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.
Новости
Новости
Искать по названию:
Международное сотрудничество
Молодежная политика
Наука
Наука и образование
Новости Министерства
Образование
Искать по дате:
2020
2021
2022
сбросить фильтр
23
ноября
Новый логотип и юбилейные интернет-проекты: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» отмечает свое 80-летие
В честь своего юбилея Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (НИЯУ МИФИ) обновил логотип, подчеркнув торжественную дату и роль вуза как передового образовательного и научного центра.
Также запущены онлайн-платформы, на которых подробно рассказывается о жизни и деятельности университета.
Новости подведомственных учреждений
23
ноября
Российские инженеры разработали токарный станок с собственной цифровой системой управления мирового уровня
Учебный токарный станок с собственной системой числового программного управления и сенсорным интерфейсом разработали инженеры Московского государственного технологического университета (МГТУ) «СТАНКИН» совместно с ведущим предприятием станкостроения Пензенской области «СтанкоМашСтрой». Оборудование и программное обеспечение созданы полностью из отечественных компонентов. Проект реализован благодаря научному консорциуму по программе Минобрнауки России «Приоритет 2030» в рамках нацпроекта «Наука и университеты».
Новости подведомственных учреждений
22
ноября
4000 градусов в секунду: ученые с помощью новейшей методики изучили процесс сворачивания белка
Фолдинг уже многие годы является объектом внимания ученых: исследователи пытаются выяснить причины высокой скорости этого процесса, а также определить оптимальные условия для «сворачивания» белков, чтобы усилить эффективность их действия в составе лекарственных препаратов.
Наука
22
ноября
В Первом Всероссийском форуме стартап-студий примут участие более 1,5 тыс. человек из 64 регионов России
В Первом Всероссийском форуме стартап-студий примут участие более 1,5 тыс. человек, среди которых победители конкурса «Студенческий стартап», сотрудники российских вузов, представители власти, руководители технологических компаний, а также основатели российских стартапов.
Новости Министерства
22
ноября
Валерий Фальков: в этом году было выделено самое большое количество бюджетных мест за последние 10–15 лет
Глава Минобрнауки России Валерий Фальков принял участие в заседании комиссии Генерального совета партии «Единая Россия» по образованию и науке на тему «Совершенствование механизмов приема на обучение по программам высшего образования».
Новости Министерства
22
ноября
Глава Минобрнауки России дал старт V Профессорскому форуму
В Москве с 22 по 24 ноября проходит V Профессорский форум «Наука и образование в условиях глобальных вызовов».
В этом году он стал частью объявленного Президентом России Владимиром Путиным Десятилетия науки и технологий.
Новости Министерства
22
ноября
Симбиоз нейросети и человеческого мозга: петербургские ученые разработали концепцию нового типа искусственного интеллекта
Гибридный интеллект — способная к обучению нейросеть, которая представляет собой симбиоз искусственного и человеческого интеллекта. Он позволит понять функционирование таких сложных систем, как организм человека, и поможет в постановке диагноза. Концепцию новой разработки создали в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (ЛЭТИ).
Новости подведомственных учреждений
22
ноября
Хлеб для здорового питания: ученые разработали богатую антиоксидантами растительную основу для выпечки
Ржано-пшеничный хлеб — важный компонент активного и здорового рациона.
Молодые ученые Мичуринского государственного аграрного университета (Мичуринский ГАУ) разработали новую технологию его производства на основе растительных паст. Рецептура хлеба включает компоненты с высоким содержанием витаминов и антиоксидантов, которые положительно влияют на здоровье человека.
Новости подведомственных учреждений
21
ноября
«Без срока давности»: Валерий Фальков выступил на научном форуме, посвященном Великой Отечественной войне
В Ленинградской области состоялось пленарное заседание на тему «Преступления против человечности. Историческая правда и современные вызовы», в котором принял участие Министр науки и высшего образования Российской Федерации Валерий Фальков. Мероприятие прошло в рамках Всероссийского научно-практического форума «Без срока давности. Геноцид советского народа со стороны нацистов и их пособников в годы Великой Отечественной войны: историческое осмысление и судебная практика».
Новости Министерства
Прокладывая путь к водородному обществу
Прокладывая путь к водородному обществу
Видение будущего Kawasaki
Сегодня наше общество в основном зависит от ископаемых видов топлива, таких как нефть или природный газ.
Это вызывает серьезную экологическую проблему глобального потепления и риск истощения природных ресурсов. «Hydrogen Energy» предлагает решение для обеспечения стабильного энергоснабжения и сохранения глобальной окружающей среды.
Водород называют «Абсолютной чистой энергией». Его можно использовать как нефть в качестве топлива для автомобилей и как природный газ для выработки электроэнергии.
Кроме того, в отличие от ископаемого топлива, водород не выделяет углекислый газ при сгорании для производства энергии.
Мы сможем продолжать водить автомобили и использовать электричество с водородом.
Наша повседневная жизнь не изменится. Но благодаря водородной энергетике наше общество может кардинально измениться.
С помощью водородной энергии Кавасаки надеется принести новое будущее людям всего мира.
Эта инициатива, основанная на интегрированных возможностях всей группы Kawasaki, уже началась.
Водород: высшая энергия
Чистый и мощный
Водород, чистая энергия, не выделяющая CO 2 при использовании, может быть получена из многочисленных источников. Во всем мире начинается подготовка инфраструктуры для использования водорода в качестве источника энергии.
«Производство», «Транспортировка/хранение» и «Утилизация» водорода.
У Kawasaki есть технологии, хорошо совместимые с каждым из этих процессов. Технология Kawasaki свяжет объекты по производству водорода с потребителями энергии, тем самым положив начало водородной дороге.
Водород
Производство
Производство от
Бурый уголь
Решение «Водород» использует преимущества
ранее неиспользованных ресурсов
Несмотря на большой потенциал, бурый уголь остается неиспользованным, так как по разным причинам не может транспортироваться потребителям.
Решение по преобразованию бурого угля в «водород» позволяет на практике использовать ранее неиспользованные ресурсы. Сила водорода создаст новый путь под названием «Водородная дорога» между местами производства энергии и местами потребления.
Производство из
Возобновляемая энергия
Мать-природа не может контролироваться людьми.
Поскольку производство электроэнергии с использованием возобновляемых источников энергии становится все более распространенным, стабильность энергоснабжения становится проблемой.
Если избыточная энергия хранится в виде водорода, она может быть использована в любое время теми, кто в ней нуждается.
Водород
Транспортировка и хранение
Сжиженный водород: ключ к крупнотоннажным перевозкам
Реализация -253°C: криогенная температура
Разработана первая в Японии промышленная система сжижения водорода с использованием запатентованной технологии Kawasaki.
Разработанная система сжижения водорода установлена в Демонстрационном центре водородных технологий на заводе в Хариме и способна сжижать около 5 тонн водорода в день.
Эта система основана на технологии Kawasaki по работе с криогенными материалами и технологии турбин, которую мы культивировали при разработке машин с высокой скоростью вращения.
Транспорт
Морской транспорт
Первый в Японии танкер СПГ был построен компанией Kawasaki.
Kawasaki представит первый в мире перевозчик сжиженного водорода.
Чтобы использовать водород в качестве жизнеспособной энергии следующего поколения, необходимы технологии для эффективной и безопасной транспортировки больших количеств водорода. Kawasaki построила первый в Японии газовоз для перевозки СПГ в 1981 году. С тех пор Kawasaki является лидером в области криогенных технологий для морских перевозок.
Мы тот редкий игрок, который может совместить судостроение и криогенные технологии сжиженного водорода.
Газовоз
Газовоз -162°C: 40-летняя гордость Kawasaki.
Пилотный перевозчик сжиженного водорода «SUISO FRONTIER»
Прошло более 40 лет с тех пор, как был построен первый газовоз СПГ, построенный в Японии и в Азии.
Первый в мире перевозчик сжиженного водорода «SUISO FRONTIER» строится и в настоящее время находится на завершающей стадии.
Герметичная криогенная система удержания грузов специально для LH 2 был успешно разработан на основе
Существующие технологии Kawasaki по строительству танкеров СПГ, а также по наземной транспортировке и хранению LH 2 .
База LH 2 спроектирована и изготовлена на основе требований безопасности, утвержденных IMO* в качестве временных рекомендаций.
LH 2 необходимо поддерживать при температуре примерно на 100°C ниже, чем у СПГ, и он легко испаряется.
Перевозчик сейчас завершает последние приготовления к технологической демонстрационной транспортировке.
сжиженный водород австралийского производства.
*ИМО: Международная морская организация
Крупнотоннажный перевозчик сжиженного водорода
Если будет создано общество, в котором широко используется водород, необходимо будет доставлять в Японию большое количество дешевого водорода, произведенного за границей. Водород, идеальная чистая энергия. Когда водород станет таким же распространенным источником энергии, как уголь, нефть и природный газ, разработанные Kawasaki крупногабаритные перевозчики сжиженного водорода будут способствовать его распространению.
Транспорт
Наземный транспорт
Емкости со сжиженным водородом
Контейнеры для сжиженного водорода для наземной транспортировки сжиженного водорода
По мере увеличения спроса на водородную энергию потребуется наземный транспорт для доставки больших объемов сжиженного водорода к местам потребления.
Технология изоляции, которую мы разработали для наших резервуаров для хранения СПГ, позволяет транспортировать сжиженный водород при температуре -253°C.
Прицеп на сжатом газообразном водороде с композитными баллонами
Трейлеры со сжатым газообразным водородом для удовлетворения различных транспортных потребностей
С выходом на рынок автомобилей на топливных элементах уже идет подготовка водородных заправочных станций. Компания Kawasaki разработала первый в Японии трейлер для сжатого водорода с композитными баллонами, который позволит транспортировать водород с внутренних предприятий по производству водорода на внешние водородные станции, хранить там в самом трейлере и подавать в автомобили на топливных элементах.
Хранение
Кавасаки Технология:
Создан на основе более чем 30-летнего опыта работы с ракетным топливом.
Благодаря разработке резервуаров для хранения сжиженного водорода на стартовых установках космического центра Танегасима JAXA (Японское агентство аэрокосмических исследований), а также контейнеров для сжиженного водорода для наземной транспортировки, Kawasaki усовершенствовала технологию транспортировки и хранения криогенного сжиженного газа при температуре до 253°C. водород безопасно.
Технология Kawasaki, основанная на долгой и успешной истории работы с водородом, сыграет важную роль в создании сети водородной энергетики.
Резервуары для хранения сжиженного водорода
Крупнейший в Японии внутренний резервуар для хранения сжиженного водорода, оснащенный передовой технологией изоляции для минимизации выкипания газа.
В резервуаре для хранения сжиженного водорода солнечное тепло и другие внешние факторы вызывают испарение хранящейся жидкости. Это известно как газ выкипания, и технология, позволяющая свести к минимуму его образование, необходима для длительного хранения сжиженного водорода.
Чтобы поддерживать температуру -253 °C, необходимую для хранения сжиженного водорода, Kawasaki разработала еще более совершенную технологию теплоизоляции, чем используемая в наших резервуарах для хранения СПГ, чтобы свести к абсолютному минимуму образование выпарного газа. В течение 30 лет наши высокопроизводительные резервуары для хранения сжиженного водорода поддерживали усилия Космического центра JAXA Tanegashima, что свидетельствует о глубоком доверии к технологии Kawasaki.
Приемный терминал сжиженного водорода в Кобе «Hy touch Kobe»
Kawasaki завершила строительство терминала Kobe LH 2 «Hy touch Kobe» на острове аэропорта Кобе, который состоит из системы загрузочных рукавов (LAS), перекачивающей сжиженный водород с криогенной температурой -253 ℃,
резервуар для хранения сжиженного водорода и сопутствующие объекты.
На терминале LH 2 в настоящее время проходит первая в мире демонстрация технологии международной цепочки поставок водородной энергии.
Водород
Использование
Общество будущего с широким распространением
Использование водородной энергии в поле зрения
Когда начнется повсеместное использование водородной энергетики, общество сильно изменится. Автомобили на топливных элементах, которые работают без выбросов CO 2 , станут обычным явлением, и все, от мобильности до производства электроэнергии, будет эффективно работать на чистом водороде. Водород будет способствовать повышению энергоэффективности, помогая создать экологически чистое общество. Эта энергия мечты поможет создать устойчивое будущее.
Водородная технология для газовых турбин
Одним из наиболее эффективных способов использования водородной энергии является производство электроэнергии на водородных газотурбинных установках.
Kawasaki разработала запатентованную технологию сжигания топлива с использованием только водорода или природного газа, а также любой их смеси.
Недавно разработанная технология сжигания позволяет использовать существующую газовую турбину без модификации ее основного корпуса.
и вся система турбины должна быть способна адаптироваться к уникальным свойствам горения водорода.
Весной 2018 успешно завершена демонстрация по снабжению четырех соседних общественных объектов
с одновременной выработкой тепла и электроэнергии с использованием газотурбинной системы выработки электроэнергии в городской местности, работающей только на водороде. Это был первый в мире.
Система когенерации водорода
СМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ →
『Технология сухого сжигания с низким содержанием NOx только на водороде』
Развитие водородных технологий и проект утилизации
Рождение новой технологии
Обладает «7-кратной» скоростью распространения пламени
Плюс высокая температура сгорания
Водород горит со скоростью пламени примерно в 7 раз быстрее, чем у природного газа, и при более высокой температуре горения.
По этой причине технически горелки, использующие водород, должны преодолевать ряд проблем, таких как перегорание топливных форсунок, нестабильное горение и увеличение выбросов NOx.
На практике это означает, что для разработки камеры сгорания, которая может справиться с характеристиками сжигания водорода, требуются передовые технологии.
Например, чтобы защитить топливную форсунку от высокой температуры пламени, форсунка покрыта керамикой. В ответ на проблему увеличения выбросов NOx при более высокой температуре пламени Kawasaki впрыскивает воду для снижения температуры пламени, но на самом деле это ухудшает экономию топлива. Поэтому Kawasaki разработала технологию сжигания топлива с сухим низким содержанием NOx, работающую на чистом водороде, как совершенно новую идею для решения этой проблемы. Принцип состоит в том, чтобы разделить топливо и выбросить его из крошечных сопел диаметром примерно с сердцевину механического карандаша, так что топливо сгорает в «микропламени».
Kawasaki называет эту технологию «Micromix». С камерой сгорания Micromix можно сжигать 100% чистый водород, подавляя выбросы NOx без впрыска воды. В результате реализация CO 2 Производство электроэнергии с нулевым уровнем выбросов уже не за горами.
* Результаты настоящего исследования были получены в результате следующих исследований. В 2014 и 2015 финансовом году одно исследование было проведено в рамках Межведомственной программы продвижения стратегических инноваций (SIP) и проекта «Энергоноситель» при поддержке Совета по науке и технологиям.
и инновации (CSTI) (финансирующее агентство: JST). С 2016 по 2018 финансовый год другие исследования
была проведена как продвижение водородных технологий и
Utilization Project, аутсорсинговый проект национального исследовательского и
корпорация развития Новая Энергия и Промышленные Технологии
Организация развития (НЕДО).
＜Технология сухого сжигания с низким содержанием NOx только на водороде＞
С помощью этой технологии топливо делится на небольшие порции, выбрасываясь из крошечных сопел диаметром примерно с стержень механического карандаша.
Kawasaki называет эту технологию горелок следующего поколения «Micromix».
Сжижение водорода: обзор фундаментальной физики, инженерной практики и будущих возможностей
Выпуск 7, 2022 г.
Из журнала:
Энергетика и наука об окружающей среде
Сжижение водорода: обзор фундаментальной физики, инженерной практики и будущих возможностей
Саиф З.С.
Аль Гафри, ab
Стефани
Мунро, и
Умберто
Карделла, c
Томас
Функе, д
Уильям
Нотардонато, и
Дж.
П. Мартин
Труслера, ф
Джейкоб
Личман, г
Роланд
Пролет, ч
Сёдзи
Камия, и
Гарт
Пирс, j
Адам
Свэнгер, к
Эльма Дорадор
Родригес, и
Павел
Бахада, и
Фую
Цзяо, и
Кун
Пэн, и
Арман
Сиахваши, и
Майкл Л.
Джонс аб
а также
Эрик Ф.
Май
* аб
Принадлежности автора
*
Соответствующие авторы
и
Отдел гидрологии и ресурсов, факультет химического машиностроения, Университет Западной Австралии, Кроули, WA 6009, Австралия
Электронная почта:
eric.
[email protected]
б
Совместный исследовательский центр экспорта энергии будущего, Stirling Hwy, 35, Crawley, WA 6009, Австралия
с
HS Кемптен, 87435 Кемптен (Альгой)
д
FormFactor GmbH, Süss Straße 1, Registergericht Dresden HRB 3021, 01561 Thiendorf, Германия
и
MitaVista, The Space Life Science Lab Suite 201C, 505 Odyssey Way, Exploration Park, FL 32953, США
ф
Факультет химического машиностроения, Имперский колледж Лондона, Южный Кенсингтонский кампус, Лондон SW7 2AZ, Великобритания
г
Лаборатория свойств водорода для энергетических исследований (HYPER), Школа машиностроения и материаловедения, Университет штата Вашингтон, США
ч
Lehrstuhl für Thermodynamik, Рурский университет Бохума, D-44780 Бохум, Германия
и
Kawasaki Heavy Industries, Ltd, 1-1, Кавасаки-чо, город Акаси, Япония
и
Школа машиностроения и производства, Университет Нового Южного Уэльса, Сидней, Новый Южный Уэльс, 2052, Австралия
к
Космический центр Кеннеди НАСА, Лаборатория криогенных испытаний, UB-G, KSC, FL 32899NASA, США
Аннотация
rsc.org/schema/rscart38″> Водород становится одним из наиболее перспективных энергоносителей для обезуглероженной глобальной энергетической системы. Транспортировка и хранение водорода имеют решающее значение для его широкомасштабного внедрения, и для этих целей широко рассматривается жидкий водород. Однако процессы сжижения и хранения должны быть безопасными и эффективными, чтобы жидкий водород мог быть жизнеспособным в качестве энергоносителя. Поэтому крайне важно определить наиболее перспективные процессы сжижения и связанные с ними технологии транспортировки и хранения; их необходимо рассматривать с точки зрения ряда взаимосвязанных параметров, начиная от потребления энергии и соответствующего использования материалов и заканчивая соображениями уникальной физики жидкого водорода (в форме орто-пара конверсия водорода) и обращение с отходящим газом. В этом исследовании представлено текущее состояние технологии жидкого водорода по всей цепочке создания стоимости, а также подробно описаны как соответствующие лежащие в его основе научные данные (например, , квантовое поведение водорода при криогенных температурах), так и текущие технологические маршруты сжижения, включая конструкцию и эффективность соответствующей установки.
Принимая во внимание проблемы, связанные с прогнозируемым увеличением мощности завода по сжижению водорода с нынешних 32 тонн в день до более чем 100 тонн в день для удовлетворения прогнозируемого спроса на водород, это исследование также отражает следующее поколение технологий жидкого водорода и приоритеты научных исследований и разработок, необходимые для их реализации.
-
Эта статья входит в тематические подборки:
Энергетические рубежи: водород, энергетика и наука об окружающей среде Последние обзорные статьи
Варианты загрузки Пожалуйста, подождите…
Информация о товаре
- ДОИ
- https://doi.
Добавить комментарий