Серия публикаций, посвященная кратким обзорам совершенствования получения водорода электролизом воды в странах мира (первое приближение). США, Канада, Италия.
Содержание:
- Моделирование системы производства водорода
- Испытания прототипов электролизеров
Выводы
1. Моделирование системы производства водорода
На кафедре механики и мехатроники университета Ватерлоо (Канада), факультета инженерии и прикладных наук (технологический институт университета Онтарио, Канада) и кафедры машиностроения университета Акрона (шт.Огайо, США) разрабатывается моделирование энергетической системы, которая сочетает в себе технологии газификации угля и электролиза щелочной воды для производства водорода. Как показали оценки, общая энергетическая эффективность этой системы составляет ∼58%.
На кафедре механики, энергетики и управления, (университет Калабрии, Аркаваката-ди-Ренде, г.Козенца, Италия) разрабатывается математическое моделирование прогнозирования энергетических характеристик систем производства водорода. В частности, модель предназначена для описания и анализа энергетических характеристик двух различных технологий электролиза:
- щелочной;
- с твёрдо-полимерным электролитом;
интегрированных с системой компримирования и хранения водорода.
На кафедре химического машиностроения (Мичиганский университет, США) исследуется разложение воды на водород и кислород в магнитном поле. Представлена термодинамика процесса. Разработана принципиальная схема термомагнитной установки по разложению воды на водород и кислород. При этом необходимая магнитная индукция поля определена на уровне 10^4 Тл.
2. Испытания прототипов электролизеров
На кафедре химического машиностроения (университет Говарда, г.Вашингтон, округ Колумбия, США) был спроектирован и испытан высокотемпературный щелочной электролизер, устойчивый к химическому воздействию высококоррозионного раствора электролита и способный работать при высоком давлении. При давлении 8,7МПа и температуре 400ºС достигнуты наилучшие характеристики электролизера при использовании никелевого анода с кобальтовым покрытием.
В Департаменте энергетики Туринского политехнического института (г.Турин, Италия) проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки водного электролизёра с твёрдо-полимерным электролитом.
В Национальной лаборатории Айдахо (США), компании Ceramatec (г.Солт Лэйк Сити, США) и компании FLUENT (г.Моргантаун, США) проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки, а также разработана модель вычислительной гидродинамики твердооксидных ячеек для парового электролиза с производительностью водорода 90 л Н2/ч.
В Национальной лаборатории Айдахо (США) проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки высокотемпературного парового электролиза с целью крупномасштабного производства водорода.
Также моделируется система одновременного электролиза пара и диоксида углерода для производства синтез-газа (смеси водорода и оксида углерода). При подключении к ядерному источнику энергии эта технология обеспечивает минимальный углеродный след при производстве синтез-газа с потреблением CO2.
Выводы
- В университетах и институтах США, Канады и Италии проводится моделирование системы производства водорода, а также разработки новых технологий электролиза воды с использованием магнитного поля.
- Активно ведутся испытания различных прототипов электролизеров воды, работающих под давлением, а также высокотемпературных электролизеров пара, в том числе смеси пара с диоксидом углерода.