РНЦ «Курчатовский Институт» ИНСТИТУТ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА С.В.Коробцев Институт водородной энергетики и плазменных технологий РНЦ “Курчатовский институт” 123182 Москва, пл.Курчатова, д.1., тел.: (095) 196 94 39, факс: (095) 196 62 78
РНЦ «Курчатовский Институт». ИНСТИТУТ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА. С.В.Коробцев Институт водородной энергетики и плазменных технологий РНЦ “Курчатовский институт”. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
РНЦ«Курчатовский
Институт»
ИНСТИТУТ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА
С.В.Коробцев
Институт водородной энергетики и плазменных технологий
При высокотемпературном электролизе на базе твердооксидной керамики ZrO2 + Y2O3, где << 1, при температуре
Т > 800oC энергозатраты можно понизить до 2,6 - 3,0 кВ*ч/м3, компенсируя недостаток энергии высокопотенциальным
теплом.
Типовая схема питания от возобновляемого источника
Общий недостаток электролизных систем - относительно малая удельная производительность. Например, характеристики ТПЭ системы: 5 А/см2*2В / 1 см ~ 10 Вт/см3, то есть плотность мощности на два порядка ниже, чем в плазменном конверсионном блоке.
Общий недостаток электролизных систем - относительно малая удельная производительность. Например, характеристики ТПЭ системы: 5 А/см2*2В / 1 см ~ 10 Вт/см3, то есть плотность мощности на два порядка ниже, чем в плазменном конверсионном блоке.
Первичная электроэнергия может быть получена при сжигании угля, нефти, газа, либо из возобновляемых источников:- солнечных преобразователей ( < 20%)- ветроэнергоустановок- гидроэнергосистем, включая русловые системы- гидротермальных подземных источников- приливных энергоустановок. Особое место занимают атомные электростанции, так как использование электроэнергии в провальные часы обеспечивает электролизеры крайне дешевой энергией.
Первичная электроэнергия может быть получена при сжигании угля, нефти, газа, либо из возобновляемых источников:- солнечных преобразователей ( < 20%)- ветроэнергоустановок- гидроэнергосистем, включая русловые системы- гидротермальных подземных источников- приливных энергоустановок. Особое место занимают атомные электростанции, так как использование электроэнергии в провальные часы обеспечивает электролизеры крайне дешевой энергией.
РНЦ«Курчатовский
Институт»
ИНСТИТУТ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
РНЦ«Курчатовский
Институт»
ИНСТИТУТ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Зависимость напряжения на ячейке (U), мощности (W) и КПД от плотности тока для современных и разрабатываемых
электролизеров
Зависимость напряжения на ячейке (U), мощности (W) и КПД от плотности тока для современных и разрабатываемых
электролизеров
1 – промышленные щелочные электро- лизеры и их усовершенствованные модификации (70-95 С);2 – электролизеры для электролиза в расплавах щелочей (330-400 С; 0,1-1,0 МПа);3 – электролизеры с твердополи- мерным электролитом (90-110С; 0,1-3,0 МПа);4 – высокотемпературные электро- лизеры (900С; 0,1 МПа).
Характеристики приведены без учета потерь энергии в источниках питания электролизеров и тепловых потерь
1 – промышленные щелочные электро- лизеры и их усовершенствованные модификации (70-95 С);2 – электролизеры для электролиза в расплавах щелочей (330-400 С; 0,1-1,0 МПа);3 – электролизеры с твердополи- мерным электролитом (90-110С; 0,1-3,0 МПа);4 – высокотемпературные электро- лизеры (900С; 0,1 МПа).
Характеристики приведены без учета потерь энергии в источниках питания электролизеров и тепловых потерь
РНЦ«Курчатовский
Институт»
ИНСТИТУТ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Электролизер с ТПЭ для получения особо чистого водорода
Электролизер с ТПЭ для получения особо чистого водорода
Производительность 2 м3Н2/час
Рабочее давление 3,0 МПа
Мощность 8,3 кВт
Производительность 2 м3Н2/час
Рабочее давление 3,0 МПа
Мощность 8,3 кВт
РНЦ«Курчатовский
Институт»
ИНСТИТУТ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Главная проблема при конверсии углеводородов в водород - кинетичекие ограничения
ПРОИЗВОДСТВО ВОДОРОДА ИЗ УГЛЕВОДОРОДОВ – основной источник получения водорода
ПРОИЗВОДСТВО ВОДОРОДА ИЗ УГЛЕВОДОРОДОВ – основной источник получения водорода
генерация электронами плазмы частиц c высокой реакционной способностью: ионов, радикалов, кластеров цепной характер процессов: многократное использование активных частиц основная часть энергии на проведение эндоэргических процессов за счет внешнего тепла (или сжигания части топлива)
низкие электроэнергозатраты ( 0,15 кВч/м3 и менее), малые габариты
Применение плазмы позволяет снять кинетичекие ограничения, однако энергозатраты на получение водорода в чисто плазменной системе достаточно велики: 1 – 1,5 кВч/м3
РНЦ«Курчатовский
Институт»
ИНСТИТУТ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Конкурентные преимущества плазменного метода конверсии углеводородов в водород (синтез-газ)
Конкурентные преимущества плазменного метода конверсии углеводородов в водород (синтез-газ)
высокая удельная производительность
экологическая чистота
быстрый старт
отсутствие необходимости технологического обслуживания
катализатора
оперативная возможность неограниченного количества циклов
«пуск-остановка» без необходимости активации катализатора
отсутствие проблемы «зауглероживания» катализатора
отсутствие проблемы очистки реагентов от сернистых
соединений
РНЦ«Курчатовский
Институт»
ИНСТИТУТ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
МОЩНАЯ СВЧ УСТАНОВКА - ОСНОВА системы производства водорода из метана (углеводородных топлив)
МОЩНАЯ СВЧ УСТАНОВКА - ОСНОВА системы производства водорода из метана (углеводородных топлив)
Варианты мощных СВЧ плазматронов
мощность - до 1 МВт частота - 915 МГц расход газа - до 3000 м3/ч рабочее давление - от 0.1 до 1 атм
мощность - до 1 МВт частота - 915 МГц расход газа - до 3000 м3/ч рабочее давление - от 0.1 до 1 атм
РНЦ«Курчатовский
Институт»
ИНСТИТУТ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ