Embed Size (px)
Citation preview
Laboratorij za termoenergetiko
Vodikove tehnologije
Vir: The Linde Group
Pokrivanje svetovnih potreb po energiji
2 Tehnologija gorivnih celic
nafta 32%
premog 27% plin 22%
jedrska 6%
biomasa 10% voda 2%
sonce 0,4%
veter 0,3%
geoterm. 0,2%
biogoriva 0,2%
fotovolt. 0,04%
vir: REN21 – Renewables Global Status report (2018) BP – Statistical Review of World Energy (2018) IAE – Key World Energy Statistics (2017) EIA – International Energy Outlook (2017)
Zaloge primarnih virov
3 Tehnologija gorivnih celic
Rešitev: obnovljivi viri energije – sonce, voda, veter
vir: VGB - Facts and figures (2017/18)
Razpoložljivost in poraba električne energije
4 Tehnologija gorivnih celic
1. Veljati mora energijska bilanca – porabimo lahko toliko energije, kot jo proizvedemo
2. Veljati mora sočasnost – električno energijo je treba proizvesti takrat, ko jo potrebujemo
0 24 48 72 96 120 144 168
po
rab
a in
pro
izvo
dn
jae
lekt
ričn
ee
ne
rgije
čas / h
sonce
veter
poraba
primanjkljaj energije
presežek energije
Rešitev: shranjevanje energije – vodik
Vodik
5 Tehnologija gorivnih celic
Lastnosti: • dvoatomen plin (H2) • brez barve in vonja • nestrupen • tališče: -259 °C • vrelišče: -252,8 °C • gostota (STP): 0,089 kg/m3
• topl. prevodnost: 0,1805 W/(m·K) • zg. kurilnost (prostorninska): 12,745 MJ/m3
• zg. kurilnost (masna): 141,8 MJ/kg
Vodik je energijski vektor, umetno ustvarjena oblika energije, ki jo lahko pretvorimo v katero koli drugo obliko energije.
Vodikova ekonomija
6 Tehnologija gorivnih celic
Vodikova ekonomija
Tehnologija gorivnih celic 7
zemeljski plin
nafta
jedrsko gorivo
premog
biomasa
veter
voda
sončno sevanje
PRIMARNI VIRI TEHNOLOGIJA PREDELAVE V VODIK
elektroliza
uplinjanje
reforming
DRUGE: termokemično
fotoelektrokemično fotobiološko
mikrobna pretvorba
VODIK V ELEKTRIKO
SHRANJEVANJE
AFC
MCFC
PEMFC
SOFC plinast
kapljevit
v strukturi
Proizvodnja vodika Parni reforming plinastih in kapljevitih CH
• 95 % proizvodnje vsega vodika v ZDA iz parnega reforminga metana (SMR)
• endotermna reakcija med 700 – 1000 °C
CH4 + H2O ↔ CO + 3H2
• čiščenje sinteznega plina
– reakcija vodnega plina (WGS)
CO + H2O ↔ CO2 + H2
– adsorpcija pod povišanim tlakom (PSA)
Tehnologija gorivnih celic 8
Proizvodnja vodika Elektroliza
• nespontan proces razgradnje snovi z uporabo enosmernega električnega toka, ki teče skozi elektrolit (snov), na elektrodah pa potekajo kemijske reakcije (ločevanje snovi na osnovne materiale)
• vodik se pridobiva:
– elektroliza vode (posebej v predavanjih)
– proizvodnja NaOH in Cl iz slanice (največja PEMFC elektrarna)
2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH
Uplinjanje biomase
• endotermna (avtotermna) reakcija >700 °C
(C6H10O5)n + O2 + H2O → CO + CO2 + H2 + ostale spojine
Tehnologija gorivnih celic 9
Proizvodnja vodika Uplinjanje premoga
Tehnologija gorivnih celic 10
Shranjevanje v materialih
Adsorbcijsko Organske kapljevine
Intersticijsko Kompleksni
hidridi Kemijski vodik
(spojine)
Shranjevanje vodika
11 Tehnologija gorivnih celic
Fizično shranjevanje
Stisnjen
plin
Hladnen/kriogen
plin Kapljevit
