Введение в водородную энергетику
Водородная энергетика – это использование водорода или химических веществ, содержащих водород, для производства энергии с высокой энергоэффективностью, исключительно положительными экологическими и социальными эффектами и конкурентоспособными экономическими выгодами. Водород является наиболее распространенным элементом во Вселенной с точки зрения его естественного происхождения. Большое количество водорода входит в состав Солнца и других звезд. Больше химических веществ содержат водород, чем любой другой элемент. Самым распространенным соединением водорода на Земле является вода.
На Земле нет легкодоступных природных источников молекулярного водорода. На Земле большая часть водорода связана с углеродом в живой, мертвой и окаменелой биомассе , а также с кислородом в воде. Молекулы воды могут расщепляться на водород и кислород. При расходовании водорода вода образуется снова.
Разрушая химические связи в соединениях, его можно получить. К числу популярных методов относятся электролиз , взаимодействие металлов с кислотами, реакция ионных гидридов металлов с водой и другие. Сегодня природный газ обеспечивает 48% мирового производства водорода, за ним следуют нефть (30%), уголь (18%) и электролиз воды (4%).
Из-за разнообразия приложений его хранение имеет решающее значение. Они охватывают все: от транспорта до портативных и стационарных источников питания. Более того, это топливо с максимальной энергией на массу. Однако необходимо разработать более сложные методы хранения из-за низкой плотности энергии на единицу объема из-за ее низкой плотности при температуре окружающей среды.
Каковы текущие источники производства водородной энергии в Индии?
1. Хлорно-щелочная промышленность производит водород в качестве побочного продукта.
Часть водорода использовалась в неэнергетических целях, а остальная часть сжигалась на факелах или сбрасывалась в окружающую среду. Со временем знания людей о потенциале водорода в энергетике росли. К 2013–14 годам около 90% водорода, производимого для химических и собственных (в основном энергетических) целей, использовалось на практике.
2. Водород создается для неэнергетического использования в секторах удобрений и нефтепереработки.
Национальная дорожная карта развития водородной энергетики (NHERM) была разработана и утверждена Национальным советом по водородной энергетике в январе 2006 года для ускорения развития водородного энергетического сектора в Индии. Основная цель NHERM заключалась в определении путей, позволяющих стране постепенно внедрять водородную энергетику, ускорить коммерциализацию и упростить развитие водородной энергетической инфраструктуры.
NHERM, включая производство, хранение, распределение, транспортировку, использование, нормы и стандарты, общественное образование и наращивание потенциала, затронул все аспекты развития водородной энергетики в Индии. Программа водородной энергетики реализовывалась по всей стране, начиная с 2006–2007 годов на базе НГЭРМ. НГЭРМ рекомендовал обновить и изменить его с учетом местного опыта и глобальных достижений.
Каковы преимущества и недостатки водородной энергетики?
Преимущества водородной энергетики
1. Легко доступен
Это фундаментальный элемент Земли и стандартный. Отделение газообразного водорода от сопутствующих ему соединений требует времени. Даже если это и так, в результате создается богатый и чистый источник энергии.
2. Никаких вредных выбросов не образуется.
При горении не выделяет никаких опасных соединений. По сути, он соединяется с кислородом без горения и обладает энергией, которая может производить энергию для электродвигателя. Как и другие источники энергии, он не выделяет углекислый газ при сгорании.
3. Безопасно для окружающей среды.
Для источника топлива это необычно, поскольку оно нетоксично. Другие, в том числе уголь, атомная энергетика и бензин, токсичны или могут встречаться в опасных условиях. Водород можно использовать способами, с которыми другие виды топлива не могут сравниться, поскольку он экологически выгоден.
4. Его можно использовать в качестве ракетного топлива.
Он обладает силой и эффективностью. Этого достаточно для питания жизненно важных устройств, таких как космические корабли. Кроме того, это более безопасный вариант по сравнению с другими источниками топлива, поскольку он экологически безопасен. Водород в три раза более эффективен, чем бензин и другие виды ископаемого топлива, и это забавная статистика. Это означает, что можно сделать больше с меньшими затратами.
5. Низкий расход топлива.
Водород значительно экономичнее дизельного топлива или бензина, поскольку способен генерировать больше энергии на килограмм топлива. Это означает, что автомобиль, работающий на водороде, может проехать большее расстояние, чем автомобиль, использующий более традиционный источник топлива, при этом преодолевая то же расстояние. Водородные топливные элементы вдвое эффективнее традиционных методов сгорания. Например, традиционная электростанция, работающая на сжигании топлива, обычно производит электроэнергию с эффективностью от 33 до 35 процентов. До 65% электроэнергии, производимой водородными топливными элементами, вырабатывается с высокой эффективностью.
6. Регенеративный
По сравнению с другими невозобновляемыми источниками, его можно производить повторно. В результате водород представляет собой топливо с ограниченным количеством энергии. По сути, водородную энергию можно производить тогда, когда это необходимо.
Недостатки водородной энергетики
1. Стоимость высока
Это дорого, но широко доступно. Адекватным объяснением этого является тот факт, что для отделения элемента от других элементов требуется много времени. Многие люди смогли бы завершить этот процесс с относительной легкостью, если бы он был действительно простым, но это не так. Несмотря на то, что гибридные автомобили теперь работают на водородных элементах, они по-прежнему должны быть практичным источником топлива для всех. Водородная энергия станет дорогим выбором только в том случае, если будет создана технология, которая сможет сделать весь процесс намного проще.
2. Хранение — это сложная задача
Переместить водород довольно сложно. Нефть – это вещество, которое можно транспортировать по трубопроводам. Что касается угля, то его можно легко снять с кузова грузовика. Передача водорода стоит больших денег, даже в небольших количествах. Транспортировка и хранение такого химического вещества считается нецелесообразным только по этой причине.
3. Трудно заменить существующую инфраструктуру.
Даже сегодня бензин по-прежнему часто используется. Кроме того, в настоящее время необходима инфраструктура для облегчения использования водорода в качестве топлива. Из-за этого становится накладно даже думать о дозаправке бензина. Кроме того, необходимы модификации транспортных средств, чтобы обеспечить место для водородного топлива.
4. Имеет высокую воспламеняемость.
Водород может быть особенно взрывоопасным, поскольку является мощным источником топлива. Он регулярно попадает в новости из-за многочисленных угроз, которые представляет. От 4 до 75% водорода может сгореть в атмосфере.
5. Использование ископаемого топлива необходимо
Хотя водородная энергия является экологически чистой и возобновляемой, ее необходимо отделять от кислорода с использованием невозобновляемых ресурсов, таких как уголь, нефть и природный газ. Хотя переход на водород призван исключить использование ископаемого топлива, оно по-прежнему необходимо для производства водородного топлива.
Выводы
Удовлетворение мировых энергетических потребностей с помощью водорода — это фантастический потенциальный вариант. Когда наша потребность в экономичной, эффективной, надежной и чистой энергии будет удовлетворена, мир с сокращенными или полностью исключенными выбросами от сжигания ископаемого топлива и другими проблемами, наносящими вред окружающей среде, может быть представлен водородной энергетикой. Лучшим решением энергетических проблем будущего может стать водород, но для достижения этой цели потребуется политическая воля и финансовые вложения. Тем не менее, когда ископаемое топливо станет дефицитным, водород может стать значимым решением энергетических проблем нашего мира.
Читайте также: Первый реактивный самолет, работающий на 100% водородной энергии: Rolls-Royce и easyJet
Добрый день, возможно, вы ответите на этот вопрос: «Какой водород является другой энергией?»