100
I.
В
ВЕДЕНИЕ
к 2050 году мировой спрос
на водород должен достичь 528 млн тонн — против 87 млн
в 2020, — а его доля в мировом потреблении составит 18%,
из них 10% будет приходиться на зеленый водород.
К 2050 году МЭА планирует снизить затраты
на производство этого экологически чистого вида топлива
до 2 $ за килограмм, что существенно ниже нынешних
10 $.
Решение проблемы указанное далее позволит решить
проблемы больших затрат на водород, позволит увеличить
КПД электролизных установок
II.
И
СПОЛЬЗОВАНИЕ
ГЭС
КАК МЕСТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА И
СЖИЖЕНИЯ ВОДОРОДА С КИСЛОРОДОМ
В скором времени водород станет одним из самых
востребованных ресурсов. Именно по этой причине уже
сейчас нужно задумываться о его производстве в больших
количествах и по низкой себестоимости. Сейчас самый
дешевый водород можно получить при помощи
нескольких способов например - окисления редкого и
дорогого бурого угля (коричневый водород). Хоть это и
самый дешёвый способ получения водорода, он не самый
экологически чистый. Экологически чистый водород
(зелёный водород) можно получить при помощи
вышеуказанного способа электролиза воды [1,2]. Главная
проблема получения водорода таким методом заключается
в его стоимости - это самый дорогостоящий способ его
выделения. Решить проблему себестоимости водорода
можно расположив электролизёр на ГЭС или в ее
окрестностях. Главными преимуществами такого метода
являются достаток воды и дешевого электричества.
Возвращаясь к электролизу необходимо сказать, что
электролизёр больших размеров будет потреблять
колоссальное количество электроэнергии. Если подавать
напрямую постоянный ток, то чем дольше будет работать
электролизер тем меньше у него будет становится КПД в
связи с повышением напряжения из за появления на аноде
оксидной плёнки. Решение данной проблемы очень просто.
Необходимо подать на катод и анод постоянный ток
пропущенный через ШИМ регулятор.
III.
Э
КСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Экспериментальная установка для высокочастотного
электролиза представляет собой: анод из меди с
серебристой гальванической окраской, длина: 35 мм с
диаметром 10 мм, диаметр провода: 1 мм. Катод – это медь
с серебристой окраской, Длина: 35 мм с диаметром 10 мм,
диаметр провода: 1 мм. ШИМ контроллер позволяющий
регулировать частоту подачи тока и датчик проводимости
воды. При помощи ШИМ контроллера производится
управление скорости производства водорода
Время опыта 7 минут Напряжение: 4,8 В, ток 300мA,
Частота: 1100 Гц. Производство водорода и кислорода
становится меньше с увеличением частоты. Частота
возвращается
постепенно
к
923
Гц.
В ходе эксперимента 0,5 литра воды в течение 9 минут
с меняющейся частотой распалась на водород и кислород.
При постоянной частоте 923Гц, напряжении 4,8 В и
токе 300 мА фрагментация скорость расщепления
возрастает до 1 л / мин. 1л воды = 1800л водорода с
кислородом. Результаты исследований приведены на рис.
1.
Рис. 1 – Зависимость количества производства водорода от частоты
Уравнение регрессии имеет вид:
4
3
2
6
0,9
1 0,5 0, 0063
1, 6044 1, 6471
Y E x
E
x
x
x
= −
−
+
− −
+
−
2
0,9916
R
=
IV.
Вывод
Источником энергии в проекте предполагается
использовать энергию ГЭС. Из выше сказанного следует
что КПД водородной ячейки стабилен и находится на
высокой отметке, при этом всем не создает особой
нагрузки на источник питания, при частоте близкой к 923
Гц.
Полученное
уравнение
регрессии
отражает
зависимость выработки водорода в зависимости от
применяемой частоты в электролизной ячейке (рис.1).
После получения водорода его необходимо сжижать для
транспортировки. Для сжижения водорода требуется
создавать высокое давление около 700 бар с помощью
поршневой компрессорной установки с горизонтальным
расположением цилиндров. Для понижения затрат на
электроэнергию при работе компрессорной установки
можно включать ее в ночное время суток при понижении
сетевой нагрузки.
Список литературы
[1] Electro-activated aqueous solutions: theory and application in the food
industry and biotechnology / M. Aider, A. Kastyuchik, E. Gnatko, M.
Benali, G. Plutakhin // Innovative Food Science & Emerging
Technologies. – 2012. – V. 15. – p. 38–49.
[2] Inactivation of staphylococcal Enterotoxin-A with an electrolyzed anodic
solution / T. Suzuki, J. Itakura, M. Watanabe, M. Ohta, Y. Sato, Y.
Yamata // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2002. – V. 50. –
p. 230–234.
-200
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
600
800 1000 1200
Водород
(
у.е
.)
Частота (Гц)
