Альтернативная водородная энергетика как элемент школьного раздела химии: "Физико-химические свойства водорода"
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
Среднегодовое потребление энергии увеличивается на 5.7%. Если этот темп сохранится, за следующие 20 лет расход энергии увеличится в 4.5 раза. Основным источником получения энергии в мире дающим 97% её количества является ископаемое топливо, в том числе 38% составляет уголь, 19%-природный газ и 10%- нефть.2% электроэнергии вырабатывается на ГЭС, а другие источники, такие как ядерный распад, древесина и прочие вырабатывают 1 % энергии [3].
Таблица 1.
Энергетические системы, пригодные для использования человеком
№ видаЭнергетические системыТИП 1 (основаны на возобновляемых источниках энергии)1. На: гравитационных силах; молекулярном движении; движении приливов и волн; движении воздуха; геотермальных силах2.фотосинтезе растений; жизнедеятельности организма3.Фотохимических, фотоэлектрических и термоэлектрических процессахТИП 2 (основаны на возобновляемых источниках энергии)1. На: сжигании радиационного топлива2.внутриядерных процессах3.биохимическом преобразовании энергии4.водородном топливе
Всего сказанного выше достаточно для того, чтобы убедиться в необходимости пере хода человечества на новые виды энергии, не связанные со сжиганием традиционного топлива. Для удобства рассмотрения вопросов поиска новых источников энергии кажется целесообразным, прежде всего, все существующие на земном шаре энергетические системы, использование которых осуществляется или потенциально может осуществляться человеком, разделить условно на два типа:
системы, основанные на возобновляемых источниках энергии;
системы, основанные на невозобновляемых источниках.
Каждый тип, в свою очередь, можно подразделить на несколько видов энергетических систем (табл. 1).
Системы, относящиеся к первому виду, малоперспективны, несмотря на их экологическую чистоту. В начале века, по имеющимся оценкам, они смогут удовлетворить мировые потребности лишь на 5 - 10% [4].
Таблица 2 Различные источники энергии, их состояние, экологичность, перспективы развития
Источник энергииСостояние и экологичностьПерспективы использованияУгольТвердое Химическое загрязнение атмосферы, условно принятое за 1Потенциальные запасы 10125 млрд. т, перспективен не менее чем на 100 летНефтьЖидкое Химическое загрязгнение атмосферы 0, 6 условных единицПотенциальные запасы 270-290 млрд. т, перспективен не менее чем на 30 летГазГазообразное Химическое загрязгнение атмосферы 0, 2 условных единицПотенциальные запасы 270 млрд. т, перспективен на 30 - 50 летСланцыТвердое Значит. Количество отходов и трудно устраняемые выбросыЗапасы более 38400 млрд. т, малоперспективен из-за загрязненийТорфТвердое Высокая зольность и эколог. нарушения в местах добычиЗапасы значительны: 150 млрд. т, малоперспективен из-за высокой зольности и экол. нарушений в местах выработкиГидроэнергияЖидкое Нарушение экологич. балансаЗапасы 890 млн. т нефт. эквивалентаГеотермальная энергияЖидкое Химическое загрязнениеНеисчерпаемы, перспективенСолнечная энергияПрактически неисчерпаемЭнергия приливовЖидкое Тепловое загрязнениеПрактически неисчерпаем Энергия атомного распадаТвердоеЗапасы физически исчерпаемы, экологически опасен
Схема 1 . Энергетические ресурсы и структура использования
Соотношение используемых энергетических ресурсов в истории человечества менялось с развитием цивилизации в зависимости от истощения исчерпаемых энергоресурсов, возможности использования и экологических последствий. За последние 200 лет можно выделить три этапа:
можно выделить три этапа:
- угольный этап охватывающий весь XIX век и первую половину ХХ века, в это время преобладает потребление угольного топлива;
- нефтегазовый этап со второй половины ХХ века до 80-х годов, на смену углю приходит газ и нефть как более эффективные энергоносители чем твердые;
- начиная с 80-х годов начинается постепенный переход от использования минеральных исчерпаемых ресурсов к неисчерпаемым (энергии Солнца, воды, ветра, приливов и т.д.).
Особо следует сказать о ядерной энергетике. С начала мирового энергетического
кризиса роль атомной энергетики возросла. Но уже в начале 80-х годов рост потребления атомной энергии замедлился. В большинстве стран были пересмотрены планы сооружения АЭС. Это было последствием ряда экологических загрязнений при авариях, особенно в результате Чернобыльской катастрофы. Именно в этот период многие страны приняли решение о полном или постепенном отказе от развития атомной энергетики.
1.3 Особенности альтернативной водородной энергетики
Водородная энергетика включает следующие основные направления:
Разработка эффективных методов и процессов крупномасштабного получения дешевого водорода из метана и сероводородсодержащего природного газа, а также на базе разложения воды; технологии хранения, транспортировки и использования водорода в энергетике, промышленности, на транспорте.
1.3.1 Назначение, основные функциональные показатели
Водородная технология позволит остановить прогрессирующий рост загрязнения окружающей среды, исключив или принципиально сократив эмиссию токсикоагентов в тропосферу, в том числе, приземный слой атмосферы.
При получении больших объемов водорода из метана и серо содержащих природных газов может быть использована плазменно-мембранная технология удельной производительностью более чем в 100 раз выше по сравнению с трад