

 

На задней стороне вывёл переключатель,”работа-зарядка”. Ну ещё видны штуцер заправочный и уровень электролита. А горелка состоит из медицынской иголки.

 

 

Как говорилось выше схема родная не акти.  Да в самом паспорте изготовители допускали ошибки или специально написали мощность 400W когда трансформатор имеет 250W.  Пришлось свою придумать ,всё обвязанно с реле давления и работает без проблем.

 Смотреть работу горелки. Не пугайтесь раскалённый метал падает на калённое стекло.

 Тут чистая медь.

 

 

 

 

Производство водорода: Электролиз | Министерство энергетики

Как это работает?

Как и топливные элементы, электролизеры состоят из анода и катода, разделенных электролитом. Различные электролизеры работают по-разному, в основном из-за разного типа используемого электролита и ионных частиц, которые он проводит.

Мембранные электролизеры с полимерным электролитом

В электролизере с мембраной из полимерного электролита (PEM) электролит представляет собой твердый специальный пластиковый материал.

  • Вода реагирует на аноде с образованием кислорода и положительно заряженных ионов водорода (протонов).
  • Электроны проходят через внешнюю цепь, а ионы водорода избирательно перемещаются через ФЭУ к катоду.
  • На катоде ионы водорода соединяются с электронами из внешней цепи, образуя газообразный водород. Анодная реакция: 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e Катодная реакция: 4H + + 4e → 2H 1 2 1 2 1

Щелочные электролизеры

Щелочные электролизеры работают за счет переноса гидроксид-ионов (OH ) через электролит от катода к аноду с образованием водорода на стороне катода.Электролизеры, в которых в качестве электролита используется жидкий щелочной раствор гидроксида натрия или калия, уже много лет имеются в продаже. Новые подходы с использованием твердых щелочных обменных мембран (AEM) в качестве электролита показывают многообещающие результаты в лабораторных масштабах.

Твердооксидные электролизеры

Твердооксидные электролизеры, в которых в качестве электролита используется твердый керамический материал, избирательно проводящий отрицательно заряженные ионы кислорода (O 2-) при повышенных температурах, генерируют водород несколько другим способом.

  • Пар на катоде соединяется с электронами из внешней цепи с образованием газообразного водорода и отрицательно заряженных ионов кислорода.
  • Ионы кислорода проходят через твердую керамическую мембрану и реагируют на аноде, образуя газообразный кислород и генерируя электроны для внешней цепи.

Твердооксидные электролизеры должны работать при температурах, достаточно высоких для правильного функционирования твердооксидных мембран (около 700–800°C, по сравнению с электролизерами на основе PEM, которые работают при 70–90°C, и коммерческими щелочными электролизерами, которые обычно работать при температуре ниже 100°C). Усовершенствованные лабораторные твердооксидные электролизеры на основе протонпроводящих керамических электролитов демонстрируют перспективность снижения рабочей температуры до 500–600°C. Твердооксидные электролизеры могут эффективно использовать тепло, доступное при этих повышенных температурах (из различных источников, включая ядерную энергию), для уменьшения количества электроэнергии, необходимой для производства водорода из воды.

Почему рассматривается этот путь?

Электролиз — это ведущий путь производства водорода для достижения цели Hydrogen Energy Earthshot по снижению стоимости чистого водорода на 80% до 1 доллара за 1 килограмм за 1 десятилетие («1 1 1»).Водород, полученный с помощью электролиза, может привести к нулевым выбросам парниковых газов, в зависимости от используемого источника электроэнергии. Источник необходимой электроэнергии, включая его стоимость и эффективность, а также выбросы в результате производства электроэнергии, необходимо учитывать при оценке преимуществ и экономической целесообразности производства водорода с помощью электролиза. Во многих регионах страны сегодняшняя электросеть не идеальна для обеспечения электроэнергией, необходимой для электролиза, из-за выбросов парниковых газов и количества необходимого топлива из-за низкой эффективности процесса выработки электроэнергии.Производство водорода с помощью электролиза используется для возобновляемых источников (ветер, солнце, гидро, геотермальная энергия) и атомной энергии. Эти пути производства водорода приводят к практически нулевым выбросам парниковых газов и загрязняющих веществ; тем не менее, стоимость производства должна быть значительно снижена, чтобы быть конкурентоспособным с более зрелыми способами, основанными на углероде, такими как риформинг природного газа.

Потенциал для синергии с производством энергии из возобновляемых источников
Производство водорода посредством электролиза может предложить возможности для синергии с динамической и прерывистой выработкой энергии, что характерно для некоторых технологий возобновляемых источников энергии. Например, хотя стоимость энергии ветра продолжает снижаться, присущая ветру изменчивость является препятствием для эффективного использования энергии ветра. Водородное топливо и производство электроэнергии могут быть интегрированы в ветряную электростанцию, что позволит гибко переключать производство, чтобы наилучшим образом соответствовать доступности ресурсов с эксплуатационными потребностями системы и рыночными факторами. Кроме того, во времена избыточного производства электроэнергии ветряными электростанциями вместо того, чтобы сокращать электроэнергию, как это обычно делается, можно использовать эту избыточную электроэнергию для производства водорода путем электролиза.

Важно отметить…

  • Электроэнергия в настоящее время не является идеальным источником электроэнергии для электролиза, поскольку большая часть электроэнергии вырабатывается с использованием технологий, которые приводят к выбросам парниковых газов и являются энергоемкими. Выработка электроэнергии с использованием технологий возобновляемой или ядерной энергии, либо отдельно от сети, либо в качестве растущей части сети, является возможным вариантом преодоления этих ограничений для производства водорода с помощью электролиза.
  • Министерство энергетики США и другие организации продолжают усилия по снижению стоимости производства электроэнергии на основе возобновляемых источников и развитию более эффективного производства электроэнергии на основе ископаемого топлива с улавливанием, утилизацией и хранением углерода. Производство электроэнергии на основе ветра, например, быстро растет в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Исследования направлены на решение проблем

  • Достижение целевого показателя стоимости чистого водорода Hydrogen Shot в размере 1 доллара США за кг H 2 к 2030 году (и промежуточного целевого показателя в размере 2 долларов США за кг H 2 к 2025 году) за счет лучшего понимания компромиссов между производительностью, стоимостью и долговечностью электролизера. системы в прогнозируемых будущих динамических режимах работы с использованием CO 2 – бесплатного электричества.
  • Снижение капитальных затрат электролизера и баланса системы.
  • Повышение энергоэффективности преобразования электроэнергии в водород в широком диапазоне условий эксплуатации.
  • Углубление понимания процессов деградации элементов электролизера и дымовых труб и разработка стратегий смягчения последствий для увеличения срока службы.

Производство водорода электролизом воды с ПОМ – обзор

https://doi.org/10.1016/j.mset.2019.03.002Получить права и содержание

Основные моменты

Электролиз воды — одна из наиболее многообещающих альтернатив для хранения энергии из возобновляемых источников энергии.

Электролиз воды PEM обеспечивает устойчивое решение для будущего чистого производства водорода высокой чистоты.

Обзор электролиза воды PEM, включая проблемы, научные и технологические достижения.

Четкое обсуждение быстрых разработок в области электролиза воды PEM, включая высокоэффективные электрокатализаторы.

Реферат

Водород является наиболее эффективным энергоносителем. Водород можно получить из различных источников сырья, включая воду. Среди многих методов производства водорода экологически чистый и высокочистый водород может быть получен электролизом воды. Тем не менее, с точки зрения устойчивости и воздействия на окружающую среду, электролиз воды PEM считался наиболее многообещающим методом для высокочистого эффективного производства водорода из возобновляемых источников энергии и выделяет только кислород в качестве побочного продукта без каких-либо выбросов углерода.Кроме того, произведенный водород (H 2 ) и кислород (O 2 ) непосредственно используются для топливных элементов и промышленных применений. Однако общее разделение воды приводит к тому, что только 4% мирового промышленного водорода производится электролизом воды, в основном из-за экономических проблем. В настоящее время увеличение производства зеленого водорода увеличило интерес к электролизу воды PEM. Таким образом, в последнее время были завершены значительные исследования в области разработки экономичных электрокатализаторов для электролиза воды из ПОМ.В этом настоящем обзоре мы обсудили последние разработки в области электролиза воды с ПОМ, включая высокоэффективные недорогие электрокатализаторы HER и OER, а также их новые и старые проблемы, связанные с электрокатализаторами и компонентами ячеек с ПОМ. Этот обзор внесет вклад в дальнейшие улучшения исследований и дорожную карту, чтобы поддержать разработку электролизера воды PEM в качестве коммерчески осуществимой цели производства водорода.

Ключевые слова

Производство водорода

Электролиз воды PEM

Электрокатализаторы

Реакция выделения водорода (HER)

Реакция выделения кислорода (OER)

Рекомендуемые статьиСсылки (0) 9004Производство и размещение Elsevier BV от имени KeAi Communications Co., Ltd.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Нанотехнологии делают электролиз биомассы более энергоэффективным, чем электролиз воды автомобильные приложения.

Продлить. Суст. Энерг. 19 , 220–229 (2013).

КАС Статья Google Scholar

  • Грубе Т.и Столтен, Д. Электромобильность с топливными элементами и батареями: преимущества использования водорода. БВК-Энерги-Фачмагазин 62 , С16–С17 (2010).

    Google Scholar

  • Тернер, Дж. А. Устойчивое производство водорода. Наука 305 , 972–974 (2004).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Управление технологий топливных элементов.Топливные элементы, Управление технологий топливных элементов Многолетний план исследований, разработок и демонстраций Министерства энергетики США (2011 г.).

  • Марини, С. и др. Усовершенствованный электролиз щелочной воды. Электрохим. Acta 82 , 384–391 (2012).

    КАС Статья Google Scholar

  • Кармо, М., Фриц, Д.Л., Мергель, Дж. и Столтен, Д. Всесторонний обзор электролиза воды PEM. Междунар. Дж. Водород Энергия. 38 , 4901–4934 (2013).

    КАС Статья Google Scholar

  • Шаленбах, М., Кармо, М., Фриц, Д. Л., Мергель, Дж. и Столтен, Д. Электролиз воды с PEM под давлением: эффективность и переход газа. Междунар. Дж. Водород Энергия. 38 , 14921–14933 (2013).

    КАС Статья Google Scholar

  • Витсе, Ф., Купер, М. и Ботте, Г. Г. Об использовании электролиза аммиака для производства водорода. J. Power Sources 142 , 18–26 (2005).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Таке, Т. , Цурутани, К. и Умеда, М. Производство водорода электролизом водного раствора метанола. J. Power Sources 164 , 9–16 (2007).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Лами, К., Жобер Т., Барантон С. и Кутансо С. Генерация чистого водорода путем электрокаталитического окисления этанола в электролизере с протонообменной мембраной (PEMEC): влияние природы и структуры каталитического анода. J. Источники питания 245 , 927–936 (2014).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Bambagioni, V. et al. Самостоятельное производство водорода, химикатов и энергии из возобновляемых спиртов с помощью электрокатализа. ChemSusChem 3 , 851–855 (2010).

    КАС Статья Google Scholar

  • Каравака А. и др. Электрохимический риформинг водно-этанольных растворов для получения чистого H-2 в электролизере PEM. Междунар. Дж. Водород Энергия. 37 , 9504–9513 (2012).

    КАС Статья Google Scholar

  • Каравака, А.и другие. От биомассы к чистому водороду: электрохимический риформинг биоэтанола в электролизере PEM. Заяв. Катал. B-Окружающая среда. 134 , 302–309 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • Маршалл, А. Т. и Хаверкамп, Р. Г. Производство водорода путем электрохимического риформинга растворов глицерин-вода в электролизере PEM. Междунар. Дж. Водород Энергия. 33 , 4649–4654 (2008).

    КАС Статья Google Scholar

  • Kongjao, S., Damronglerd, S. & Hunsom, M. Электрохимический риформинг кислого водного раствора глицерина на платиновых электродах. J. Appl. Электрохим. 41 , 215–222 (2011).

    КАС Статья Google Scholar

  • Ян, В., Ван, Д. и Ботте, Г. Г. Электрохимическое разложение мочевины с помощью катализаторов на основе никеля. Заяв. Катал. B-Окружающая среда. 127 , 221–226 (2012).

    КАС Статья Google Scholar

  • Chen, Y. X. et al. Электрохимическое измельчение и огранка: уменьшение размера и каталитическая активация наночастиц палладия. Анжю. хим. Междунар. Эд. 51 , 8500–8504 (2012).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Ван М., Guo, D.J. & Li, H.I. Высокая активность новых катализаторов нанотрубок Pd/TiO2 для электроокисления метанола. J. Solid State Chem. 178 , 1996–2000 (2005).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Murphy, D. J. & Hall, C. A. S. Годовой обзор — EROI или возврат энергии на вложенную (энергию). Энн. Академик Нью-Йорка науч. 1185 , 102–118 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google Scholar

  • Мор Г.К., Варгезе, О.К., Паулоз, М., Шанкар, К. и Граймс, К.А. Обзор высокоупорядоченных вертикально ориентированных массивов нанотрубок TiO 2 : изготовление, свойства материалов и применение солнечной энергии. Сол. Энерг. Мат. Сол. C. 90 , 2011–2075 (2006).

    КАС Статья Google Scholar

  • Грдень М., Лукашевский М., Еркевич Г. и Червинский А. Электрохимическое поведение палладиевого электрода: окисление, электрорастворение и ионная адсорбция. Электрохим. Acta 53 , 7583–7598 (2008 г.).

    Артикул Google Scholar

  • Wang, L. et al. Боргидрид натрия в качестве добавки для повышения производительности топливных элементов прямого действия на этаноле. J. Источники питания 195 , 8036–8043 (2010).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Фан Х., Ван Л., Шен П.K., Cui, G. & Bianchini, C. In situ инфракрасное спектроэлектрохимическое исследование с преобразованием Фурье электроокисления этанола на Pd в щелочном растворе. J. Источники питания 195 , 1375–1378 (2010).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Таннималай, Л., Юсофф, С. и Завави, Н. З. Оценка жизненного цикла гидроксида натрия. австр. J. Основное приложение. науч. 7 , 421–431 (2013).

    КАС Google Scholar

  • Шапури Х. и др. Энергетический баланс для производства кукурузного этанола USDA (2008 г. ).

  • Seabra, J.E.A., Macedo, I.C., Chum, H.L., Faroni, C.E. & Sarto, C.A. Оценка жизненного цикла бразильских продуктов из сахарного тростника: выбросы парниковых газов и потребление энергии. Биотопливо, биопродукты и биопереработка 5 , 519–532 (2011).

    КАС Статья Google Scholar

  • Голдемберг, Дж.Этанол для устойчивой энергетики будущего. Наука 315 , 808–810 (2007).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Hall, C.A.S., Dale, B.E. & Pimentel, D. Стремление понять причины различных оценок рентабельности инвестиций (EROI) для биотоплива. Устойчивое развитие 3 , 2413–2432 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • Сатьяпал С., Петрович Дж., Рид К. , Томас Г. и Ордаз Г. Национальный проект по хранению водорода Министерства энергетики США: прогресс в удовлетворении требований к транспортным средствам, работающим на водороде. Катал. Сегодня 120 , 246–256 (2007).

    КАС Статья Google Scholar

  • thyssenkrupp установит электролизную установку мощностью 88 МВт для компании Hydro-Québec в Канаде компания Hydro-Québec после успешного завершения технико-экономического обоснования.Государственная компания Hydro-Québec является одним из крупнейших поставщиков гидроэнергии в Северной Америке из-за огромных ресурсов гидроэнергии в провинции Квебек.

    Завод по электролизу воды будет построен в Варенне, Квебек, и будет производить 11 100 метрических тонн зеленого водорода в год. И водород, и кислород, побочный продукт процесса электролиза, будут использоваться на заводе по производству биотоплива для производства биотоплива из остаточных отходов для транспортного сектора.

    Этот завод мощностью 88 МВт станет одним из первых и крупнейших в мире предприятий по производству экологически чистого водорода.Ввод в эксплуатацию запланирован на конец 2023 года.

    «Этот проект является отличной иллюстрацией того, насколько важным является взаимодействие безопасного доступа к конкурентоспособным возобновляемым источникам энергии и использования масштабируемых технологий для производства водорода», — говорит Сами Пелконен, генеральный директор подразделения Chemical & Process компании ThyssenKrupp. Бизнес-единица «Технологии». Денис Круде, генеральный директор thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers, добавляет: «Квебек как регион и Hydro-Québec как клиент впервые предлагают идеальные условия для установки нашей технологии электролиза воды в масштабе нескольких мегаватт.”

    Электролиз воды от thyssenkrupp для установок мощностью от нескольких сотен мегаватт до гигаватт

    Электролиз воды является ключевой технологией обезуглероживания промышленного сектора, поскольку на сегодняшний день это единственная масштабируемая технология производства зеленого водорода. Только зеленое сырье становятся экономически выгодными, если они производятся и используются в промышленных масштабах, так как это единственный способ отразить эффект масштабирования в улучшенной структуре затрат Технология электролиза воды от thyssenkrupp предлагает самые большие в мире стандартные модули, которые можно легко комбинировать для достижения мощности в мультимегаваттном и гигаваттном диапазоне.

    «Благодаря расширению нашей годовой цепочки поставок до одного гигаватт, нашим большим стандартным модулям и глобальному присутствию нашей компании в качестве EPC-поставщика у нас уже есть идеальная стартовая позиция на рынке, который становится все более динамичным», — говорит Кристоф. Ноэрес, руководитель направления «Зеленый водород» в компании thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers.

     

     

    Контактное лицо:
    thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers GmbH
    Катарина Иммур
    Старший менеджер по связям с общественностью
    Тел. : +49 231 [email protected]
    https://www.thyssenkrupp-industrial-solutions.com/power-to-x

    и Industrie De Nora предлагает ведущие мировые технологии для высокоэффективных электролизных установок. Компания уже успешно установила более 600 проектов и электрохимических установок по всему миру общей мощностью более 10 гигаватт.С технологией электролиза воды для производства зеленого водорода связанное производственное подразделение Green Hydrogen предлагает инновационное решение для промышленных применений. Вместе с бизнес-подразделением «Химические и технологические процессы» thyssenkrupp охватывает всю цепочку создания стоимости «зеленых» химикатов, от водорода до аммиака, метанола и синтетического природного газа, что является важным шагом на пути к экологически нейтральной отрасли.

     

     

     

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка браузера на прием файлов cookie

    Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

    Использование электролизованной воды для борьбы с болезнями листвы на декоративных растениях, выращиваемых в теплицах многообещающая новая технология для борьбы с болезнями тепличных культур.ЭО-вода образуется путем пропускания электрического тока через солевой раствор, разбавленный водопроводной водой, с последующим разделением заряженных продуктов. Вода, собранная с анода (вода ЭО), обладает бактерицидным и фунгицидным действием из-за сочетания высокого окислительно-восстановительного потенциала, низкого pH и присутствия хлорноватистой кислоты. Исследования с ЭО-водой были сосредоточены в первую очередь на устранении патогенных бактерий человека из продуктов питания и оборудования общественного питания.

    Только недавно ЭМ-вода была исследована как средство борьбы с болезнями растений.Мучнистая роса стала серьезной проблемой для тепличных хозяйств. Наша цель состояла в том, чтобы определить, будет ли кислая электролизированная окисляющая (ЭО) вода контролировать мучнистую росу на герберах. Были завершены дополнительные исследования, чтобы определить, можно ли использовать воду ЭО в интегрированной системе управления, если вода ЭО была совместима с различными пестицидами, и если вода ЭО подвергалась влиянию различного давления или размеров отверстий оборудования для внесения. ЭМ-вода значительно снижала процент мучнистой росы при опрыскивании два раза в неделю и при опрыскивании раз в две недели, чередуя с фунгицидами.Однократное применение воды с ЭО каждую неделю не снижало уровень мучнистой росы по сравнению с необработанными контрольными растениями. Смешивание ЭМ-воды с несколькими фунгицидами или инсектицидами не повлияло на эффективность против конидий Botrytis cinerea в анализе in vitro, что свидетельствует о возможности смешивания ЭМ-воды в баке с более традиционными контрольными продуктами. На свойства воды ЭО не влияло давление до 40 фунтов на квадратный дюйм или размер отверстия по сравнению с ручным распылителем. Возможность производства и краткосрочного хранения воды ЭО на месте может позволить закачивать ее в ирригационные системы.

    Воздействие
    ЭМ-вода является действенным средством борьбы с мучнистой росой на герберах и дает производителям дополнительный инструмент для сокращения использования традиционных фунгицидов в теплицах. Уже было продемонстрировано, что ЭО-вода дезинфицирует поверхности для приготовления пищи и больничное оборудование. При использовании в интегрированной системе вода ЭО успешно снижает мучнистую росу. ЭМ-вода также была эффективна в сочетании с большинством пестицидов, и ее свойства заметно не изменились при распылении с помощью другого оборудования.Эти исследования показали, что ЭМ-вода при использовании в интегрированной системе управления может использоваться в теплице для сокращения использования фунгицидов для борьбы с мучнистой росой на герберах.

    Публикации

    • Мюллер, Д.С., Хунг, Ю.-К., Оттинг, Р.Д., ван Ирсел, М.В., и Бак, Дж.В. 2003. Оценка электролизованной окисляющей воды для борьбы с мучнистой росой на гербере маргаритке. Завод Дис. 87:965-969.
    • Бак, Дж. В., ван Ирсел, М., Оттинг Р. и Хунг Ю.-К. 2003. Оценка кислой электролизованной воды на наличие симптомов фитотоксичности на листве и цветках клумбовых растений. Защита урожая 22:73-77.
    • Бак, Дж.В. 2003. Использование электролизованной окислительной воды для борьбы с болезнями тепличных культур. Фитопатология 93:S118.

    5

    4

    Прогресс 09/15/01 до 09/15/02

    Выходы
    Электролизованная окисленная (ЭО) вода была оценена в тепличных испытаниях для борьбы с мучнистой росой на герберах.Сравнивали шесть обработок: i) необработанный чек, ii) вода с ЭО один раз в неделю, iii) вода с ЭО два раза в неделю, iv) вода с ЭО, разбавленная дистиллированной водой (dh3O) (1:1) один раз в неделю, v ) вода ЭО, разбавленная dh3O (1:1) два раза в неделю, и vi) триадимефон (0,6 г/л) один раз в неделю. Прогрессирование мучнистой росы на каждом листе каждого растения еженедельно оценивали с использованием шкалы Хорсфолла-Барретта, и оценки переводили в процентные средние значения. Значения площади под кривой прогрессирования заболевания (AUDPC) рассчитывали на основе средних точек.Было два растения на повторность и четыре повторности. Растения были размещены в случайном порядке в виде полных блоков, и эксперимент был повторен. Мучнистая роса оценивалась в 33% в начале первого опыта. Необработанные контрольные растения имели более 80% мучнистой росы через три недели после начала эксперимента. Следовательно, необработанные контрольные растения дважды в неделю опрыскивали водой с ЭО, и к седьмой неделе доля мучнистой росы впоследствии снизилась до 32%. При лечении триадимефоном заболеваемость была ниже (P<0.05), чем все средства для обработки воды с ЭО. Вода с ЭМ, опрыскиваемая два раза в неделю, имела значительно более низкое значение AUDPC (172) и мучнистую росу на седьмой неделе (12%), чем три других обработки водой с ЭО. Разбавленная вода с ЭО, опрыскиваемая один раз в неделю, имела самое высокое значение AUDPC (329) и мучнистую росу на седьмой неделе (56%). Вода с ЭМ, распыляемая один раз в неделю, имела значение AUDPC 303 и 47% мучнистой росы на седьмой неделе, а разбавленная вода ЭМ, распыляемая два раза в неделю, имела значение AUDPC 218 и 28% мучнистой росы на седьмой неделе. Во втором эксперименте в теплице вода с ЭО и фунгициды распылялись в разных последовательностях. Уровни мучнистой росы оценивались в 48% в начале эксперимента. Необработанные контрольные растения имели более 68% мучнистой росы через две недели после начала эксперимента, и в попытке снизить давление инокулята, необработанные контрольные растения опрыскивали водой с ЭО. После пяти недель использования воды с ЭО заболеваемость мучнистой росой снизилась до 44%. При обработке фунгицидами заболеваемость была ниже, чем при всех обработках водой с ЭО.Вода с ЭО и пипералин или триадимефон, опрыскиваемые в разные недели, имели значительно более низкое значение AUDPC (157 и 166) и мучнистую росу на седьмой неделе (13 и 14%), чем две недели воды с ЭО между опрыскиваниями фунгицидами и только водой с ЭО. Вода с ЭО, опрыскиваемая пипералином каждую третью неделю, имела значение AUDPC 225 и 18% мучнистой росы на седьмой неделе. Вода с ЭО, опрыскиваемая триадимефоном каждую третью неделю, имела значение AUDPC 216 и 31% мучнистой росы на седьмой неделе. Растения с водой с ЭО, опрыскиваемой каждую неделю, имели значение AUDPC 294 и 41% мучнистой росы на 7 неделе.Вода с ЭМ, применяемая два раза в неделю, значительно уменьшила мучнистую росу на герберах. В настоящее время проводятся испытания для определения влияния воды ЭО на атмосферные концентрации конидий мучнистой росы и Влияние потока через растительный покров на эффективность ЭО воды.

    Воздействия
    (N / A)


    (N / A)

    Публикации

    • Нет публикаций Об этом периоде

    5

    4

    Прогресс 01/01/02 по 31/12/02

    Результаты
    Электролизованная окисленная (ЭО) вода для контроля над порошком в теплицах.Сравнивали шесть обработок: i) необработанный чек, ii0 вода с ЭО один раз в неделю, iii) вода с ЭО два раза в неделю, iv) вода с ЭО, разбавленная дистиллированной водой (dh3O) (1:1) один раз в неделю, вода с ЭО v0 разводят dh3o (1:1) два раза в неделю и vi0 триадимефоном (0,6 г/л) один раз в неделю. Прогрессирование мучнистой росы на каждом листе каждого растения еженедельно оценивали с использованием шкалы Хорсфолла-Барретта, и оценки переводили в процентные средние значения. Было два растения на повторность и четыре повторности.Растения располагали в виде случайных полных блоков, и эксперимент повторяли. Мучнистая роса оценивалась в 33% в начале первого опыта. Необработанные контрольные растения имели более 80% мучнистой росы через три недели после начала эксперимента. Следовательно, необработанные контрольные растения дважды в неделю опрыскивали водой с ЭО и мучнистой росой. впоследствии к седьмой неделе этот показатель упал до 32%. При лечении триадимефоном заболеваемость была ниже (P<0,05), чем при всех обработках водой с ЭО. Вода с ЭМ, опрыскиваемая два раза в неделю, имела значительно более низкое значение AUDPC (172) и мучнистую росу на седьмой неделе (12%), чем три других обработки водой с ЭО.Разбавленная вода ЭМ, опрыскиваемая один раз в неделю, имела значение AUDPC 303 и 47% мучнистой росы на седьмой неделе, а разбавленная вода ЭМ, распыляемая два раза в неделю, имела значение AUDPC 218 и 28% мучнистой росы на седьмой неделе. Во втором эксперименте в теплице вода с ЭО и фунгициды распылялись в разных последовательностях. Уровни мучнистой росы оценивались в 48% в начале эксперимента. Необработанные контрольные растения имели более 68% мучнистой росы через две недели после начала эксперимента, и, чтобы снизить давление инокулята, необработанные контрольные растения опрыскивали водой с ЭО.После пяти недель использования воды с ЭО заболеваемость мучнистой росой снизилась до 44%. При обработке фунгицидами заболеваемость была ниже, чем при всех обработках ЭО. вода. Вода с ЭО и пипералин или триадимефон, опрыскиваемые в разные недели, имели значительно более низкое значение AUDPC (157 и 166) и мучнистую росу на седьмой неделе (13 и 14%), чем две недели воды с ЭО между опрыскиваниями фунгицидами и только водой с ЭО. Вода с ЭО, опрыскиваемая пипералином каждую третью неделю, имела значение AUDPC 225 и 18% мучнистой росы на седьмой неделе.Растения с ЭМ-водой, опрыскиваемой каждую неделю, имели значение AUDPC 294 и 41% мучнистой росы на 7-й неделе. ЭМ-вода, применяемая два раза в неделю, значительно уменьшала мучнистую росу на герберах. В настоящее время проводятся испытания для определения влияния ЭМ-воды на атмосферные концентрации конидий мучнистой росы и влияние потока через растительный покров на эффективность ЭО-воды.

    Воздействия
    Нет сообщений

    Публикации

      • Нет публикаций Зарегистрировано этот период

    Прогресс 01/01/01 по 12/31/01

    Выходы
    О ходе выполнения не сообщается.

    Воздействия
    (Н/Д)

    Публикации

    • За этот период не сообщалось о публикациях

    906 Процессы49

    5 906 Бесплатный полнотекстовый | Электролиз щелочной воды с использованием возобновляемых источников энергии: обзор

    1.

    Введение Водород считается многообещающим энергоносителем для устойчивого будущего, когда он производится с использованием возобновляемых источников энергии [1]. Сегодня менее 4% производства водорода основано на процессах электролиза, из которых основную часть составляет водород как побочный продукт производства хлора.Следовательно, основная доля необходимого водорода зависит от ископаемого пути через паровую конверсию природного газа [2]. Эта ситуация вызвана более высокими затратами на производство процессов электролиза по сравнению с традиционными ископаемыми источниками из-за высоких затрат на электроэнергию и мешающих законов [3]. Чтобы сократить выбросы CO2 и стать независимыми от ископаемых энергоносителей, в ближайшие несколько десятилетий необходимо значительно увеличить долю водорода, производимого с использованием возобновляемых источников энергии.Поэтому электролиз воды является ключевой технологией расщепления воды на водород и кислород с использованием возобновляемых источников энергии. После сушки и удаления примесей кислорода чистота водорода превышает 99,9%, и водород может быть непосредственно использован в следующих процессах или в транспортном секторе [4]. Солнечная и ветровая энергия являются предпочтительными возобновляемыми источниками энергии для производства водорода, так как их распространение наиболее распространено [5,6]. Гидроэнергетика, биомасса и геотермальная энергия являются альтернативами и часто используются для базовой нагрузки [7].Основной проблемой использования возобновляемых источников энергии является неравномерное распределение и прерывистая локальная доступность [6]. С более высокой долей возобновляемой энергии от ветряных турбин или солнечных фотоэлектрических панелей и справедливой стоимостью выбросов CO2 производство водорода с помощью электролиза воды станет более привлекательным. Сочетание электролиза воды с возобновляемыми источниками энергии особенно выгодно, поскольку избыточная электрическая энергия может быть химически сохранена в водороде, чтобы сбалансировать несоответствие между спросом на энергию и ее производством [6]. Для крупномасштабных применений водород можно хранить в соляных кавернах, резервуарах для хранения или газовой сети [8,9,10,11,12]. Меньшие количества водорода также могут храниться в гидридах металлов [13,14]. Для электролиза воды доступны три технологии: электролиз в щелочной воде (AEL), электролиз с протонообменной мембраной (или мембраной из полимерного электролита) (PEMEL) и твердый оксид. электролиз (СОЭЛ) [15,16,17,18]. В то время как низкотемпературные технологии, AEL и PEMEL, обеспечивают высокий уровень технологической готовности, высокотемпературная технология SOEL все еще находится в стадии разработки [19].Электролиз щелочной воды использует концентрированный щелок в качестве электролита и требует газонепроницаемого сепаратора для предотвращения смешивания газов продукта. Электроды состоят из неблагородных металлов, таких как никель, с электрокаталитическим покрытием. PEMEL использует увлажненную полимерную мембрану в качестве электролита и благородные металлы, такие как платина и оксид иридия, в качестве электрокатализаторов. Обе технологии работают при температуре от 50 до 80 °C и допускают рабочее давление до 30 бар. Номинальная эффективность стека обеих технологий составляет около 70% [18,20].SOEL также известен как высокотемпературный (HTEL) или паровой электролиз, поскольку газообразная вода превращается в водород и кислород при температуре от 700 до 900 °C. Теоретически КПД стека около 100% возможен из-за положительного термодинамического влияния на энергопотребление при более высоких температурах. Однако повышенный спрос на тепло требует подходящего источника отработанного тепла химической, металлургической или тепловой промышленности для экономичной работы. Кроме того, коррозионная среда требует дальнейшей разработки материалов [6,20,21].Как следствие, SOEL обеспечивает только небольшую мощность стека ниже 10 кВт по сравнению с 6 МВт для AEL и 2 МВт для PEMEL [20]. Следовательно, инвестиционные затраты и срок службы определяют, является ли AEL или PEMEL наиболее подходящей конструкцией системы для крупномасштабного применения. Сегодня инвестиционные затраты на AEL составляют от 800 до 1500 евро -1 кВт, а на PEMEL – от 1400 до 2100 евро -1 кВт. Кроме того, срок службы электролизеров щелочной воды выше, а ежегодные затраты на техническое обслуживание ниже по сравнению с системой PEMEL [15,20,22,23].Часто системы PEMEL предпочтительнее для динамической работы из-за короткого времени запуска и широкого диапазона гибкости нагрузки. Недостатки AEL постепенно преодолеваются дальнейшим развитием [24]. Поэтому в этом обзоре основное внимание уделяется электролизу щелочной воды с использованием возобновляемых источников энергии. Для обеспечения безопасности и высокой эффективности электролизеры щелочной воды должны быть оптимизированы для динамической работы. Следовательно, необходимо проанализировать процесс на предмет того, как динамика повлияет на производительность системы и какие аспекты следует учитывать при использовании изменчивой возобновляемой энергии вместо постоянной нагрузки [25]. Таким образом, в этом вкладе представлены описания моделей для электролиза щелочной воды, фотоэлектрических панелей и ветряных турбин, чтобы определить ограничения при объединении всех компонентов в водородную энергетическую систему. Кроме того, теоретические модели могут помочь решить существующие проблемы с использованием интеллектуальной конструкции системы и подходящих стратегий работы. Это исследование в основном содержит литературу, которая была получена с помощью ключевых слов щелочной электролизер (или электролизер или электролиз) в сочетании с одним из следующих слов: возобновляемый, устойчивая, зеленая, динамичная, флуктуационная, прерывистая, солнечная, фотоэлектрическая, ветровая и газовая.Для более широкого обзора также включена дополнительная литература. На рисунке 1 показано количество ежегодных публикаций, перечисленных в базе данных Web of Science для заданных ключевых слов с 1990 по 2019 год. Кроме того, ключевое слово щелочной заменено другими технологиями электролиза воды, чтобы показать долю публикаций, посвященных конкретным технологиям [26]. . Примерно с 2010 г. количество ежегодных публикаций начало неуклонно увеличиваться в связи с дискуссией о перевороте в энергетике, особенно в Германии и других европейских странах [9,27].Кроме того, эта тема часто обсуждается независимо от технологии, поскольку количество публикаций, посвященных конкретным технологиям, невелико по сравнению с публикациями, посвященными неуказанным технологиям электролиза воды. В то время как низкотемпературные технологии, AEL и PEMEL, имеют одинаковую долю публикаций по конкретным технологиям, высокотемпературная технология SOEL упоминается меньше. Это распределение отражает недавние соображения о том, какая технология может быть предпочтительнее для устойчивого производства водорода. В частности, электролиз щелочной воды считается наиболее надежным методом крупномасштабного производства водорода [5,21].

    2. Электролиз щелочной воды

    Электролиз щелочной воды используется для расщепления воды на газы водород и кислород с использованием электрической энергии. Химические реакции представлены уравнениями (1)–(3). На катоде молекулы воды восстанавливаются электронами до водорода и отрицательно заряженных ионов гидроксида. На аноде ионы гидроксида окисляются до кислорода и воды с выделением электронов. В целом молекула воды реагирует на водород и кислород в соотношении 2:1.

    Катод: 2h3O(ж)+2e-→h3(г)+2OH-(водн.)

    (1)

    Анод: 2OH-(водн.)→0.5O2(г)+h3O(ж)+2e-

    (2)

    Общая реакция: h3O(ж)→h3(г)+0,5O2(г)

    (3)

    Требуемое напряжение ячейки для этой электрохимической реакции может быть определено термодинамикой. Свободная энтальпия реакции ΔRG в (4) может быть рассчитана с помощью энтальпии реакции ΔRH, температуры T и энтропии реакции ΔRS. Обратимое напряжение на ячейке Urev в (5) определяется отношением энтальпии свободной реакции ΔRG к произведению числа обмененных электронов z=2 на постоянную Фарадея F (96 485 Смоль -1 ) [28].При температуре 25 °C и давлении окружающей среды 1 бар (стандартные условия) свободная энтальпия реакции расщепления воды составляет ΔRG=237 кДжмоль-1, что приводит к обратимому напряжению на ячейке Urev=-1,23 В. Поскольку свободная энтальпия реакции положительна при стандартных условиях, расщепление воды является несамопроизвольной реакцией [28]. Из-за необратимости фактическое напряжение ячейки должно быть выше, чем обратимое напряжение ячейки для реакции расщепления воды. Напряжение термонейтрали Uth в уравнении (6) зависит от энтальпии реакции ΔRH, которая складывается из энтальпии свободной реакции ΔRG и необратимых тепловых потерь T·ΔRS.При стандартных условиях энтальпия реакции электролиза воды составляет ΔRH=286 кДжмоль−1. Отсюда термонейтральное напряжение равно Uth=-1,48 В [28].

    4. Конструкция элемента и напряжение элемента

    Конструкция блока электролиза зависит от производителя; однако можно наблюдать некоторые общие сходства. Два варианта конструкции ячейки показаны на рис. 3. Ранее в электролизёрах на щелочной воде использовалась обычная сборка с определённым расстоянием между обоими электродами. Позже эта концепция была заменена узлом с нулевым зазором, в котором электроды прижимаются непосредственно к сепаратору для минимизации омических потерь из-за электролита. В качестве сепаратора можно использовать пористые материалы, такие как Zirfon Perl UTP 500 (AGFA) или плотные анионообменные мембраны [33,34,35,36,37]. Во время работы требуемое напряжение ячейки всегда выше, чем у обратимой ячейки. напряжения из-за различных эффектов. Рассчитанный профиль напряжения ячейки показан на рис. 4. Помимо омических потерь, I·Rom, существуют активационные перенапряжения электродов, ηact. На омическое сопротивление конструкции ячейки влияют электронная проводимость материала электрода, удельная проводимость электролита, ионная проводимость материала сепаратора и эффекты пузырьков газа.Конструкция с нулевым зазором направлена ​​на устранение потерь электролита за счет минимизации расстояния между электродами. Между обоими электродами по-прежнему остается минимальный зазор, который может увеличить напряжение на ячейке. Активационные перенапряжения определяются материалами электродов. Хотя никель является наиболее часто используемым электродным материалом, он обеспечивает очень высокие перенапряжения для реакций выделения кислорода и водорода [41,42,43,44]. Поэтому к электродам добавляют электрокаталитические материалы. Железо является экономичным катализатором реакции выделения кислорода [41,42,45].Молибден снижает перенапряжение для выделения водорода на катоде [44,46,47]. Несколько авторов предложили корреляции для моделирования напряжения ячейки. Уравнение (7) учитывает рабочую температуру ϑ и плотность тока j путем описания зависимостей с эмпирическими параметрами. В то время как параметры ri отражают омические потери, s и ti обозначают активационные перенапряжения реакций выделения водорода и кислорода [28].

    Ucell=Urev+r1+r2·ϑ·j+s·logt1+t2ϑ+t3ϑ2·j+1

    (7)

    Эту корреляцию можно расширить с учетом влияния рабочего давления p в (8) путем добавления эмпирических параметров di, которые определяют дополнительные потери из-за работы под давлением [39].Как правило, обратимое напряжение ячейки увеличивается с давлением; однако омическое сопротивление, вызванное газовыми пузырьками, уменьшается по мере уменьшения диаметра пузырьков. Следовательно, оба эффекта уравновешивают друг друга, и можно наблюдать лишь небольшие различия [48].

    Ucell=Urev+r1+d1+r2·ϑ+d2·p·j+s·logt1+t2ϑ+t3ϑ2·j+1

    (8)

    Соотношения (7) и (8) являются эмпирическими и поэтому справедливы только для реальной системы, к которой они приспособлены. Параметры корреляции и подходящее уравнение для обратимого напряжения ячейки в атмосферных условиях можно найти в Приложении A в таблице A1 и уравнении (A1).Другие авторы предложили физически разумные модели, основанные на фактических размерах и свойствах системы, а не на эмпирических корреляциях. Примером такого подхода является уравнение (9), в котором члены разбиты на экспериментально определяемые части [49].

    Ucell=Urev+ηactc+ηacta+I·Rc+Ra+Rele+Rmem

    (9)

    Напряжение ячейки Ucell рассчитывается с помощью обратимого напряжения Urev, активационных перенапряжений ηact и омических сопротивлений. В то время как Rc и Ra представляют собой обратную электронную проводимость электродных материалов, Rele означает омические потери, вызванные проводимостью электролита. Дополнительно учитывается омическое сопротивление Rmem материала сепаратора. Активационные перенапряжения ηact можно рассчитать по уравнению Батлера-Фольмера. В большинстве случаев для описания возникающих перенапряжений достаточно упрощенного уравнения Тафеля [40]. Требуемый наклон Тафеля и плотность тока обмена могут быть извлечены из экспериментальных данных. Следовательно, эти параметры действительны только для реальной конструкции системы; однако при необходимости их можно легко заменить другими данными.Поскольку омические сопротивления электродов (Rc и Ra) зависят только от электронной проводимости и размеров электрода, оба значения известны. В большинстве случаев омическое сопротивление электрода сравнительно мало и им можно пренебречь. Сопротивление электролита Rele определяется удельной проводимостью электролита и конструкцией элемента. В то время как в конструкциях с нулевым зазором электролитный зазор минимален, в обычных установках сохраняется определенное расстояние между обоими электродами. Поскольку на удельную проводимость электролитного промежутка влияют пузырьки газа, для обычных конструкций существует оптимальное расстояние между электродами [50].Если расстояние между электродами слишком мало, пузырьки газа скапливаются в зазоре и снижают проводимость. С увеличением расстояния отрыв пузырьков усиливается, а удельная проводимость увеличивается. Это компромисс между небольшим электролитным зазором (поскольку омическое сопротивление увеличивается линейно с этим параметром) и лучшей проводимостью пространства между обоими электродами. Помимо снижения электропроводности электролита при увеличении количества пузырьков газа поверхность активного электрода может быть заблокирована газообразными соединениями, что приводит к дополнительным потерям [49].Поскольку это явление зависит от конструкции ячейки и концепции работы, возникают трудности с его правильным описанием. Поэтому им часто пренебрегают или используют эмпирические корреляции, относящиеся к задержке газа [49]. Кроме того, материал установленного сепаратора также имеет значительные омические потери. Хотя часто используется пористый сепаратор Zirfon Perl UTP 500, анионообменные мембраны являются перспективной альтернативой. Для материалов на основе Zirfon имеются экспериментальные данные сопротивления при фиксированной концентрации электролита для разных температур [51].Наиболее часто используемым электролитом для щелочного электролиза воды является водный раствор гидроксида калия (КОН) с содержанием КОН от 20 до 30 мас.%, так как удельная проводимость оптимальна в типичном диапазоне температур от 50 до 80 °С [25]. Более дешевой альтернативой может быть разбавленный раствор гидроксида натрия (NaOH), который имеет более низкую проводимость [52]. Расчетная удельная проводимость электролита для обоих растворов электролита при разных температурах показана на рисунке 5. В то время как KOH обеспечивает удельную проводимость около 95 См -1 при 50 °C, NaOH достигает значения около 65 См -1 .Аналогичный эффект наблюдается при температуре 25°С. Проводимость KOH примерно на 40-50% выше, чем проводимость раствора NaOH при оптимальном весовом процентном соотношении. Другим аспектом является растворимость газообразных продуктов внутри электролита, так как это влияет на чистоту получаемого газообразного продукта. Как правило, растворимость газа снижается с увеличением концентрации электролита из-за высаливания [53]. NaOH также демонстрирует несколько более высокий эффект высаливания, чем KOH.Следовательно, растворимость газообразного продукта выше в растворе КОН [54, 55, 56]. Другой подход заключается в использовании ионных жидкостей (ИЖ) в качестве электролита или добавки благодаря их замечательным свойствам [5, 6, 21]. . Ионные жидкости — это органические вещества, которые являются жидкими при комнатной температуре и обладают электропроводностью [58]. Пренебрежимо малое давление паров, негорючесть и термическая стабильность являются многообещающими аргументами в пользу их использования в электролизе воды. Кроме того, ИЖ можно использовать в широком электрохимическом окне [59]. Поглощение и разделение газов является дополнительной областью применения [60,61]. Однако токсичность ИЖ является текущей областью исследований, а вязкость сравнительно высока, что следует учитывать перед любым крупномасштабным внедрением [6, 58, 59]. Помимо обеспечения высокоэффективного электролиза воды при низких температурах, ИЖ химически инертны и поэтому не требуют дорогостоящих электродных материалов [62].

    5. Чистота газа

    Чистота газа является важным критерием электролиза щелочной воды.В то время как получаемый водород обычно имеет чистоту выше 99,9 об.% (без дополнительной очистки), чистота газообразного кислорода находится в диапазоне от 99,0 до 99,5 об.% [48]. Так как оба продуктовых газа могут образовывать взрывоопасные смеси в диапазоне примерно от 4 до 96 об.% постороннего загазованности, технические пределы безопасности для аварийного отключения всей системы электролизера находятся на уровне 2 об.% [31,63] . Следовательно, примесь продукта в газе должна быть ниже этого предела во время работы, чтобы обеспечить непрерывное производство. Определенные экспериментально примеси анодного газа для щелочного электролиза воды представлены на рис. 6 для различных режимов работы. Плотности тока находятся в пределах от 0,05 до 0,7 А·см -2 и давления в системе от 1 до 20 бар [64]. и уровней давления смешение электролитных циклов значительно увеличивает газовую примесь. Кроме того, можно увидеть два сходства.Газовая примесь уменьшается с увеличением плотности тока и увеличивается при более высоких уровнях давления. Оба эффекта физически объяснимы. В то время как поток загрязнения остается постоянным при различных плотностях тока, количество образующегося газа уменьшается по линейной зависимости. Следовательно, при более высокой плотности тока загрязнение более разбавлено, чем при более низкой плотности тока [32,64]. Как следствие, работа в диапазоне частичных нагрузок более критична из-за более высокой примеси газа. Количество растворенного газообразного продукта увеличивается с давлением; таким образом, доступны высокие градиенты концентрации для диффузии через материал сепаратора, и большее количество растворенного постороннего газа достигает другой полуячейки при смешивании [64]. Тем не менее, работа при слегка повышенных давлениях благоприятна, так как дорогостоящего первого уровня механического сжатия можно избежать путем прямого сжатия внутри системы электролизера [65]. В циклах со смешанным электролитом примеси газа достигают критических значений даже при более высоких плотностях тока во время работы под давлением. В то время как при атмосферном давлении газовая примесь есть только при плотности тока 0,05 А см -2 , что немного превышает предел безопасности 2 об.% H 2 в O 2 , этот предел достигается уже при 0 .5 A см −2 для давления в системе 10 бар. При 20 бар нельзя было измерить достаточную чистоту газа, так как даже плотность тока 0,7 А см -2 приводит к примеси газа 2,5 об.%.

    7. Возобновляемая энергия

    Сочетание электролиза щелочной воды с возобновляемой энергией имеет важное значение для устойчивого производства водорода без значительных выбросов углекислого газа. В то время как солнечная и ветровая энергия часто предпочтительнее из-за их широкой доступности, другие возобновляемые источники энергии, такие как гидроэнергетика, биомасса и геотермальная энергия, часто используются для базовой нагрузки [7]. Прямое использование возобновляемой энергии в энергосистеме затруднено из-за несоответствия между спросом на энергию и производством и ограниченными возможностями хранения электроэнергии. Следовательно, избыточная электрическая энергия должна быть химически сохранена в водороде для последующего использования [6]. Из-за изменчивого и прерывистого поведения солнечной и ветровой энергии электролизеры на щелочной воде должны быть адаптированы к динамической работе. Для оценки требований можно использовать местные данные о погоде для извлечения амплитуд и частот колебаний.Типичные временные профили солнечной радиации и скорости ветра показаны на рис. 7. Данные были измерены метеостанцией Клаустальского технологического университета на крыше университетского здания. В то время как скорость ветра показывает среднее значение около 3,8 м с −1 , значительное количество солнечного излучения доступно только в дневное время. Отсюда усредненное за весь день значение составляет 233 Вт м -2 для солнечного дня и всего 29 Вт м -2 для пасмурного дня. Объемный расход произведенного водорода напрямую соответствует профилю возобновляемой энергии, используемому для работы [70]. Заметна лишь небольшая задержка по чистоте газа, которая определяется объемом системы [71]. Благодаря возможности прямого соединения электролиза воды и фотоэлектрических панелей эта технология очень подходит для производства возобновляемого водорода [29,72,73]. Поскольку фотоэлектрические панели требуют больших капиталовложений, для крупномасштабного производства водорода часто используют энергию ветра. По сравнению с фотоэлектрической энергией ветровая энергия демонстрирует более высокую степень колебаний и очень непостоянна.Следовательно, динамическая работа электролизеров щелочной воды является более сложной задачей [4]. Следовательно, динамическое поведение электролизера щелочной воды может быть использовано для разработки подходящих конструкций систем и для безопасной и эффективной эксплуатации существующих систем. Поскольку измерения солнечной радиации и скорости ветра часто доступны для данного местоположения, теоретически доступная возобновляемая энергия может быть рассчитана и использована в качестве исходных данных при проектировании системы. Существуют различные подходы к расчету солнечной фотоэлектрической энергии и мощности ветряных турбин.В то время как вольт-амперные характеристики фотоэлектрических панелей могут быть выражены как функция данных производителя и солнечной радиации, мощность ветряных турбин представляет собой долю максимально доступной мощности ветра, которая определяется скоростью ветра и коэффициентом полезного действия [72]. ,74].
    7.1. Solar Photovoltaic Power
    Поведение фотоэлектрических панелей можно описать с помощью однодиодных и двухдиодных моделей различной степени сложности. Часто решение должно быть получено итеративно или с помощью численных методов, когда используются очень подробные модели [75,76].Простые модели с аналитическими решениями являются недавней темой исследований, поскольку для онлайн-характеристики и оптимизации существующих систем может потребоваться короткое время обработки [75]. На рисунке 8 показаны возможности соединения электролизера на щелочной воде и солнечных фотоэлектрических панелей. Дополнительных потерь DC/DC трансформатора можно избежать, если реализовать прямую связь систем. В противном случае преобразование обеспечивает соответствие обеих систем косвенной связью [73,77,78].Когда необходимо реализовать прямое соединение обеих систем, возможные рабочие точки могут быть определены пересечением кривых ток-напряжение. Типичная вольт-амперная характеристика электролизера на щелочной воде имеет вид (8). Результирующий ток фотогальванического элемента ИПВ при различных уровнях солнечного излучения можно описать уравнением (10) с подходящей однодиодной моделью как функцию напряжения ИПВ [29,72,73]. Следовательно, для расчета фототока Iph, обратного тока насыщения Is и теплового напряжения UT требуются конкретные данные фотогальванической (PV) панели и условия окружающей среды.Кроме того, должны быть доступны последовательное сопротивление Rs и параллельное сопротивление Rp фотогальванической панели.

    IPV=Iph-Is·expUPV+IPV·RsUT-1-UPV+IPV·RsRp

    (10)

    Фототок Iph определяется формулой (11), которая показывает линейную зависимость от солнечной радиации Esun, поглощаемой фотогальваническим элементом. Более высокая температура ячейки Tc увеличивает фототок.

    Iph=0,003 м2В-1+10-7м2В-1K-1·Tc·Esun

    (11)

    Обратный ток насыщения Is можно рассчитать по (12) с током короткого замыкания Isc, напряжением открытой ячейки Uoc и тепловым напряжением UT.В то время как ток короткого замыкания и напряжение открытого элемента предоставляются производителем, тепловое напряжение зависит от физических свойств. Уравнение для теплового напряжения приведено в (13), которое основано на постоянной Больцмана kB (1,3806·10-23JK-1) и заряде электрона e (1,60219·10-19C) [72]. Кроме того, требуется количество последовательно соединенных ячеек, ns, и температура ячейки. Кроме того, фактор неидеальности m содержит любые отклонения от теоретического поведения.Помимо этих уравнений, для расчета результирующего тока фотогальванического элемента необходимо знать последовательное (Rs) и параллельное (Rp) сопротивление системы. При добавлении параллельных фотоэлементов ток умножается на количество параллельных путей np. Подходящие параметры существующей установки фотогальванического элемента приведены в таблице 1. Для этого примерного расчета предполагается постоянная температура фотогальванического элемента. В противном случае температура ячейки увеличивается с поглощенным солнечным излучением.В то время как простые линейные подходы уже приводят к хорошему согласию с экспериментальными данными, полный энергетический баланс является лучшим способом точного определения температуры [29, 72]. Результаты расчетов в качестве примера показаны на рисунке 9. даны для различных уровней солнечной радиации от 200 до 1000 Вт·м −2 в сочетании с типичной поляризационной кривой электролизера со щелочной водой (10 см 2 площади электрода) из (8) на рис. 9а.Кривые мощность-напряжение для фотоэлектрического элемента показаны на рисунке 9b. Точка максимальной мощности (MPP) для каждого уровня излучения отмечена точкой на обеих диаграммах. На рисунке 9a характеристики электролизера со щелочной водой отклоняются от кривой MPP. Следовательно, фотоэлемент не может выдать максимальную мощность, и общий КПД снижается. Следовательно, обе системы должны быть оптимизированы до тех пор, пока электролизер щелочной воды не будет работать близко к максимальной выходной мощности [73,80]. Альтернативой может быть непрямая связь обеих систем с интеграцией преобразователя постоянного тока в постоянный, что также подразумевает потери с эффективностью около 90% [81,82].
    7.2. Энергия ветра
    Поскольку энергия фотогальванических элементов доступна только в дневное время, энергия ветра является еще одним важным источником энергии для возобновляемого производства водорода. Схематическая концепция показана на рисунке 10. Для реализации обычных ветряных турбин необходим преобразователь переменного тока в постоянный. КПД преобразования переменного тока в постоянный также составляет приблизительно 90% [82,83]. Для расчета мощности ветряной турбины необходимо знать точную скорость ветра на высоте ротора турбины. Часто скорость ветра измеряют на крышах или в специальных измерительных сооружениях с определенной высотой около 10 м, что значительно меньше высоты ветряной турбины, около 100 м [84]. Поэтому измеренные данные следует скорректировать до нужной высоты по (14).

    vwind=vwind,ref·lnzwindz0lnzwind,refz0

    (14)

    Скорость ветра vwind на высоте zwind может быть определена по измеренной скорости ветра vwind,ref на высоте zwind,ref в сочетании с шероховатостью местности z0 [48].Чтобы получить выходную мощность ветровой турбины Pturbine, сначала необходимо рассчитать теоретическую мощность ветра Pwind с помощью (15). Поэтому необходимы плотность воздуха ρ (от 1,22 до 1,3 кг·м −3 ), площадь, охваченная лопастями винта A, и скорость ветра [74,85].

    Pwind=12·ρ·A·vwind3

    (15)

    Максимальная энергия ветра не может быть полностью преобразована в мощность ветряной турбины. Это обстоятельство учитывается введением коэффициента полезного действия СР, снижающего максимально достижимую выходную мощность. Фактическая мощность ветровой турбины является результатом произведения мощности ветра и коэффициента производительности в (16). Определение правильного коэффициента производительности само по себе является полной темой исследования, которая состоит из эмпирических корреляций и моделирования вычислительной гидродинамики (CFD). исследования. Часто экспериментальные данные используются для подгонки корреляций к измерениям [74]. Пример уравнения для коэффициента эффективности показан в (17) [74,79].

    Cp=0,22·116λi-0,4·β-5·exp-12.5λi

    (17)

    Следовательно, необходимо определить угол наклона лопастей турбины β и рассчитать передаточное число λ по формуле (18) исходя из радиуса лопасти турбины R, скорости вращения ω и скорости ветра [74]. Расчет КПД также требует параметр λi, который описывается формулой (19) на основе отношения скоростей законцовок и угла наклона лопасти [74].

    1λi=1λ+0,08·β−0,035β3+1

    (19)

    Для радиуса лезвия значение 46.Предполагается 5 м, что является типичной длиной лопасти для ветроустановки номинальной мощностью 2 МВт [74]. На рисунке 11 показаны результаты расчета коэффициента полезного действия в зависимости от передаточного отношения законцовок и мощности турбины при различных скоростях ветра. Коэффициент полезного действия обычных ветряных турбин ограничен значением Cp=0,593 [74]. В этом примере максимальный коэффициент полезного действия приблизительно Cp=0,450 достигается при угле наклона лопасти β = 0°. С увеличением угла тангажа максимум коэффициента полезного действия уменьшается и смещается в сторону меньших передаточных чисел законцовок.Для расчета мощности турбины на рисунке 11b предполагается угол наклона β = 6°. С увеличением скорости ветра значение точки максимальной мощности (МРР) становится выше и смещается в сторону более высоких скоростей вращения. Номинальная скорость ветра этого примерного ветродвигателя составляет 11 м с -1 при частоте вращения от 6 до 17 мин -1 . Включаемая скорость ветра составляет 3 м с -1 , а отключаемая скорость ветра составляет 22 м с -1 [74]. По сравнению с энергетическими характеристиками фотоэлектрических панелей кривая поляризации электролизеров на щелочной воде не может быть напрямую оптимизирована по траектории MPP, поскольку оптимальная рабочая точка сильно зависит от конструкции ветряной турбины и погодных условий.Следовательно, эффективный преобразователь переменного тока в постоянный является лучшим вариантом для поддержания эффективной работы электролизера на щелочной воде [82].

    8. Водородная энергетическая система и стабилизация энергосистемы

    Примерная технологическая схема для водородной энергетической системы представлена ​​на рисунке 12. Фотоэлектрические панели и ветряные турбины подключены с соответствующими преобразователями к шине постоянного тока, от которой питаются электролизеры щелочной воды. Произведенный водород можно хранить для последующего использования в топливных элементах.Для повышения эффективности топливных элементов вместо воздуха можно использовать вырабатываемый кислород. Следовательно, должен быть доступен дополнительный резервуар для хранения, что влечет за собой дополнительные расходы [86]. Топливные элементы также подключены к шине постоянного тока, а мощность может использоваться электросетью с преобразователями постоянного тока в переменный. При более низкой потребности в энергии водород можно производить и преобразовывать обратно в энергию, когда это необходимо. Поскольку обычные электролизеры щелочной воды предназначены для работы в постоянных условиях, возникающие колебания могут быть демпфированы дополнительными устройствами накопления энергии, такими как батареи, суперконденсаторы или маховики [25, 28, 82].Когда имеется избыточная энергия, этот накопитель энергии может быть заряжен, чтобы быть полностью доступным, когда это необходимо. Величина демпфирования ограничена определенной степенью колебаний, так как количество накопленной энергии также ограничено мощностью всех установленных устройств. Кроме того, полученный водород также можно использовать для декарбонизации промышленных процессов или в качестве топлива в транспортном секторе [87,88,89]. Чтобы повысить общую эффективность, некоторые DC/DC-преобразователи можно не учитывать при оптимизации конструкции системы, что снижает ее гибкость.Кроме того, когда электролизеры щелочной воды могут работать в динамических условиях, дополнительные устройства накопления энергии не требуются или, по крайней мере, количество таких устройств может быть уменьшено. Производителям электролизеров еще предстоит решить некоторые проблемы, прежде чем эта возможность станет доступной. С увеличением доли возобновляемых источников энергии в энергосистеме трудно поддерживать постоянную частоту сети. Такие водородные энергетические системы или электролизеры на щелочной воде можно использовать для стабилизации частоты сети за счет демпфирования колебаний.Дополнительным преимуществом будет сокращение традиционного прядильного резерва, что снижает затраты и выбросы CO2 [87,90]. Прогностическое управление может быть использовано для стабильной и эффективной работы. Щелочные электролизеры под давлением больше подходят для гашения быстрых колебаний, тогда как атмосферные установки могут справиться с медленными колебаниями [87].

    10. Выводы

    Сочетание электролиза щелочной воды и возобновляемых источников энергии для устойчивого производства водорода является важным шагом на пути к декарбонизации промышленных процессов и транспортного сектора [87,88,89].Чтобы определить наиболее важные ограничения и предложить подходящие подходы к решению, необходимо полностью понять технологии [25]. В то время как процесс электролиза щелочной воды можно определить по ВАХ и образующейся газовой примеси, фотоэлектрические панели и ветряные турбины должны работать в точке максимальной мощности [73,74,79]. Поэтому необходимо знать влияющие параметры. Существуют различные модельные подходы, из которых следует выбрать наиболее подходящий.Хотя эмпирические корреляции часто действительны только для конкретной экспериментальной установки, физически разумные модели могут использоваться более общим образом для разработки новых решений. Для электролиза щелочной воды доступно много экспериментальных и теоретических данных для расчета и анализа напряжения ячейки в рабочих условиях. Поскольку фактическая конструкция системы и расположение ячеек различаются для каждого электролизера, некоторые параметры должны быть определены экспериментально, чтобы использовать предложенные модели для другой системы.В основном эта проблема существует для электродных композиций и материалов сепараторов. Для математического описания чистоты газа водорода и кислорода в настоящее время доступны только модели и корреляции на эмпирической основе из-за большого количества влияющих переменных [31,32]. Поскольку примесь газа в основном определяет доступность системы электролизера на щелочной воде, необходимы дополнительные исследования для разработки физически обоснованных моделей. Необходимо анализировать динамическое поведение системы, поскольку оптимизированные стратегии динамической работы могут быть полезны для общей эффективности системы.Для описания вольт-амперных характеристик фотоэлектрических панелей доступно множество моделей разного уровня сложности. Большинство моделей опираются на физические принципы и данные производителя [75]. Таким образом, возможно правильное моделирование для различных систем. Преобразование энергии ветряными турбинами можно описать свойствами системы и подходящими соотношениями для коэффициента производительности [74]. Поскольку на эту переменную влияют многие параметры, в том числе конструкция лопастей турбины, корреляцию следует использовать только для очень похожих ветряных турбин, или параметры должны определяться экспериментально или с помощью моделирования.В заключение следует отметить, что для всех компонентов водородной энергетической системы доступны соответствующие модели. Однако некоторые описания требуют дальнейшего усовершенствования, чтобы их можно было применять к множеству различных конструкций систем. Обладая этими знаниями и экспериментальными исследованиями, многие исследователи уже изучили ограничения электролизеров щелочной воды на возобновляемых источниках энергии [48,79,82]. Основная перспектива состоит в том, чтобы увеличить время работы за счет интеллектуальной конструкции системы и выгодных операционных концепций.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.