Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Волова Т.Г. -> "Производство белка на водороде" -> 50

Производство белка на водороде - Волова Т.Г.

Волова Т.Г., Окладников Ю.Н., Сидько Ф.Я. Производство белка на водороде — М.: Наука, 1981. — 151 c.
Скачать (прямая ссылка): proizvodstvobelkanavodorode1981.djvu
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 62 >> Следующая

ствия 50—60%. Затраты электроэнергии 5—6 кВт-ч/м3 Н2. Единичная мощность установки до 4 т Н2 в сутки. Из-за высокой энергоемкости электролитическое производство водорода находит применение лишь в районах с низкими тарифами на электроэнергию и составляет сейчас 3—4%.
Однако перспективная оценка стоимости электролитического водорода с учетом разработки более экономичных технологий (например, высокотемпературного электролиза с твердым электролитом, КПД — 80—90%), удешевление электроэнергии, а также удорожания природного газа и нефти приводит к уравниванию себестоимости водорода, производимого методами электролиза и паровой конверсии [Легасов, 1977 ]. Высокая эффективность превращения энергии в водород ожидается при комбинировании процессов электролиза и газификации, когда СО, получаемый при сжигании угля, и пар окисляются до С02 и Н2 на твердом электролите.
Определенный вклад в снижение себестоимости электролитического водорода может внести промышленное освоение МГД-генераторов электроэнергии. Магнитогазодинамические установки (МГДУ) могут использовать высокотемпературное тепло от сжигания любых органических топлив, в том числе углей, а также от ядерных реакторов. Их КПД на 10% выше КПД современных паросиловых установок и составляет 50%.
Водород рассматривается как главный энергоноситель будущей технологии, в некоторых отношениях превосходящий современные основные энергоносители — нефть и газ [Подгорный, Варшавский, 1978]. Теплотворная способность водорода равна 28,53 ккал/кг (в 2,8 раза выше бензина). Ои легко аккумулируется в различных фазовых состояниях. В газообразном виде водород не токсичен, имеет высокую теплопроводность и малую вязкость, что особенно важно для его транспортировки по трубопроводам. Но главное его достоинство — экологическая чистота, так как продукт его сгорания — вода.
По прогнозам экспертов, энергетическая система будущего столетия будет «водородной», т. е. будет основана на применении двух энергоносителей — электричества и водорода, наиболее удобного для использования в промышленных технологиях (металлургия, химия) и на транспорте. Создание будущего крупномасштабного производства водорода ставит перед наукой задачи поиска наиболее экономичных путей получения водорода из воды с использованием таких источников первичной энергии, как энергия деления тяжелых элементов (U, Th, Р1, Ре), термоядерного синтеза и солнечная. Уже к 2000 г. в СССР ядерные электростанции будут вырабатывать около половины всей электроэнергии. К тому же времени ожидается создание реакторов термоядерного синтеза. В связи с этим большое значение приобретает разработка методов термохимического разложения воды. Температура чисто термического разложения
128
воды слишком высока (<4000°С). Снижение ее до технологически доступного уровня (1000—2000°С) возможно введением в процесс химических стадий с участием регенерируемых агентов, например:
МОх -|- Н20 —> МОх+ {-)- Н2;
JlfOj+i 4* тепл, энергия —> МОх + 1/202, где М — ион металла. В настоящее время предложено несколько десятков разнообразных термохимических циклов, состоящих из 2,3 и более стадий:
Fe304 -> 3Fe + 1/20* (t = 2300°С)
3FeO + Н20 Fe304 + Н2.
Этот никл положен в основу проекта ядерно-водородной станции (ЯВС), разрабатываемой в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова. КПД прямого преобразования тепловой энергии в энергию водорода 50—60%.
В комбинированных циклах часть тепловой энергии, необходимой для разложения воды, замещается другим видом энергии — электролизом:
S02 + 21.120 —ЛР|:т-—3-> H2S04 + Н2, t = 25°С; H2S04-^H20-^S02 + 1/202, t = 800 — 900°С
или
С02 .рап^3-^ СО + 1/202;
СО -|- Н20 —>¦ С02 -}- Н2.
Использование высокотемпературной тепловой энергии ядер-ных реакторов в традиционных технологиях — газификации и конверсии топлив — также должно существенно повысить их эффективность. Проблема эксплуатации солнечной энергии является сейчас предметом активных исследований. Это связано как с угрозой истощения запасов топлива, так и с все более остро стоящим вопросом о защите окружающей среды, так как топливная энергетика играет не последнюю роль в тепловом и химическом загрязнении воздушного и водного бассейнов. Количество солнечной энергии, падающей на землю, на много порядков превышает количество всех видов вторичной энергии. Лишь 0,1—0,2% ее поглощается земными растениями и только 1% образованных при фотосинтезе продуктов идет в пищу человека. Поэтому все более требовательно встает задача более эффективного использования энергии Солнца. Современная наука ищет решения этой задачи в различных направлениях. Нас интересуют те из них, которые могут быть связаны с получением водорода. Проблема фотоводорода активно обсуждается [Кондратьева, Гоготов, 1976; Кондратьева, 1978]. Рассмотрим несколько методов.
129
1. Непосредственный фотолиз воды под действием света о ощутимым выходом происходит при участии фотосенсибилизаторов:
4Ф + 2Н20 + hv 4Ф- + 4Н+ + 02;
4Ф- + 4Н+-> 4Ф + 2Н2.
Однако эффективность этих процессов пока очень низка. Электролиз фотоэлектрохимических элементов с полупроводниковыми анодами имеет КПД преобразования солнечной энергии не выше 1%. Более перспективным считается получение водорода двухступенчатым способом: электролиз воды в обычном электролизере (КПД 60—70%), питаемом электрическим током от солнечных батарей (КПД 16%) или от жидкостных фотоэлектрохимических элементов (КПД 8%) [Плесков, 1979].
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 62 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed