PRODUKCJA I MAGAZYNOWANIE WODORU

1. PRODUKCJA I MAGAZYNOWANIE WODORU Wodór: nośnik energii o emisji zero A. Miotello, M. Adami, N. Bazzanella, R. Checchetto, L. Gratton, L. Guzman, C. Tosello, G.P.Karwasz, wersja polska M. Wierzejska Wodór jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w kosmosie , ale na Ziemi nie istnieje w stanie wolnym. Cząsteczka dwu atomowa ( H2 ) – jest zasadniczym składnikiem cząsteczki wody ( H2O ) a także wchodzi w skład wszystkich węglowodorów oraz związków organicznych . Można by pokusić się o stwierdzenie , że posiadamy prawie nieskończone zapasy wodoru. Fakt , że wodór jest zwykle gazem związanym chemicznie stwarza poważne problem, jak go otrzymać w stanie wolnym . Główne sposoby otrzymywania, w dzisiejszych czasach, wodoru są następujące : – reforming par wodnej (SR) o problematycznym zachowaniu współobecności dwóch gazów CO i CO2. – piroliza metanu: z produkcją wodoru przy jednoczesnym tworzeniu się węgla w postaci ciała stałego – elektroliza: nieekonomiczna ze względu na wysokie koszty energii elektrycznej ale wielce obiecująca jeśli użyjemy źródeł energii odnawialnych takich jak energia słoneczna, powietrzna, geotermiczna itp… – dysocjacja wody: wymagająca ogromnie wysokich temperatur (3500 K) – procesy termochemiczne: jeszcze nie konkurencyjne – biomase Trzeba stwierdzić, że magazynowanie H2 jest możliwe tylko w formie gazu sprężonego, lub w formie płynu chlodniczego ( - 253° C i 1 atm). Systemem bardziej praktycznym i bezpiecznym jest użycie wodorkow metali.Są to materiały podobne do gąbki, pochłaniające wodór z możliwością jego ponownego uwolnienia. Oprócz sposobów wyżej wymienionych istnieje możliwość przewożenia w formie związków chemicznych takich jak metanol czy amoniak. OGNIWA PALIWOWE W 1839 William Grove odkrył główną zasadę działania ogniw paliwowych. Używając cztery wielkie ogniwa zawierające każde wodór i tlen zostaje wytworzony prąd, który następnie zostaje wykorzystany w ogniwie mniejszym powodując rozszczepienie cząsteczki wody na dwa elementy wodór i tlen. • Ogniwo paliwowe to urządzenie zbudowane z dwóchelektrod ielektrolitu między nimi.( elektrolit to materiał, który przepuszcza jony a blokujeelektrony). Paliwo zawierające wodór przepływa do anody pozostawiając jony dodatnie (kationy) Elektrony przechodzą po obwodzie zewnętrznym natomiast kationy rozprzestrzeniają się poprzez elektrolit. Iodpowiednio odwrotnie - na katodzie elektrony łączą się z jonami wodoru i tlenu tworząc cząsteczkę wody i wyzwalając energię cieplną. Ogniwo paliwowe wytwarza energię elektryczną z wodoru i tlenu i wodę jako produkt a nie emituje substancji toksycznych do środowiska. Istnieje wiele rodzajów ogniw paliwowych, różnią się one między sobą temperaturą, sposobem działania, typem elektrolitu i rodzajem paliwa. Najbardziej poszukiwane to tak zwane ogniwa PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell ) o temperaturze roboczej od 70 do 80° C.