Pozyskiwanie wodoru

Na Ziemi w stanie wolnym wodór występuje głównie zewnętrznej warstwie atmosfery, której razem z helem stanowi podstawowy składnik. Niestety dostęp do tych zasobów jest bardzo utrudniony. Jedynym więc rozwiązaniem pozyskiwania wodoru w postaci cząsteczkowej jest jego produkcja… Na skalę przemysłową wodór otrzymuje się z ropy naftowej, gazu ziemnego i węgla, wykorzystując głównie metodę reformingu z parą wodną, poprzez częściowe utlenienie ciężkich węglowodorów lub zgazowanie węgla. Przykładowe reakcje wykorzystywane w tych procesach są przedstawione poniżej: CH4 + H2O → CO + 3 H2 ΔE= -191.7 kJ/mol CO + H2O → CO2 + H2 ΔE= -40.4 kJ/mol CnHm + H2O + O2 → H2 + CO +CO2 C + H2O → CO + H2 CO + H2 + H2O → CO2 + 2H2 Są to metody najbardziej wydajne, a ich efektywność dochodzi do 85%,[5] są także najbardziej opłacalne. Substratem tych reakcji są jednak surowce, dotychczas wykorzystywane w przemyśle paliwowym, których eksploatację chce się ograniczyć. Ponadto problemem jest powstawanie dużej ilości dwutlenku węgla, który przyczynia się do pogłębienia efektu cieplarnianego. Używanie do produkcji wodoru źródeł odnawialnych miałoby najmniej szkodliwy wpływ na środowisko. Największe nadzieje rokuje się między innymi w wykorzystaniu procesów biologicznych. Z procesów tych można wyróżnić kilka grup. Jedną z nich jest…

Bioestry, biodiesel

Bioestry, Biodiesel – Paliwo to spotykane jest pod rożnymi nazwami bioester, biodiesel, estry metylowe wyższych kwasów tłuszczowych – FAME (ang. fatty acid methyl esters), estry metylowe oleju rzepakowego – RME (ang. Rapeseed Methyl Esters)…. Dodatkowo pod nazwą tych paliw kryją się różnego rodzaju mieszanki z olejem napędowym. Wszystkie te nazwy odnoszą się do paliwa produkowanego z olejów roślinnych oraz tłuszczów zwierzęcych wyniku trans estryfikacji kwasów tłuszczowych metanolem. Paliwo to nadaje się do silników wysokoprężnych (Diesla). Produkcja: Biopaliwa tego typu produkuje się głównie z olejów roślinnych – w Polsce, Niemczech – w europie podstawą jest rzepak, w Hiszpanii słonecznik, w Stanach Zjednoczonych –soja. Tłuszcze zwierzęce przeważnie są tłuszczami odpadowymi z produkcji spożywczej. Proces produkcji pelega na reakcji hydrolizy oraz estryfikacji kwasów tłuszczowych z metanolem które można przedstawić schematycznie reakcją 3 H2O + tłuszcz → kwasy tłuszczowe + gliceryna kwasy tłuszczowe + 3 CH3OH → ester metylowy kwasu tłuszczowego (biodiesel) + 3 H2O Szybkość reakcji uzależniona jest od temperatury, pH, stanu skupienia. Często w produkcji stosowane są różnego rodzaju katalizatory zawierające metale szlachetne. Po reakcji mieszanina ulega samoczynnemu rozdziałowi na lżejszą frakcje hydrofobową – biodiesel, oraz hydrofilową –cięższa zawierająca glicerynę, katalizator, wodę oraz nie przereagowny metanol. W Polsce pierwszą instalację do produkcji…

Mocz jako paliwo

Marzeniem każdego kierowcy jest darmowe paliwo, obecnie najpopularniejszym paliwem jest benzyna, nie mniej jednak przejechanie 100km wciąż kosztuje. Biorąc pod uwagę koszt jaki potrzeba na przejechanie małym autem…. spalającym np.: 6 litrów benzyny wciąż jest wysoki (wynosi ok 25złoty, na 100 kilometrów). Koszt ten można zmniejszyć używając auta z silnikiem diesla, bądź z instalacją gazową, nie mniej jednak wciąż nie da się przejechać taniej niż około 18złoty za 100km. Rozwiązanie tego problemu jest stosowanie innych paliw. Każde paliwo ma nałożoną akcyzę i rożnego rodzaju podatki, dlatego słyszy się coraz więcej na temat zastosowanie rożnych substancji nie obłożonych tymi podatkami (takimi jak olej roślinny, olej po smażeniu, olej opałowy, gaz do kuchenek). Wykorzystywanie tych substancji jako paliwa jest nie legalne. Drugim rozwiązaniem jest zastosowanie konwencjonalnej energii w prototypach samochodów. Takie paliwa jeszcze nie zdążyły zostać opodatkowane jako paliwa dlatego jest możliwe przejechanie 100km za kilka złotych korzystając na przykład z instalacji elektrycznej w samochodzie. Jednym z kierunków jest poszukiwania nowych substancji, które mogą mieć zastosowanie jako paliwo. Jednym z takich substancji o którym od czasu do czasu rozpisują się gazety jest mocz. Mocz składa się z: woda 1,2 l mocznik 400 mmol chlorki 185 mmol sód 130 mmol potas 70 mmol…

Cechy wodoru jako paliwa

Wodór ze względu na swoją mała masę cząsteczkową oraz dużą wartość ciepła spalania ma największy stosunek energii do masy, siła eksplozji wodoru jest 2.5 razy większa niż konwencjonalnych paliw węglowodorowych. Wodór cechuje się także dobrymi wartościami charakteryzującymi paliwa takimi jak: temperatura zapłonu -253°C (dla porównania -188°C metan, -104°C propan, -43°C benzyna, 11°C metanol) zakres palności jest szeroki od 4-75% V/V a wybuchowości 15-95 %V/V przy czym zakres palności rośnie razem z temperaturą (dla porównania 5.3-15 % metan, 2.2-9.6 %, 6-36.5 % metanol, 1-7.6 % benzyna, 0.6-5.5 % benzyna (% jest objętościowy)) temperatura samozapłonu 585°C (dla porównania 540°C metan, 490°C propan, -385°C metanol, 230-480°C benzyna) energia zapłonu jest mała (0.02 mJ) o rząd wielkości mniejsza niż energia zapłonu wyżej wymienionych paliw, dlatego wystarcza niewielka iskra, żeby spowodować zapłon szybkość spalania, czyli szybkość z jaką płomień przesuwa się przez palną mieszaninę gazów dla wodoru wynosi 2.65-3.25 m/s i jest o rząd większy od spalania metanu czy benzyny.[1] Największa zaletą wodoru jest brak emisji CO2 podczas spalania. Problemami są skłonność wodoru do wycieku, zapalność i zapłon mieszaniny wodorowej, wysoka temperatura płomienia wodoru, problemy z przechowywaniem oraz z transportem.

Dom na wodór

Wodór – do ogrzewania mieszkania Wodór jako paliwo wysoko energetyczne jest doskonałym medium które oprócz energii elektrycznej może dać prąd elektryczny. Mimo, że pomysł jest futurystyczny to jednak warto jest rozważyć możliwości takiej technologii. Pierwsze zastanówmy się jak bardzo jest energetyczny wodór. Spalając 2 gramy wodoru, które warunkach normalnych zajmują 22.4dm3 uzyskujemy 285,83 kJ. Należy także nadmienić, że szybkość spalania, czyli szybkość z jaką płomień przesuwa się przez palną mieszaninę gazów dla wodoru wynosi 2,65-3,25 m/s i jest o rząd większy od spalania metanu czy benzyny Sposób wykorzystania wodoru wodór można wykorzystać w dwojaki sposób, 1. tylko spalanie, 2 – ogniwa które wygenerują prąd elektryczny, a nie zużyty gaz można spalić dodatkowo.  Jedno i drugie powinno dostarczyć oszczędności w gospodarstwie domowym. Ile energii potrzebujemy? Energię elektryczna jest uzależniona od gospodarstwa domowego ( i można sprawdzić na liczniku albo po rachunkach za prąd energetyczny). Zaś energię cieplną jest już trudniej zbilansować. Możemy przyjąć że sezon grzewczy w Polsce trwa 220 dni (średnia temperatura wynosi 3 stopnie C -Jest to okres od stycznia do kwietnia i od października do grudnia oraz kilka dni w maju i wrześniu.). Ciepło które jest potrzebne dla domu w technologii tradycyjnej zgodnie z obowiązującymi przepisami prawa od…