Водород пропан: Пропан водород

Содержание

Чем отличаеться водород от сжиженного природного газа как топливо для авто

СПГ – один из самых популярных видов альтернативного топлива. Среди его особенностей – то, что этот газ хранится на транспортном средстве в резервуарах высокого давления от 20 до 25 МПа (от 200 до 250 бар, или от 3000 до 3600 фунтов на квадратный дюйм). Это топливо состоит в основном из метана и вытягивается из газовых скважин или во время добычи сырой нефти. В процессе поставок по трубопроводной системе он также содержит углеводороды, такие как этан и пропан и другие газы, такие как гелий, азот, диоксид углерода, соединения серы и водяной пар. Ароматизатор на основе серы обычно добавляют к сжатому газу для облегчения обнаружения утечек. Природный газ легче воздуха и, таким образом, как правило, он рассеивается в случае утечки, что дает ему значительное преимущество в отношении безопасности, по сравнению с бензином или сжиженным газом.

СПГ является природным газом, который хранится в виде охлажденной жидкости. Температура, необходимая для конденсации природного газа зависит от его точного состава, но это число, как правило, между -120 и -170 С (-184 и -274 F). Преимуществом СПГ является то, что он предлагает плотность, сравнимую с бензином и дизельным топливом, снижая частоту дозаправки.

Недостатком, однако, является высокая стоимость криогенного хранения на транспортных средствах, что является главным требованием инфраструктуры раздаточных станций СПГ, заводов и транспортных средств. СПГ уже находит свое место даже в тяжелых условиях эксплуатации в таких странах, как США, Япония, Великобритании и некоторых странах Европы. Сжиженный газ, или сжиженный нефтяной газ (его еще называют автогазом, поскольку он широко используется на транспорте), состоит преимущественно из пропана, пропилена, бутана и бутилена в различных соотношениях. Его получают в качестве побочного продукта переработки природного газа и переработки нефти. Составляющие этого топлива также представляют собой разные виды газов при нормальных температурах и давлении. Однако существуют и некоторые сложности. Так, состав СНГ может изменяться, что становится причиной скачков в производительности двигателя.

Поскольку при обычных давлении и температуре СНГ будет испаряться, его хранят в герметичных баллонах из стали. Он тяжелее воздуха, поэтому если происходит утечка, газ будет оседать внизу и может скапливаться в подвалах, что повышает опасность взрыва. Вот почему, LPG-автомобили запрещают ставить в крытых и многоуровневых паркингах.

Водород, или Н2, газ, который воспламеняется и горит в таких низких концентрациях, как 4% h3 в воздухе. Для автомобильных применений водород, как правило, используется в двух формах: внутреннего сгорания или конверсии топливного элемента. При горении он, по существу, горит, как обычные газообразные виды топлива, в то время как топливный элемент использует водород для выработки электроэнергии, что, в свою очередь, используется для питания электродвигателей на транспортном средстве. Газообразный водород должен производиться специально и, следовательно, он представляет собой носитель для хранения энергии, а не является источником энергии. Энергия, используемая для его производства, как правило, содержится в более простых источниках. Водород характеризуется очень низким уровнем выбросов и возможностью удобного хранения энергии. Тем не менее, многие считают, что технические проблемы, решение которых необходимо для реализации этих выгод, может задержать широкое внедрение водород в течение следующих нескольких десятилетий.

Водород могут получать с использованием различных термохимических методов, использующих метан (природный газ), сжиженный нефтяной газ, уголь или биомассу (газификации биомассы), электролиза воды или с помощью процесса, называемого термолизом. Каждый из этих методов создает свои собственные проблемы.

Российские ученые исследовали безопасность водорода в автомобиле

Исследователи из ФГУП «НАМИ», Московского государственного строительного университета и Центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии» при ИПХФ РАН задались целью оценить, насколько безопасен водородный автомобильный транспорт по сравнению с традиционными автомобилями с двигателями внутреннего сгорания на водороде. Статья с результатами изысканий опубликована в российском «Журнале прикладной химии». Новые эксперименты, которые провели сотрудники Института комплексной безопасности в строительстве НИУ МГСУ, подтверждают возможность сравнительно безопасного использования водорода на транспорте.

Одним из барьеров на пути развития водородного транспорта становится психологическое неприятие, основанное на страхе водорода как взрыво- и пожароопасного газа. Поэтому авторы в своем исследовании внимательно сравнили основные характеристики, определяющие процессы горения и потенциальную опасность водорода и используемых углеводородных топлив (жидких – бензина и дизеля, газообразных – природного газа и пропан-бутановой смеси) при их использовании на автомобиле.

Выводы, которые делают исследователи, таковы: при соблюдении технологических правил использования водорода (современные композитные баллоны высокого давления, не позволяющие взорваться с осколками, использование правильных материалов для водородной системы, которые не боятся водородного охрупчивания) водород – достаточно безопасный источник энергии для автомобиля.

«Мы хотели показать, что все виды топлива опасны по природе своей, поскольку содержат в себе энергию в химической форме, которая при неправильном использовании топлива может быть разрушительной. То или другое топливо может представлять бОльшую опасность в сравнении с другими в зависимости от условий. И мы показали, что с водородом можно также безопасно работать – использовать на автомобиле в качестве топлива, если учитывать его специфичные свойства и правильно с ним обращаться. Например, «правильные» композитные баллоны типа IV не дают поражающих осколков, как металлические», – говорит автор статьи, заведующий отделом каталитических систем ФГУП «НАМИ» Андрей Порсин.

«В основу обеспечения безопасности эксплуатации водородных автомобилей должны быть положены соответствующие стандарты и руководящие документы, базирующиеся на результатах научных исследований и конструкторских разработок. К ним можно отнести обеспечение пассивной безопасности не только для людей, но и для энергетического модуля в целом силовой установки, ее надежность и необходимый ресурс работоспособности в условиях эксплуатации, а также наличие средств ликвидации возможных аварийных ситуаций», – комментирует соавтор статьи, доктор технических наук Сергей Цариченко (МГСУ).

Авторы отмечают несколько свойств водорода, делающих его в определенных условиях более безопасным при использовании в автомобильном транспорте.

Во-первых, водород самый легкий газ, и в воздухе он поднимается вверх со средней скоростью в 20 метров в секунду.

Во-вторых, из-за своей текучести водород быстро и рассеивается, что не дает образовать взрывоопасную смесь с воздухом. Например, на открытом пространстве при разливе и возгорании бензина при пробитом бензобаке автомобиль сгорает за несколько минут, а при пробитом баллоне и возгорании струи водорода пожар самостоятельно затухает менее чем за две минуты.

В-третьих, в отличие от углеводородов, при горении водорода не образуется никаких токсичных веществ типа угарного газа – только вода.

В статье не рассматривался вопрос пожарной безопасности литий-ионных батарей, однако один из соавторов статьи отдельно прокомментировал этот вопрос.

«Водородный автомобиль и автомобиль на литий-ионных аккумуляторах объединяет наличие этих батарей. Учитывая то, что батареи на чисто электрических автомобилях должны иметь существенно больший объем, соответственно, их пожарная опасность пропорционально выше, чем водородных автомобилей. Естественно, присутствие водорода на борту автомобиля повышает потенциал опасности в случае развития пожара и нагрева баллона с водородом, однако при выполнении соответствующих мероприятий по безопасному дренированию водорода риск развития серьезных последствий, учитывая совокупность всех факторов окажется ниже», – говорит Цариченко.

Однако, что случится, если взрыв все же произошел?

Эксперименты, которые проведены дополнительно, показывают следующее: водород взрывается гораздо резче природного газа (справочные данные говорят, что скорость детонации гремучего газа – 2820 м/с, скорость детонации стехиометрической смеси метан/воздух – 1800 м/с), однако этот взрыв происходит гораздо «чище»: в случае взрыва метана, пропан-бутановой смеси и особенно паров бензина наблюдается вторичное горение непрореагировавших при взрыве веществ, что приводит, в отличие от взрыва водорода, к последующему пожару.

Водород как топливо – прорыв или тупиковое направление?

Станут ли массовыми автомобили на водороде? © Financial Times

Водород – топливо, обладающее самой высокой теплотворной способностью (энергетической ценностью) на единицу массы. При сгорании килограмма гидрогена выделяется около 140 МДж энергии, тогда как аналогичная масса бензина или пропан-бутана дает порядка 50 МДж, спирта – 30 МДж, а угля – около 20-25 МДж. Поэтому неудивительно, что ученые уже давно пытаются разработать методы эффективного использования водорода в качестве горючего для транспорта.

Водород – это непросто

Помимо плюсов, есть у водорода и недостатки. Во-первых, гидроген – самый легкий химический элемент, его атом содержит по одному протону и электрону. Простое вещество, состоящее из двух атомов, из-за этого имеет очень малую плотность (0,09 кг/м³) и обладает большой летучестью. Это порождает проблемы хранения и транспортировки газа. Ведь чтобы запасти достаточно энергии для автомобиля – нужно сильно сжать газ (в сотни раз), что требует использования прочных и тяжелых баллонов.

Водородные баллоны © PEGE.org

Выдающиеся энергетические характеристики водорода, являющиеся его достоинством, являются также и источником повышенного риска. Смешиваясь с воздухом, он образует гремучий газ, взрывающийся от малейшей искры. Этот газ намного опаснее других горючих газов, используемых на транспорте.

Если метан взрывается при концентрации в воздухе от 4 до 17%, пропан – от 2 до 10% (если газа будет меньше или больше – «бабах» не произойдет), то для водорода концентрация практически не имеет значения. Это значит, что в случае ДТП риск взрыва авто с водородным мотором гораздо выше, чем с бензиновым или газовым.

Кроме того, через микроскопические поры и трещины водород улетучивается намного легче и быстрее другого топлива, из-за чего даже небольшое повреждение топливных магистралей может повлечь взрыв в подкапотном пространстве. Порой даже трещин не надо, так как маленькая молекула способна просачиваться через многие материалы (в том числе, металлы).

Баллон для водорода имеет сложную многослойную структуру стенок, препятствующих утечке газа © EHA

Производят водород несколькими способами, самые популярные из них – разложение метана путем паровой конверсии, и воды – методом электролиза. Первый метод требует, по большому счету, только газ метан (он и сырье, и энергоноситель), а электролиз воды требует электроэнергию. Полученный таким путем газ стоит дороже, а сам КПД процесса электролиза весьма невысок. Это тоже неидеальный вариант.

Массовые авто на водороде: быть или не быть?

Перечисленные нюансы очень затрудняют широкое использование водорода в качестве топлива для авто. Эксперименты в этой области ведутся давно, некоторые модели машин, работающих на водороде, производятся малой серией, кое-где в мире работают водородные автозаправки. Однако прогресс в данной отрасли продвигается медленно, таких заправок во всем мире ничтожное количество.

Водородная АЗС © respectmyplanet.org

Так как в чистом виде водород, пригодный для добычи, нигде в больших объемах не встречается, получать его можно только химическим методом. Для этого нужен или природный газ, или много электроэнергии. Но их можно с пользой применять на авто и безо всякой переработки.

Несмотря на меньшую калорийность, метан и электричество дешевле, безопаснее и проще в использовании, даже при нынешнем уровне развития газовых и электромобилей. Изобретение велосипеда в лице перехода на водород в такой ситуации не сильно-то и нужно. Оно может быть оправдано при потребности получить большую мощность с маленького мотора, но это и современным электромоторам вполне под силу.

По мере прогресса в области технологий хранения электроэнергии привлекательность водорода расти не будет. Поэтому ждать популяризации автомобилей, работающих на гидрогене, не стоит. С большой долей вероятности, они так никогда и не станут чем-то большим, чем одна из экспериментальных, но тупиковых ветвей эволюции техники.

Ученые взорвали водород, бензин и пропан. Вот к чему привел эксперимент | Leader-ID

В Мытищах 17 июня ученые провели показательные взрывы трех видов топлива — бензина, пропана и водорода. Главная цель эксперимента — ответить на вопрос, опасно ли водородное топливо в автомобиле. Большинство из нас запомнили на уроках химии, что «водород, смешиваясь с кислородом, образует взрывоопасную смесь». Потом об опасной смеси сочинили множество мифов. Страх перед взрывоопасностью — одно из препятствий для развития водородного транспорта.

Как проходил эксперимент

Открытые испытания проводили Институт комплексной безопасности в строительстве НИУ МГСУ и Центр компетенций НТИ при ИПХФ РАН.

Бензин, пропан и водород взрывали в специальном боксе. Ученые исследовали динамику горения, выхлоп через отверстие в боксе, а также вероятность, что продукты горения подожгут другие предметы.

Во время показательных экспериментов внутрь боксов помимо топлива поместили сложенных из бумаги «птичек». Они имитировали легковоспламеняющиеся объекты.
По состоянию «птичек» после взрыва исследователи оценивали повреждения от взрыва разных видов топлива

По состоянию «птичек» после взрыва исследователи оценивали повреждения от взрыва разных видов топлива

Водород взрывается резче, но «чище»

Эксперимент показал, что взрыв водорода по своей силе разрушительнее, чем взрывы остальных видов топлива. Смесь водорода с кислородом, которую еще называют гремучим газом, детонирует со скоростью 2820 м/с, у пропана скорость детонации в полтора раза меньше — 1800 м/с, а бензин взрывается на скорости от 1500 до 2000 м/с.

Однако сам взрыв «чище»: бумажная птичка после взрыва водорода даже не обуглилась, в то время как после взрыва пропана она почернела, а после испытаний с бензином почти сгорела.

Взрыв бензина. В камере начинается полноценный пожар

Взрыв бензина. В камере начинается полноценный пожар

Взрыв пропана. У него высокая температура воспламенения, поэтому взрыв дает красивое свечение. Огонь в камере быстро стихает

Взрыв пропана. У него высокая температура воспламенения, поэтому взрыв дает красивое свечение. Огонь в камере быстро стихает

Взрыв водорода. Сила взрыва в среднем в полтора раза больше, чем у бензина и пропана, но последующего горения нет

Взрыв водорода. Сила взрыва в среднем в полтора раза больше, чем у бензина и пропана, но последующего горения нет

Заведующий отделом каталитических систем ФГУП «НАМИ» Андрей Порсин рассказал о главных особенностях водородного топлива для автомобиля:

1. Водород — самый легкий газ. Он поднимается со средней скоростью 20 метров в секунду и быстро улетучивается.

2. Водород очень текучий и быстро рассеивается, из-за этого не успевает образоваться взрывоопасная смесь с воздухом. Например, если после ДТП бензобак машины пробит, бензин вытек на дорогу и начал гореть, то пожар будет тяжело потушить. При пробитом баллоне водорода, даже если его струя загорится, пожар потухнет сам за две минуты.

3. В отличие от углеводородов при горении водорода не выделяется угарный газ, от которого люди могут задохнуться. Водород при горении образует воду.

Исследователи сделали вывод, что водород безопасен, если соблюдать два основных условия.

Держать водород в композитных баллонах. Это емкости, которые производитель оборачивает композитными материалами или смоляным углеродным волокном. Такие баллоны, в отличие от старых стальных емкостей, не взрываются, как граната, а мягко раскрываются и выпускают газ.

Это композитно-полимерный баллон с армирующей оболочкой, которая не дает разлетаться осколкам

Это композитно-полимерный баллон с армирующей оболочкой, которая не дает разлетаться осколкам

Использовать устойчивые сплавы для топливной системы. Если делать топливные трубки из обычной стали, со временем под воздействием водорода они потеряют прочность. Этот процесс называется «водородное охрупчивание». Помимо стали охрупчиванию подвержены, например, алюминий и титан. Однако есть сплавы, которые сертифицированы для использования с водородом.

«Мы хотели показать, что все виды топлива опасны по своей природе, поскольку содержат в себе энергию в химической форме, которая при неправильном использовании топлива может быть разрушительной. Но то или другое топливо может представлять бОльшую опасность в сравнении с другими в зависимости от условий. Мы показали, что с водородом можно безопасно работать — использовать на автомобиле в качестве топлива, если учитывать его специфичные свойства и правильно с ним обращаться», — сказал Андрей Порсин.

Переход на водород

Водород и сегодня используют для производства удобрений, повышения качества бензина, улучшения свойств стали, а также в пищевой промышленности для производства маргарина и твердых кондитерских жиров методом гидрогенизации растительных масел. Без него не обходятся все процессы гидроочистки, гидрообессеривания, гидрокрекинга, регенерации катализаторов. Его также широко применяют для охлаждения генераторов на электростанциях.

С тех пор как появилась перспектива перехода на водородную энергетику с углеводородной, потребность в водороде увеличилась на порядки. Сегодня эта перспектива стала реальностью, поскольку примерно десять лет назад была решена одна из основных проблем с его хранением для дальнейшего использования в качестве автомобильного топлива. Вместо тяжелых, дорогих и небезопасных стальных баллонов для сжатого под высоким давлением водорода стали применять легкие композитные емкости из углепластика, которые прекрасно помещаются в легковых автомобилях. Кроме того, стало возможным получать водород прямо по месту употребления. Появление таких технологий зажгло для водородной энергетики зеленый свет.

Около 20 лет назад во всем мире начали появляться автомобили на водороде, и бывшие выставочные центры пилотных моделей превратились в салоны-магазины серийных образцов. Количество автомобилей на водородном топливе сегодня исчисляется тысячами. Их стоимость составляет около $50–60 тыс. Серийные автомобили на водороде есть у Toyota, Hyundai, Honda. Предсерийные образцы тестируют Audi, Mercedes, BMW, Mazda, Ford и ряд других производителей. Все технические препятствия, столько десятилетий казавшиеся непреодолимыми, пройдены за считаные годы, и теперь вопрос только в экономической целесообразности для массового потребителя. В России такой автомобиль приобрел себе житель Красноярска, но в связи с отсутствием заправок в своем городе перевез машину в Москву и получает топливо в одном из научных институтов.

Как получить водород?

Для развития водородной энергетики нужно будет на государственном уровне решить вопрос, в каком виде доставлять водород к месту его получения. Дело в том, что водород содержится в очень многих видах ископаемых топлив.

«Наиболее дешевый водород получается методом паровой конверсии метана,— рассказывает заведующий отделом гетерогенного катализа Института катализа СО РАН Павел Снытников.— Другой способ — из аммиака. Для его транспортировки, как и для природного газа, в нашей стране даже существует трубопровод, так как аммиак сжижается всего при давлении 8,5 атмосферы. Третье решение — перевозка будущего водорода в виде метанола. В Китае метанол используют как автомобильное топливо. Но в России против метанола почему-то предубеждение, по-видимому, в связи с тем, что с давних пор у нас простой народ пил все, что горело, в том числе и метанол, и люди лишались зрения».

А вот получать его лучше всего там же, где будут потреблять, чтобы уйти от проблем транспортировки чистого водорода. Чтобы использовать водород, например, как автомобильное топливо, нужно закачать его в баллоны под давлением 700 атмосфер. Правда, на сжатие нужна дополнительная энергия. Не меньше энергии требуется на сжижение водорода, так что один из подходящих способов его транспортировки — это перевозка в химически связанном состоянии, например в виде метана, из которого водород должен производиться там же, где будет использоваться. То есть до заправки везут метан, а уже на самой заправке устанавливается небольшое производство, например, конвертер метана в водород. Но этот способ не очень хорош для экологии, поскольку на небольших производствах сложно обеспечить качественную очистку выбросов. Зато экономически он себя вполне оправдывает. Опыт Японии, Кореи и ряда других стран показал, что километр пробега на водороде выходит не дороже бензина. 4 кг водорода, закачанного в баллон, хватает примерно на 800 км пути обычного седана.

Получать водород можно практически из любого углеводородного топлива: из бензина, дизельного топлива или пропан-бутановых смесей. В Институте катализа им. Г. К. Борескова СО РАН ведется работа по гранту РНФ по тематике получения водорода из дизельного топлива. Также разрабатываются методы получения водорода даже из органических носителей, например из бор-гидридов. Главные задачи на будущее развитие водородной энергетики — это не только получение водорода, но и его хранение. Жидкий водород можно хранить только при низких температурах, поэтому его использовали только в критически важных областях, например, как ракетное топливо.

Если отвлечься от автомобилей и обратить внимание на энергообеспечение более крупных стационарных объектов, например жилых или промышленных комплексов, то вся идеология водородной энергетики строится на ее связке с другими источниками энергии. Например, с возобновляемыми — гидро-, ветряными, солнечными электростанциями или с крупными атомными электростанциями. Производство такой энергии идет в одном режиме, а тратится потребителями она в другом, поэтому, когда есть излишки энергии, ее можно тратить на получение водорода даже из обычной воды методом электролиза.

Голубая мечта о зеленом водороде

Электролиз — это способ получения водорода из воды, который, к сожалению, требует больших энергозатрат, поэтому он оправдан только в тех случаях, когда вырабатываемую энергию необходимо запасти, пусть даже и с невысоким КПД. Лучше всего использовать для этого источники, где постоянно возникают достаточно большие излишки энергии. Емкости аккумуляторов для ее сохранения не хватает, кроме того, аккумуляторы быстро разряжаются, а полученный методом электролиза водород — это гарантированный запас энергии, можно сказать, воплощение мечты о чистой энергии, так называемом зеленом водороде. К сожалению, пока всего 2% общего объема водорода в мире производится методом электролиза. 75% водорода получают из природного газа и 25% — сжиганием угля. Цены топлива, полученного по этим технологиям, также несопоставимы: $1,7 за 1 кг водорода из природного газа и $5–10 за водород, полученный электролизом. Впрочем, стоимость зависит от источника энергии. Например, от энергии АЭС зеленый водород вдвое дешевле ($3–5), чем от возобновляемых источников энергии.

Основные организации в России, заинтересованные в получении водорода — это компании «Росатом» и «Газпром». Атомные электростанции нуждаются в сохранении избытка энергии в виде водорода и дальнейшего его использования. А добывающая компания хочет перерабатывать природный газ в водород, имея соответствующие установки непосредственно в местах использования, например на автомобильных заправках. Для решения проблемы транспортировки водорода можно переводить его в спирты — метанол, диметиловый эфир, чтобы получать из них водород, что называется, «по требованию» для дальнейшего использования на энергоустановках. Это химия получения водородсодержащих компонентов, и она достаточно хорошо освоена.

Как перестать сжигать топливо

Вообще, заявления о том, что водород — это экологически чистое топливо, не совсем справедливы. Из школьного курса химии мы помним, что после сжигания водорода получается вода. Но горит-то он в воздухе, где высокое содержание азота, и в результате реакции кислорода и азота при высоких температурах мы получаем те же токсичные оксиды азота, что и при сжигании бензина, только в меньшем объеме. Собственно, водород здесь ни при чем: любое высокотемпературное горение вызывает в воздухе реакцию взаимодействия кислорода и азота с образованием оксидов. По этой причине получать электричество с помощью сжигания любого топлива — это не самый экологичный способ. А тем более углеводородного, которое сгорает с выделением выбросов углекислого газа в атмосферу. Чтобы решить проблемы с выбросами в атмосферу, нужно прекратить сжигать топливо и снизить градус его потребления до комнатной температуры. В этом могут помочь топливные элементы.

Применение водорода в топливных элементах является самым экологичным. Разные топливные элементы используют водород при разных температурах и могут быть более или менее привередливы к его чистоте. Низкотемпературные топливные элементы работают на чистом водороде, а высокотемпературные вполне удовлетворяются синтез-газом. Топливный элемент — это электрохимическое устройство, которое преобразует химическую энергию водорода в электрическую (процесс, обратный электролизу) с достаточно высоким КПД. Институт катализа СО РАН сотрудничает с российскими производителями топливных элементов — ГК «ИнЭнерджи» и Институтом проблем химической физики РАН, где были разработаны и созданы сверхлегкие топливные элементы для беспилотных летательных аппаратов. В настоящее время там ведутся разработки более крупных топливных элементов для автомобильных передвижных платформ. Рынок топливных элементов еще только формируется, поскольку область их применения постоянно растет. Появляются новые возможности в разработке — осваивается новый экономический сектор. Вопросы могут быть самые разные — например, обеспечение дальних трасс или камер видеонаблюдения источниками связи или возможность установки автономных вышек сотовой связи. Источники водородной энергии всегда работают как тандем «топливный элемент на водороде плюс аккумулятор». Аккумулятор способен сглаживать пиковые нагрузки, а топливный элемент обеспечивает длительную выработку электроэнергии.

Сегодня в мире на топливных элементах работают тысячи небольших энергоустановок. В США, Японии и некоторых странах Европы они уже около 30 лет снабжают водородной энергией небольшие частные поселки, большие и удаленные от города супермаркеты или промышленные объекты. В отличие от дизель-генераторов это намного более бесшумные системы, так что их широко используют как запасные источники энергии в случае сбоев в работе основного источника энергообеспечения.

Сколько стоит чистый воздух

В качестве грантового финансирования на развитие индустрии водородной энергетики некоторые страны ЕС ежегодно выделяют сотни миллионов евро, США — сотни миллионов долларов. Совокупные вложения Европы и США в эту отрасль исчисляются миллиардами. Сейчас многие компании во всем мире делают попытки использовать источники энергии на топливных элементах в самых разных областях. В ближайшие десятилетия может измениться сама концепция человеческого энергопотребления.

В России развитие топливных элементов исторически связано с космическими программами в середине ХХ века. Щелочные топливные элементы использовались во многих космических проектах, где требовались автономные энергоустановки.

В 2020 году правительство России утвердило энергетическую стратегию Российской Федерации на период до 2035 года и ключевые меры развития водородной энергетики. В этом же году был создан консорциум по водородной энергетике, куда вошли ведущие научные институты: Томский политехнический университет, Институт катализа СО РАН, Институт проблем химической физики РАН, Институт нефтехимического синтеза РАН, Самарский государственный политехнический университет и Сахалинский государственный университет. В программе развития водородной энергетики РФ намечено создание водородных кластеров и пилотных проектов по производству и экспорту водорода. Планируется развитие первых коммерческих проектов производства водорода. Сегодня в РФ появляются отдельные пилотные проекты с использованием водородной энергетики, но до массового внедрения пока не дошло: скорее производители демонстрируют свою готовность к реализации подобных проектов в случае выделения финансирования со стороны, например, госкорпораций. Так, в конце 2019 года в Санкт-Петербурге был запущен трамвай на водородном топливе, а ОАО «Газпром» и ОАО «РЖД» в качестве пилотного проекта обсуждают возможность запуска поезда на Сахалине на топливных водородных элементах.



Заказать чистый газ водород 99,999% в баллонах по выгодной цене в России и СНГ

Водород особой чистоты

Водород (Н2) является одним из самых востребованных газов, сфера его использования очень велика. Большие объемы этого газа используются для синтеза аммиака, производства хлороводорода и соляной кислоты. Водород широко применяется и в других целях, в их числе:

  • восстановление металлов из их оксидов;
  • сварочные работы;
  • гидрогенизация жиров;
  • использование в качестве горючего;
  • гидроочистка нефти;
  • создание полимеров и т.д.

Наша компания предлагает водород особой чистоты по низким заводским ценам. Мы являемся производителем самых разнообразных газов, работа с нами по-настоящему выгодна и удобна.

Водород в баллонах по выгодным расценкам!

В последние годы все больше растет спрос на водород, чистый газ марок 5,0 (99,999%) и 6,0 (99,9999%) очень широко используется в промышленности. Мы предлагаем водород оптом и в розницу, представленная продукция полностью соответствует ТУ 2114-005-37924839-2016. Водород 99,99% производится по ГОСТ 3022-80 и ГОСТ 51673-2000, данные стандарты регламентируют содержание водяного пара и посторонних газов.

Водород ОСЧ (особой чистоты) отличается минимальным содержанием примесей, массовая доля водорода составляет в нем не менее 99,999% (марка 5,0). Для марки 6,0 характерна еще более высокая чистота – 99,9999%. Водород марки 5,0 (99,999%) используется там, где технологический процесс требует применения абсолютно чистого газа. Для решения большинства обычных задач используется технический водород с чистотой 99,99%.

У нас вы можете выгодно купить водород в баллонах, в моноблоках, СНОГах и спецагрегатах различных модификаций, в любых интересующих вас объемах. Отметим, что наша компания располагает современным высокотехнологичным производством, позволяющим минимизировать затраты на производство и очистку газов. Благодаря этому мы можем предлагать водород и другие газы высокой чистоты по минимальным заводским ценам.

Надежно, быстро, удобно!

Наша компания является надежным поставщиком водорода и других технических газов. Мы поставляем промышленные газы высокой чистоты на десятки крупнейших предприятий страны. Если вам нужен особо чистый и доступный по цене водород, газ в баллонах по 40 литров можно приобрести прямо сейчас в любом количестве, осуществляется доставка в любые регионы России и СНГ.

Мы имеем более чем десятилетний опыт работы, у нас налажены тесные деловые контакты со многими предприятиями. Вы можете приобрести водород по разовому контракту или заключить договор на регулярное снабжение вашего предприятия этим газом в интересующих вас объемах. Второй вариант более удобен, так как позволяет полностью решить все проблемы, связанные с приобретением водорода.

Как непосредственный производитель водорода, мы гарантируем точное соответствие чистоты поставляемого газа заявленным характеристикам, быстрое и качественное выполнение вашего заказа. В нашей компании есть собственная лаборатория с современным оборудованием, обеспечивающая строгий контроль качества выпускаемой продукции.

Отгрузка водорода производится по России и СНГ. Возможна заправка водородом ваших баллонов. Воспользуйтесь нашим предложением, закажите качественный водород особой чистоты прямо сейчас!

Оформите заказ на оптовые и розничные поставки газа водорода особой чистоты:

  • +7 (343) 363-68-88
  • +7 (800) 551-65-98
или адресу электронной почты [email protected]

Водородный FAQ

Научный журналист Алексей Паевский ответил на популярные вопросы о водородной энергетике. 

Научный журналист Алексей Паевский

Так получилось, что помимо всей своей работы в области научной журналистики и популяризации науки, последние два с половиной года мне приходится много заниматься популяризацией водородной тематики: водородной энергетики, водородной экономики, водородного транспорта.

Причем в любых форматах: лекция, научно-популярная статья, выступление на круглом столе, дискуссия в блогах, разговоры с друзьями или с малознакомыми людьми. За это время водород стал одним из главных элементов повестки дня – и в мировых новостях про это говорят, и в Год Науки упоминают, и наш президент в конце прошлого года пожелал к 2023 году российский водородный автобус (и вот уже ГАЗ и КАМАЗ представили прототипы)…

За это же время я выслушал огромное количество вопросов, мнений и суждений о водородном транспорте. И, мне кажется, настала пора собрать в один текст самые частые ответы на самые частые вопросы, связанные с водородным транспортом. Что ж, поехали!

Нет, водород не бывает зеленого или голубого цвета. Цветовая маркировка водорода всего лишь обозначает «углеродный след», который оставляет за собой тот или иной способ производства водорода. Сейчас почти весь водород – «серый». Его производят из природного газа нагреванием с водяным паром. На выходе получается водород и углекислый газ, который выбрасывается в атмосферу. Это не очень хорошо для климата, поэтому если углекислый газ уловить и захоронить, то получится уже «голубой» водород. Если же природный газ сразу же разложить на углерод и водород (а углерод захоранивать проще), то будет вам «бирюзовый» водород. Если получать водород электролизом, пропуская ток через воду, то тут уже другие цвета – «оранжевый» (или «желтый», или «розовый») – если электричество добыто на АЭС, и «зеленый» — если оно получено из энергии ветряков или солнечных панелей.  Но любой водород – газ без цвета и запаха.

Нет, водородный транспорт – не новая история. В самом начале XIX века, в 1807 году Франсуа Исаак де Риваз уже использовал смесь водорода и кислорода в своем двигателе внутреннего сгорания и в автомобиле с этим двигателем. А в  1860-х  Жан Жозеф Этьенн Ленуар уже выпускал водородный автомобиль с названием – «Гиппомобиль».

Нет, в современных водородных автомобилях водород не сжигают. Есть более рациональный способ использования: мы берем устройство, которое называется «топливный элемент», в котором водород соединяется с кислородом, но не горит (температура процесса всего 70 градусов) – и при этом выделяется электрический ток, который питает электромотор. И вот вам неожиданное открытие – всякий современный водородный автомобиль – это электромобиль. Просто в нем источник электричества – водород и топливный элемент, а не литий-ионная батарея.

И да, кстати, тот самый топливный элемент – тоже придуман очень, очень давно. Уильям Гроув сконструировал его еще в 1838 году. Только тогда он оказался невостребован. Второй расцвет топливных элементов начался в 1960-х годах, когда они потребовались космосу. И только современные материалы 2000-х позволили сделать топливные элементы настолько компактными, что их можно стало ставить на автомобили.

Хватит пугать людей взрывающимся водородом и дирижаблем «Гинденбург»! Да, конечно, водород в смеси с кислородом в определенных пропорциях взрывается. Но если в реальных условиях на открытом воздухе произойдет утечка водорода, то он – в отличие от пропан-бутановой смеси, которой заправляются современные газовые автомобили, стремительно поднимается вверх – со скоростью 20 метров в секунду. 

Проводились реальные эксперименты с утечкой и возгоранием бензина и водорода в одинаковых машинах. Результаты интересны: в водородном автомобиле огонь сам собой затухает через минуту-полторы, бензиновый за полторы-две минуты сгорает целиком. А уж как горят электромобили! Расчеты показывают, что для того, чтобы потушить одну «Теслу» потребуется десяток пожарных машин.

Да, и про взрывы баллонов в газовых авто. Баллон баллону рознь: если в газовом автомобиле баллон металлический, и в случае взрыва опасен именно баллон, осколки которого поражают людей, как шрапнель, то водородный баллон соткан из углепластика. Максимум, что он может – разорваться и раскрыться, не образуя осколков. 

Где выигрывает водородный автомобиль у электромобиля на аккумуляторах? Во-первых, его реальный (а не рекламный) пробег будет втрое больше. 600 километров на пяти килограммах водорода – это норма, а нынешний рекорд для водородной легковушки не на треке, а от города до города – более 1000 км на одной заправке.

Во-вторых, водородомобиль заправляется за 3-4 минуты, а не за несколько часов (или полчаса быстрой зарядки) как электромобиль. Впрочем, в городе электромобиль удобнее – приехал на работу, воткнул в зарядку, пошел работать. Вышел с работы – поехал домой, у дома снова воткнулся.  Хотя в России и инфраструктуры для электромобилей, и для водородных очень мало. Водородная заправка пока и вовсе одна, у нас в Центре компетенций в ИПХФ РАН.

Тем не менее, кажется, водород уже не остановить. Расчеты показывают, что для Москвы водоробус уже экономически выгоднее электробуса. В мире уже бегает несколько тысяч водоробусов – от Бразилии до Лондона. Поэтому, как мне кажется, в ближайшие годы дело сдвинется. И первыми на водород перейдут именно городской общественный транспорт, коммунальный транспорт и тяжелый грузовой транспорт – от фур до карьерных самосвалов. Первые разработки в России уже есть!

Алексей Паевский, научный журналист

Заместитель руководителя Центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии» при ИПХФ РАН по коммуникациям
Советник ГК «ИнЭнерджи» по коммуникациям
Руководитель пресс-службы ИПХФ РАН

Источник: Фото: chitaitext.ru

Вам может быть интересно

Наука о чистой энергии пропана | Водород против углерода в пропане

Во многих статьях, подробно описывающих преимущества пропана, говорится о том, что это эффективное топливо, которое лучше для окружающей среды, чем другие традиционные виды топлива. Проще говоря, пропан выделяет меньше вредных выбросов углерода, чем другие виды топлива. Но почему? Причина кроется в химическом составе пропана.

Химический состав

пропана — C3H8, что означает, что он состоит из трех атомов углерода и восьми атомов водорода.Большую часть молекулы составляет водород. Это означает, что при сгорании пропана атомы водорода производят водяной пар вместо вредных выбросов, связанных с другими видами топлива. На самом деле одна молекула пропана содержит около 72% атомов водорода, поэтому большинство выбросов просто превращаются в водяной пар.

Другие виды топлива представляют угрозу для окружающей среды из-за более высокого содержания в них атомов углерода. Поскольку пропан содержит низкий уровень углерода, при его использовании в воздух выделяется меньше парниковых газов.По сравнению с электричеством пропан сокращает выбросы парниковых газов примерно на 43% и даже больше по сравнению с ископаемым топливом.

Пропан сгорает чисто благодаря процессу его сгорания. Пропан воспламеняется при контакте с кислородом, поэтому в процессе не участвуют никакие другие химические вещества. При сгорании пропана выделяется много тепла, что делает его идеальным для использования в бытовых приборах, таких как печи и водонагреватели. Кроме того, он производит меньше отходов, чем другие процессы сгорания, такие как бензин, поэтому это отличная альтернатива топливу для использования в транспортных средствах. 1

Возобновляемый пропан или биопропан также не за горами. Изготовленная из сельскохозяйственных отходов, это та же молекула C3H8, но созданная как побочный продукт других процессов, а не в результате обычного бурения нефтяных или газовых скважин. Биопропан хорошо зарекомендовал себя в Европе и пользуется популярностью и в Соединенных Штатах. U-Haul уже взяла на себя обязательство использовать один миллион галлонов возобновляемой энергии для своих операций, и продукт используется в Калифорнии и других регионах, которые пытаются заменить обычные виды топлива более чистыми альтернативами.

Не существует идеального решения мировых проблем загрязнения. Однако использование пропана в домах, транспортных средствах, газонокосилках, сельскохозяйственных работах и ​​других жизнеспособных областях может уменьшить наш углеродный след.

Благодаря своему химическому составу и процессу сгорания пропан является экологически чистым топливом и разумным выбором, который не только приносит пользу окружающей среде, но и обеспечивает преимущества с точки зрения производительности, эффективности, комфорта и безопасности. Пропан является идеальным источником топлива, который можно использовать без ущерба для производительности и без значительно более высокой цены.Он доступен, безопасен, портативный, универсальный и проверенный.

Источник:

1 https://www.wisegeek.com/what-is-propane-combustion.htm#

Водород из пропана | ПЕРС

Введение

Мир переходит к низкоуглеродному будущему. Этому переходу способствует законодательство, направленное на ограничение выбросов парниковых газов, а также быстрое снижение стоимости возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца.

На самом деле, за последнее десятилетие ни в одной стране выбросы углекислого газа не сократились больше, чем в Соединенных Штатах. Но основная причина этого снижения часто удивляет многих людей.

Природный газ снижает выбросы углерода

Бум сланцевого газа в США привел к увеличению добычи природного газа в США почти на 90% в период с 2005 по 2020 год. Это привело к падению цен на природный газ в США и помогло угольным электростанциям переключиться на природный газ для выработки твердая власть.Это было основной причиной сокращения выбросов углекислого газа в США, а рост возобновляемых источников энергии фактически внес второй по величине вклад.

Таким образом, по иронии судьбы ископаемое топливо уже способствовало переходу на низкоуглеродное топливо. Возникает вопрос, существуют ли другие ископаемые виды топлива, которые могут способствовать этому переходу. Действительно, есть.

Одним из побочных продуктов такого всплеска добычи природного газа стало увеличение производства сжиженного природного газа.Эти жидкости удаляются из природного газа в процессе производства и состоят из этана, пропана, бутана и высших углеводородов.

Потенциал пропана

Пропан — самый легкий из этих газов, который легко транспортируется в виде жидкости под давлением. Одновременно с ростом добычи природного газа производство пропана подскочило со 182 млн баррелей в 2005 году до почти 600 млн баррелей в 2019 году.

Как пропан может помочь в переходе к низкоуглеродному будущему? Один из способов — производство водорода.

Водород — самый легкий элемент, а также самый распространенный элемент во Вселенной. Его можно использовать в качестве источника энергии, и он играет решающую роль во многих нефтехимических процессах.

При сгорании водорода образуется вода. Следовательно, водород можно использовать в качестве низкоуглеродного источника топлива. Водород можно сжигать напрямую или использовать в топливных элементах для производства электроэнергии.

Поскольку при сгорании водорода образуется вода, многие считают его ключом к более чистой энергетике в будущем.Президент Джордж Буш рекламировал потенциал «водородной экономики» в своем обращении к Конгрессу США в 2003 году. Впоследствии на реализацию этого видения были выделены миллиарды долларов.

Производство водорода

Но сначала нужно произвести водород. Более 95% мирового водорода производится с помощью паровых установок риформинга метана (SMR). В этой реакции природный газ взаимодействует с водяным паром при повышенной температуре с образованием монооксида углерода и водорода. Последующая реакция — реакция конверсии водяного газа — затем вступает в реакцию дополнительного количества пара с монооксидом углерода с образованием дополнительного количества водорода и диоксида углерода.

Конечными продуктами этой реакции являются углекислый газ и водород. Как и метан, пропан может подвергаться паровой конверсии, хотя и при более мягких температурах. Реакция SMR метана происходит при температурах от 750°C до 950°C, но пропан может быть преобразован в водород при температуре от 200°C до 350°C. Более низкие температуры снижают потребность в энергии и, следовательно, углеродный след при производстве водорода из пропана.

А как же углекислый газ? Независимо от того, сжигается ли пропан напрямую или преобразуется, весь углерод в пропане все равно превращается в двуокись углерода.Прямое сжигание пропана в автомобиле (распространенное во многих частях мира) имеет меньший углеродный след, чем бензин или дизельное топливо, но эти выбросы углерода все равно попадают в атмосферу.

Преимущество реформирования

Преобразование пропана в водород предлагает способ улавливания этих выбросов углекислого газа в источнике. При очистке водородного продукта SMR основной примесью является диоксид углерода. Он отделяется у источника, и затем углекислый газ может быть продан на товарный рынок двуокиси углерода (для использования в газированных напитках и холодильном оборудовании).Есть и другие способы использования углекислого газа, но в крайнем случае его можно закачать обратно в землю и изолировать.

Затем водород можно использовать для производства (почти) безуглеродного источника энергии. Я говорю «почти», потому что все еще есть небольшое количество выбросов, связанных с производством пропана, а затем водорода, но это небольшая доля выбросов от простого сжигания ископаемого топлива.

Это не просто теоретическое упражнение. Amazon, например, покупает вилочные погрузчики на водородных топливных элементах для своих складов.Управление энергетической информации (EIA) сообщает, что в настоящее время в США работает около 80 электростанций на топливных элементах с электрической мощностью около 190 мегаватт (МВт). Кроме того, в США работает около 60 водородных заправочных станций

.

Вполне вероятно, что использование водорода будет расти по мере того, как мир будет использовать низкоуглеродную энергетику. Как уже показал природный газ, некоторые ископаемые виды топлива, такие как пропан, могут помочь в этом переходе.

Скачать Артикул

Центр данных по альтернативным видам топлива: основы водорода

Водород (H 2 ) — это альтернативное топливо, которое можно производить из различных внутренних ресурсов.Хотя рынок водорода в качестве транспортного топлива находится в зачаточном состоянии, правительство и промышленность работают над экологически чистым, экономичным и безопасным производством и распространением водорода для широкого использования в электромобилях на топливных элементах (FCEV). Легкие FCEV теперь доступны в ограниченных количествах для потребительского рынка в локализованных регионах внутри страны и по всему миру. Рынок также развивается для автобусов, погрузочно-разгрузочного оборудования (например, вилочных погрузчиков), наземного вспомогательного оборудования, грузовиков средней и большой грузоподъемности, морских судов и стационарных приложений.Дополнительные сведения см. в разделе о свойствах топлива и в Центре ресурсов по анализу водорода.

В окружающей среде много водорода. Он хранится в воде (H 2 O), углеводородах (таких как метан, CH 4 ) и других органических веществах. Одной из проблем использования водорода в качестве топлива является его эффективное извлечение из этих соединений.

В настоящее время паровой риформинг — сочетание высокотемпературного пара с природным газом для извлечения водорода — составляет большую часть водорода, производимого в Соединенных Штатах.Водород также можно получить из воды путем электролиза. Это более энергоемко, но может быть сделано с использованием возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнце, и избегая вредных выбросов, связанных с другими видами производства энергии.

Почти весь водород, ежегодно производимый в США, используется для очистки нефти, обработки металлов, производства удобрений и переработки продуктов питания.

Хотя производство водорода может привести к выбросам, влияющим на качество воздуха, в зависимости от источника, FCEV, работающий на водороде, выбрасывает только водяной пар и теплый воздух в качестве выхлопных газов и считается транспортным средством с нулевым уровнем выбросов.Основные исследования и разработки направлены на то, чтобы сделать эти автомобили и их инфраструктуру практичными для широкого использования. Это привело к выпуску серийных автомобилей малой грузоподъемности для розничных потребителей, а также к первоначальному внедрению автобусов и грузовиков средней и большой грузоподъемности в Калифорнии и доступности автопарка в северо-восточных штатах.

Узнайте больше о водороде и топливных элементах в офисе технологий водорода и топливных элементов.

Водород как альтернативное топливо

Водород считается альтернативным топливом в соответствии с Законом об энергетической политике 1992 года.Интерес к водороду как к альтернативному транспортному топливу обусловлен его способностью питать топливные элементы в транспортных средствах с нулевым уровнем выбросов, его потенциалом для внутреннего производства, а также быстрым временем заполнения топливных элементов и высокой эффективностью. На самом деле топливный элемент в паре с электродвигателем в два-три раза эффективнее двигателя внутреннего сгорания, работающего на бензине. Водород также может служить топливом для двигателей внутреннего сгорания. Однако, в отличие от FCEV, они производят выбросы выхлопных газов и менее эффективны.Узнайте больше о топливных элементах.

Энергия 2,2 фунта (1 кг) газообразного водорода примерно такая же, как энергия 1 галлона (6,2 фунта, 2,8 кг) бензина. Поскольку водород имеет низкую объемную плотность энергии, он хранится на борту транспортного средства в виде сжатого газа, чтобы обеспечить запас хода обычных транспортных средств. В большинстве современных приложений используются резервуары высокого давления, способные хранить водород при давлении 5000 или 10000 фунтов на квадратный дюйм (psi). Например, FCEV, производимые производителями автомобилей и доступные в дилерских центрах, имеют резервуары на 10 000 фунтов на квадратный дюйм.Розничные заправочные колонки, которые в основном расположены на автозаправочных станциях, могут заполнить эти баки примерно за 5 минут. В электрических автобусах на топливных элементах в настоящее время используются баки на 5000 фунтов на квадратный дюйм, которые заполняются за 10–15 минут. Другие способы хранения водорода находятся в стадии разработки, включая химическое связывание водорода с таким материалом, как гидрид металла или низкотемпературные сорбирующие материалы. Узнайте больше о хранении водорода.

Данные с розничных заправочных станций, собранные и проанализированные Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, показывают, что среднее время, затрачиваемое на заправку FCEV, составляет менее 4 минут.

Калифорния лидирует в стране по строительству водородных заправочных станций для автомобилей FCEV. По состоянию на середину 2021 года для публики были открыты 47 розничных водородных станций в Калифорнии, а также одна на Гавайях, а еще 55 находились на различных стадиях строительства или планирования в Калифорнии. Эти станции обслуживают более 8000 FCEV. Калифорния продолжает выделять средства на строительство водородной инфраструктуры в рамках своей Программы чистого транспорта. Калифорнийская энергетическая комиссия уполномочена выделять до 20 миллионов долларов в год до 2023 года и инвестирует в первые 100 общественных станций для поддержки и поощрения этих автомобилей с нулевым уровнем выбросов.Кроме того, в северо-восточных штатах запланировано открытие 14 АЗС, некоторые из которых уже обслуживают клиентов автопарка.

Производители автомобилей предлагают FCEV только тем потребителям, которые живут в регионах, где есть водородные станции. Неторговые станции в Калифорнии и по всей стране также продолжают обслуживать парки FCEV, включая автобусы. Многие распределительные центры используют водород в качестве топлива для погрузочно-разгрузочных машин в своей обычной работе. Кроме того, было сделано несколько объявлений о производстве транспортных средств большой грузоподъемности, таких как магистральные грузовики, для которых потребуются заправочные станции гораздо большей емкости, чем существующие станции малой грузоподъемности.Найдите водородные заправочные станции по всей территории Соединенных Штатов.

Что нужно знать о водороде, КПГ, СПГ и пропане?

После десятилетий доминирования в топливной отрасли ископаемые виды топлива, такие как бензин и дизельное топливо, уступают место возобновляемым источникам энергии. В результате альтернативные виды топлива являются горячей темой в наши дни. Но, несмотря на то, что сегодня доступно множество видов возобновляемых ресурсов, что вы на самом деле знаете о водороде, СПГ, СПГ и пропане?

Хотя у каждого источника топлива есть свои плюсы и минусы, эти варианты могут служить полной или частичной альтернативой бензину и дизельному топливу.В этом блоге будут рассмотрены самые популярные виды альтернативного топлива и какое из них лучше всего подходит для конкретных применений.

Водород

При смешивании с природным газом водород может стать альтернативным топливом для автомобилей с определенными двигателями внутреннего сгорания. Водород можно производить из ископаемого топлива (например, угля), ядерной энергии или возобновляемых источников энергии (например, солнечной энергии).

Водород также можно сжигать в двигателях внутреннего сгорания или использовать в транспортных средствах на топливных элементах (FCV), которые объединяют водород и кислород из воздуха для питания электродвигателя.Однако, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, FCV не производят вредных загрязнителей воздуха, а только тепло и воду.

Благодаря нулевому выбросу парниковых газов водородные топливные элементы исключают использование и хранение токсичных материалов, таких как дизельное топливо или аккумуляторная кислота, что снижает общие затраты на техническое обслуживание. Они также могут быть заправлены всего за две минуты и работать дольше, чем традиционные свинцово-кислотные батареи, что значительно сокращает время простоя автомобиля.

плюсы

        КПГ

        Сокращенное от сжатого природного газа, КПГ является газообразным нефтепродуктом и производит гораздо меньший процент парниковых газов (ПГ), чем другие виды топлива.CNG производится путем сжатия природного газа до менее чем 1 процента его объема при стандартном атмосферном давлении.

        СПГ не имеет запаха, вкуса и нетоксичен и состоит в основном из метана с небольшими количествами азота, двуокиси углерода, пропана и следов этана. Поскольку в процессе сгорания СПГ выделяет меньший процент парниковых газов, он является одним из самых популярных видов возобновляемого топлива. Кроме того, оно стоит примерно на 50 процентов меньше, чем обычное топливо, и создает на 97 процентов меньше выбросов угарного газа.

        Коммерческие автомобили и автобусы общественного транспорта, работающие на СПГ, обычно маркируются наклейкой с синим ромбом на СПГ. Хотя СПГ не обеспечивает такую ​​же мощность, как дизель, он исключительно адаптируется к современным двигателям благодаря своему высокому октановому числу.

        плюсы

            без запаха и безвкусный
          • нетоксичный
          • Производит меньше выбросов углерода, чем бензин

          ;

          ;

          • Об одном и том же экономике топлива, что и обычный бензин
          • , что составляет 21 раз хуже для глобального потепления, чем двуокись углерода (CO2)

          СПГ

          СПГ, или сжиженный природный газ, производится путем очистки природного газа и его переохлаждения до -260°F (-162°C) для преобразования его в жидкость.Во время этого процесса газ охлаждается ниже точки кипения, что удаляет большинство посторонних соединений. Как и его компримированный аналог, СПГ состоит в основном из метана с небольшим количеством других углеводородов.

          Поскольку СПГ должен храниться при чрезвычайно низких температурах, его использование в коммерческих целях весьма ограничено. Тем не менее, СПГ является идеальным альтернативным топливом для грузовиков дальнего следования, поскольку он занимает меньше места в транспортном средстве, чем СПГ. Кроме того, объем сжиженного природного газа примерно в 600 раз меньше, чем объем компримированного природного газа.

          В Соединенных Штатах некоторые электростанции производят и хранят СПГ на месте в качестве альтернативного топлива, когда спрос на электроэнергию высок (например, в холодную и жаркую погоду) или когда пропускная способность трубопровода не может удовлетворить возросший спрос на природный газ. При правильном обращении СПГ может быть преобразован в КПГ.

          плюсы

            • Проще в магазин и транспортировке, чем регулярный природный газ
            • Большое переходное альтернативное топливо для развивающихся площадей с меньшими энергетическими инфраструктурами
            • производит меньше выбросов углерода, чем бензин

            ;

          • Относительно высокое производство стоимость
          • Должен храниться в дорогих криогенных резервуарах

          Пропан

          Пропан, также известный как сжиженный нефтяной газ (СНГ), является одним из наиболее широко используемых видов возобновляемого топлива.Пропан отделяют от необработанного природного газа с помощью охлаждения или извлекают из нагретой сырой нефти с помощью дистилляционной колонны. Затем он подвергается давлению и превращается в жидкость, которая хранится в цилиндрах и резервуарах.

          Помимо использования в кулинарии и обогреве, пропан часто используется в промышленности, холодильной технике, сельском хозяйстве и общественном питании, поскольку его легко найти и транспортировать. Кроме того, пропан становится популярным альтернативным топливом для транспортных средств, потому что он сгорает чище, чем бензин, и на 70 процентов сокращает количество образующихся смога углеводородов.

          Потребители могут легко перевести обычные бензиновые автомобили на пропан. Кроме того, некоторые автомобили малой грузоподъемности, такие как более крупные грузовики и фургоны, можно приобрести с готовым пакетом двигателей и переоборудовать для использования пропана. Хотя любой вариант может быть несколько дорогим, эти затраты могут быть компенсированы за счет снижения затрат на топливо и техническое обслуживание.

          Pros

          • Большая часть пропана, используемого в США, производится внутри страны
          • Высокоразвитая инфраструктура для транспортировки, хранения и распределения
          • Обычно дешевле бензина
          • Более низкие затраты на техническое обслуживание автомобилей
          • Производит меньше

          Минусы

          • Ограниченные заправочные станции и транспортные средства
          • Плохая экономия топлива
          • Производство пропана создает метан, который в 21 раз хуже для глобального потепления, чем углекислый газ (CO2)

          Независимо от того, решили ли вы уже использовать альтернативное топливо или планируете перейти на него в будущем, выбор между различными типами возобновляемого топлива является важным бизнес-решением.Поиск правильного альтернативного топлива для уникальных потребностей вашего бизнеса может быть сложной задачей, но FASTECH может помочь.

          Компания FASTECH обладает более чем двадцатилетним опытом работы в энергетической отрасли. Мы специализируемся на комплексных решениях, от планирования и строительства до текущего обслуживания и испытаний многих видов альтернативного топлива, включая водород, КПГ, СПГ и пропан. На сегодняшний день мы построили в Калифорнии больше водородных станций, чем кто-либо другой.

          Чтобы начать разработку проекта инфраструктуры возобновляемых источников энергии, свяжитесь с нами сегодня.

          (PDF) Характеристики горения водородно-пропановых смесей

          поле были достаточно близкими для обеспечения

          квазиизокинетического

          отбора проб

          [5].

          Использовалась хемилюминесценция

          для измерения концентрации NO и NO. Два недисперсионных анализатора infmd

          (NDIR)

          использовались

          для измерения концентрации CO и CO.

          Концентрации

          частиц внутри

          пламени

          были измерены другим неохлаждаемым

          кварцевым

          зондом.

          Внутренний диаметр

          этого пробоотборного зонда был увеличен с

          0,5

          мм на входе зонда до 6

          nun

          на коротком расстоянии 20 мм, что позволило газу

          внезапно расшириться. образец, тем самым заморозив

          его состава.

          Образец

          был проанализирован с использованием

          тех же анализаторов, которые использовались для измерения выбросов выхлопных газов

          .Если пренебречь эффектом расширения градиента и отсутствием гашения, неопределенности

          в измерениях концентрации частиц

          составляют менее 9% от среднего значения

          .

          Температурные профили в пламени смесевого топлива измерены платино-платиновым 13%

          Родиевым (тип R) Г-образным термопарным зондом собственного производства с диаметром проволоки 127pn

          и диаметром шарика 280

          ~IIII .

          Для измерения

          температуры в 100% водородном пламени, вольфрам-5%

          Рений против вольфрама-26% рения

          (тип

          C) с проводом диаметром 127 мкм и диаметром 127 pm0 370 пн было использовано. Поскольку эта термопара быстро изнашивается в условиях окисления

          , покрытие из высокотемпературного керамического цемента было использовано на

          всех

          открытых частях термопары

          , кроме шарика.

          Выход

          был выбран на 1

          кГц

          в течение

          20

          секунды, а

          на линии в среднем более

          1

          секунды с использованием высокоскоростной скорости компьютера аппаратное обеспечение системы сбора данных

          и программное обеспечение для сбора данных на базе ПК

          . Излучение пламени измерялось широкоугольным высокочувствительным пиргелиометром

          (1509) с коэффициентом поглощения 0.96.

          Высота видимого пламени

          определялась высокоскоростной видеокамерой. Стробоскопическая запись

          методика (интервал 1/6 секунды, 112000

          с.)

          вместе с контровой подсветкой и

          метод DEIS

          (цифровая электронная система стабилизации изображения)

          3 до 90 визуализировать

          изображение пламени на

          темном фоне. Модифицированный вариант методики, предложенной

          Yagi

          и fino [6], использовался с

          по

          для измерения концентрации сажи.

          A

          Пучок гелий-неонового лазера был пропущен через пламя и из-за

          по

          присутствия

          сажи,

          интенсивность

          ослабленного луча

          3 9.

          Величина ослабления

          была измерена

          с использованием

          измерителя мощности пироэлектрического лазера, размещенного на

          другой стороне луча. В таблице

          1

          показаны номинальные экспериментальные условия

          , а в таблице 2 приведены расчетные погрешности измерений.

          Результаты

          и

          Обсуждение

          и

          Обсуждение

          Внешний вид

          и

          Пламя

          и

          Длина

          Длина

          с увеличением

          из

          Концентрация пропана в гибридном топливе в водород-пропан, оба пламени

          Длина светимости и пламени [Рисунок.

          11.

          11.

          в Reynolds Number = 150, чистый водород

          производит видимый длина пламени

          30,5

          мм

          30,5

          , что резко увеличивается

          как

          концентрация пропана

          увеличивается в смеси.

          Водородно-пропановое топливо

          производит видимое пламя, которое

          примерно на 10% выше, чем у соответствующего водородно-природного газа

          he

          [7].

          Водород-

          Пламя пропана

          намного ярче, чем пламя водорода-природного газа. Более того, формы

          !lame

          существенно отличаются от

          в обоих случаях.

          AT

          AT

          a Reynolds №

          =

          1502 =

          150

          и 80-201

          Состояние смеси в водороде натуральный

          ГАЗА

          Build yellow-оранжевая зона появляется из середины пламени

          в область дальней горелки, которая

          есть

          , окруженная бледно-голубой оболочкой, тогда как в

          водородно-пропановое пламя. вся дальняя область

          горелки

          светится желтым цветом в этом состоянии.

          Это

          изменение внешнего вида

          из-за повышенного образования сажи

          в

          водородно-пропановом пламени.

          Химическая структура

          , благоприятная для формирования ПАУ (полициклические ароматические углеводороды)

          , которые

          , теперь считалось

          до

          , составляют

          причина

          сажа. В Reynolds Numbers 1O00 и

          3000

          30002 SOOT

          и

          SOOT

          пробыт

          и

          .

          конец увеличения длины пламени с увеличением концентрации пропана в топливе

          смесь

          сравним

          с

          корреляция Роупера

          [8].

          Тепловое излучение

          Потери

          Доля

          При числе Рейнольдса 150 доля тепловых потерь увеличивается с 3,5% для 100% H,

          до

          7,2% для пламени водорода 80-20 [Рис.21.

          После

          та, существенно не меняется

          с увеличением концентрации пропана в смеси

          .

          Увеличение коэффициента тепловых потерь

          на

          определенно связано с увеличением излучения как от молекулярных (полоса COJ, так и от непрерывных

          источников

          (сажа

          частиц). Однако асимптотическое поведение

          Коэффициент радиации пламя при концентрациях более

          , чем

          20% пропана

          UI

          Смесь показывает, что повышенное образование сажа за пределами

          определенных концентрации

          повышает самопоглощение

          из

          излучения от

          частицы сажи

          [4].

          При числах Рейнольдса

          lo00

          и 3000,

          это

          поведение чрезвычайно значимо.

          Коэффициент излучения пламени

          при

          эти

          числа Рейнольдса резко возрастают ниже 20% концентрации пропана в смеси

          .

          За пределами этой концентрации, хотя

          пламя

          фактор излучения увеличивается, это происходит

          при

          медленнее

          чем при более низких концентрациях.

          AT

          AT

          Все

          Reynolds Number И условия смеси, гидроген-

          Пламя пропана имеют более высокие радиационные факторы, чем

          , которые эти

          гидрородно-натурального пламена

          ,

          , как ожидается

          .

          Эмиссия

          Индексы

          (EI)

          (Ei)

          (EI)

          Измерения индексов выбросов NO,

          NO,

          и

          CO

          и

          CO

          Количество пламени водорода на различных

          Reynolds Номер и условия смеси

          показано

          в

          Рис.

          3.

          Только результаты на

          a

          Рейнольдс

          Пропан освещает Токийские игры, а водород дебютирует на Олимпийских играх

          23 июля, после пышного шоу, парада спортсменов и множества речей, церемония открытия Токийских игр завершится зажжением олимпийского котла.

          Так начнутся две недели пропана в центре внимания. Символизируя дух соревнования, котел продолжает гореть на протяжении всей Олимпиады — традиция, начавшаяся с игр 1928 года в Амстердаме, — а затем зажигается для последующих Паралимпийских игр.

          Топливом, используемым для поддержания пламени, обычно является природный газ или сжиженный нефтяной газ. На Олимпийских и Паралимпийских играх в Токио будет использоваться пропан, сообщила S&P Global Platts пресс-секретарь Юмико Такешита.

          Топливо предоставлено японским поставщиком сжиженного нефтяного газа ENEOS GLOBE Corp., но Такешита отказался сообщить ни количество закупленного пропана, ни стоимость.

          Брюс Свечицки, старший технический консультант Национальной ассоциации производителей пропана США, сказал, что котел олимпийских размеров может потреблять примерно 11 галлонов (41.6 литров) пропана в час, что составляет около 4 200 галлонов (16 000 литров) за 16 дней, которые будут зажжены для летних игр. Однако он добавил, что конструкции котлов сильно различаются, а характеристики котла, построенного для Токио, публично не известны.

          Впервые для Олимпийских игр в этих играх также будет использоваться водород, вырабатываемый солнечной энергией, в дополнение к пропану, сжигаемому как в факелах реле пламени, так и в котле, сказала Такешита, хотя она снова не раскрыла ни количества, ни стоимости.

          Использование альтернативного топлива «является одной из множества инициатив, которые, как мы надеемся, послужат трамплином для увеличения спроса на водородную энергию и помогут создать полноценную экономику, основанную на водороде», — сказал Такешита.

          Предыдущие Олимпийские игры также стремились решить, по крайней мере, некоторые экологические проблемы, связанные с выбросами котла и эстафеты факела.

          В 2012 году на Лондонских играх был установлен первый в мире «низкоуглеродный котел», который был значительно скромнее, чем предыдущие версии, и состоял из 204 «лепестков», освещенных природным газом, для представления каждой страны-участницы.Пламя можно было выключать по окончании каждого дня соревнований, чтобы сократить потребление газа на 85%.

          На Играх в Рио-де-Жанейро в 2016 году также был заказан котел меньшего размера, чтобы сократить количество сжигаемого природного газа и подчеркнуть тему глобального потепления, поместив пламя в поразительную отражающую скульптуру, изображающую солнце.

          Совсем недавно на зимних юношеских Олимпийских играх 2020 года в Лозанне, Швейцария, в котле использовались швейцарские древесные гранулы.

          Энергия для игр

          Обеспечение энергией Олимпийских игр — это гораздо больше, чем просто пламя, и японский энергетический гигант ENEOS будет поставлять нефтепродукты, газ, водород и электроэнергию для всех Игр в Токио.

          В общей сложности около 78 млн кВтч электроэнергии будет обеспечено 53 олимпийским объектам, из которых 24 млн кВтч будут поступать из 100% возобновляемых источников, говорится в сообщении ENEOS.

          Сюда входит водород для примерно 500 транспортных средств на топливных элементах (FCV), используемых на Играх, некоторые из которых производятся в исследовательском центре в Фукусиме, на месте ядерной катастрофы 2011 года. Центр является крупнейшим в мире предприятием по производству водорода, использующим около 20 МВт солнечной энергии.

          ENEOS выделяет семь своих водородных станций в Токио и прилегающих префектурах для проведения Игр для обслуживания FCV.Сюда входит водородная станция ENEOS в Шиоми, округ Кото в Токио, которая является точкой продажи водорода, произведенного в исследовательском центре Фукусима.


          Японская энергетическая компания ENEOS поставит водородное топливо, произведенное в Фукусиме, для Игр в Токио на этой заправочной станции Сиоми. Фото предоставлено ENEOS.

          Компания также заправит традиционным топливом баки около 2200 автомобилей и 1500 автобусов, 45 электрогенераторов, а также газифицирует ряд объектов.

          Поскольку энергетические рынки сильно восстановились в 2021 году после рыночного краха 2020 года, затраты ENOES на страхование поставок энергии будут значительно выше, если только компания не предусмотрительно накопила некоторые объемы год назад, когда игры изначально планировалось принять. место до того, как COVID-19 заставил их отложить.

          Например, цены на охлажденный пропан CFR в Северной Азии летом 2020 года колебались в районе 350 долларов за тонну, что составляет примерно половину от 650–700 долларов за тонну, которые они в среднем составляли этим летом, согласно оценкам Platts.

          Тем временем цены на СПГ

          были крайне неустойчивыми: Platts JKM торговалась на уровне около 2,15 долл./млн БТЕ в начале прошлого лета, затем резко подскочила до 32,50 долл./млн БТЕ в середине января на фоне резкого похолодания в Азии, а затем резко упала до 5,57 долл./млн БТЕ. в начале марта, а затем в последние дни неуклонно росла примерно до 14 долларов за млн БТЕ.

          Все топливо и инфраструктура будут поддерживать тысячи спортсменов, тренеров, сотрудников и волонтеров на играх, но не зрителей, учитывая чрезвычайное положение в Токио из-за COVID-19.

          Над всеми ними будет сиять олимпийский котел, в котором главную роль играет пропан, а также водород.

          Новый катализатор помогает превращать углекислый газ в топливо

          Представьте, что вы собираете углекислый газ из выхлопных труб автомобилей и других источников и превращаете этот основной парниковый газ в топливо, такое как природный газ или пропан: воплощение мечты об устойчивом развитии.

          Айсулу Айтбекова (слева) и Маттео Карньелло перед реактором, где Айтбекова провела большую часть экспериментов для этого проекта.(Изображение предоставлено Марком Голденом)

          Несколько недавних исследований показали некоторый успех в этом преобразовании, но новый подход инженеров Стэнфордского университета дает в четыре раза больше этана, пропана и бутана, чем существующие методы, использующие аналогичные процессы. Хотя это и не панацея от всех проблем с климатом, прогресс может значительно уменьшить краткосрочное воздействие на глобальное потепление.

          «Можно представить углеродно-нейтральный цикл, при котором топливо производится из углекислого газа, а затем сжигается, образуя новый углекислый газ, который затем снова превращается в топливо», — сказал Маттео Карньелло, доцент кафедры химического машиностроения в Стэнфорде, который руководил исследованием. , опубликовано в Angewandte Chemie .

          Несмотря на то, что этот процесс все еще является лабораторным прототипом, исследователи ожидают, что его можно будет расширить настолько, чтобы производить пригодное для использования количество топлива. Однако предстоит еще много работы, прежде чем средний потребитель сможет приобретать продукты, основанные на таких технологиях. Следующие шаги включают попытки уменьшить количество вредных побочных продуктов этих реакций, таких как токсичный загрязняющий угарный газ. Группа также разрабатывает способы производства других полезных продуктов, а не только топлива. Одним из таких продуктов являются олефины, которые можно использовать в ряде промышленных применений и которые являются основными ингредиентами пластмасс.

          Два шага в одном

          Предыдущие попытки преобразовать CO 2 в топливо включали двухэтапный процесс. На первом этапе CO 2 восстанавливается до монооксида углерода, затем на втором CO объединяется с водородом для получения углеводородного топлива. Самым простым из этих видов топлива является метан, но другие виды топлива, которые можно производить, включают этан, пропан и бутан. Этан является близким родственником природного газа и может использоваться в промышленности для производства этилена, прекурсора пластмасс. Пропан обычно используется для обогрева домов и газовых грилей.Бутан — обычное топливо для зажигалок и походных печей.

          Карньелло подумал, что завершение обеих стадий в одной реакции будет намного эффективнее, и приступил к созданию нового катализатора, который мог бы одновременно отщеплять молекулу кислорода от CO 2 и объединять ее с водородом. (Катализаторы вызывают химические реакции, не расходуясь при этом сами.) Команде удалось объединить наночастицы рутения и оксида железа в катализатор.

          «Этот самородок рутения находится в ядре и заключен во внешнюю оболочку из железа», — сказала Айсулу Айтбекова, докторант лаборатории Карньелло и ведущий автор статьи.«Эта структура активирует образование углеводородов из CO 2 . Это улучшает процесс от начала до конца».

          Команда не собиралась создавать эту структуру ядро-оболочка, но обнаружила ее в сотрудничестве с Саймоном Бэром, выдающимся штатным ученым, и другими в Национальной ускорительной лаборатории SLAC. Сложные технологии рентгеновской характеристики SLAC помогли исследователям визуализировать и изучить структуру их нового катализатора. По словам Карньелло, без этого сотрудничества им не удалось бы найти оптимальную структуру.

          «Именно тогда мы начали разрабатывать этот материал непосредственно в конфигурации ядро-оболочка. Затем мы показали, что как только мы это сделаем, выход углеводородов значительно улучшится», — сказал Карньелло. «Это что-то особенное в структуре, что помогает протекать реакциям».

          Карньелло полагает, что два катализатора действуют совместно для улучшения синтеза. Он подозревает, что рутений химически готовит водород к соединению с углеродом из CO 2 . Затем водород попадает на железную оболочку, что делает углекислый газ более реактивным.

          Когда группа испытала свой катализатор в лаборатории, они обнаружили, что выход для таких видов топлива, как этан, пропан и бутан, был намного выше, чем у их предыдущего катализатора. Тем не менее, группа все еще сталкивается с некоторыми проблемами. Они хотели бы сократить использование благородных металлов, таких как рутений, и оптимизировать катализатор, чтобы он мог избирательно производить только определенные виды топлива.

          Другие участники Стэнфордского университета включают докторанта Эммета Гудмана и докторанта Лихэн Ву. Среди участников Национальной ускорительной лаборатории SLAC научный сотрудник Адам Хоффман и докторант Алексей Бубнов.Другие соавторы были из Thermo Fisher Scientific.

          Это исследование было поддержано Институтом энергетики Precourt, Стэнфордской инженерной школой, стипендией факультета Термана, стипендией выпускников Стэнфорда, стипендией EDGE и Национальным научным фондом.

          Чтобы прочитать все новости о науке Стэнфорда, подпишитесь на выходящий раз в две недели Stanford Science Digest .

          .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.