Uglerod bitarap energiýanyň indiki nesli bolan “wodorod” bilen tanyşdyrarys. Wodorod üç görnüşe bölünýär: “ýaşyl wodorod”, “gök wodorod” we “çal wodorod”, olaryň hersiniň önümçilik usuly başga. Şeýle hem, önümçiligiň her bir usulyny, fiziki aýratynlyklary elementler, saklamak / daşamak usullary we ulanyş usullary bilen düşündireris. Şeýle hem, näme üçin indiki nesil agdyklyk edýän energiýa çeşmesi bilen tanyşdyraryn.
Greenaşyl wodorod öndürmek üçin suwuň elektrolizi
Wodorod ulanylanda her niçigem bolsa “wodorod öndürmek” möhümdir. Iň aňsat usuly “suwy elektrolizlemek”. Mümkin, mekdep ylymlarynda okadyňyz. Çeňňegi suw we elektrodlar bilen dolduryň. Haçan-da batareýa elektrodlara birikdirilende we energiýa berlende, suwda we her elektrodda aşakdaky reaksiýalar ýüze çykýar.
Katodda H + we elektronlar birleşip, wodorod gazyny öndürýär, anod kislorod öndürýär. Şeýle-de bolsa, bu çemeleşme mekdep ylmy synaglary üçin amatly, ýöne wodorody senagat taýdan öndürmek üçin uly göwrümli önümçilik üçin amatly mehanizmler taýýarlanmalydyr. Bu “polimer elektrolit membranasy (PEM) elektrolizi”.
Bu usulda wodorod ionlarynyň geçmegine mümkinçilik berýän polimer ýarym geçiriji membrana anod bilen katodyň arasynda sandwiçlenýär. Enjamyň anodyna suw guýlanda, elektroliz bilen öndürilen wodorod ionlary ýarym geçip bolýan membranadan katoda geçýär we şol ýerde molekulýar wodorod bolýar. Beýleki tarapdan, kislorod ionlary ýarym geçip bilýän membranadan geçip bilmez we anodda kislorod molekulalaryna öwrülip bilmez.
Şeýle hem gidroksidi suw elektrolizinde anod bilen katody diňe gidroksid ionlarynyň geçip bilýän bölüji arkaly bölüp, wodorod we kislorod döredýärsiňiz. Mundan başga-da, ýokary temperaturaly bug elektrolizi ýaly senagat usullary bar.
Bu amallary uly göwrümde ýerine ýetirmek bilen köp mukdarda wodorod alyp bolýar. Bu amalda ep-esli mukdarda kislorod öndürilýär (öndürilen wodorodyň ýarysy), atmosfera goýberilse daşky gurşawa ýaramaz täsir etmez. Şeýle-de bolsa, elektroliz köp elektrik talap edýär, şonuň üçin ýel turbinalary we gün panelleri ýaly gazylyp alynýan ýangyçlary ulanmaýan elektrik bilen öndürilse uglerodsyz wodorod öndürilip bilner.
Arassa energiýa ulanyp, suwy elektrolizlemek arkaly “ýaşyl wodorod” alyp bilersiňiz.
Bu ýaşyl wodorody uly göwrümli öndürmek üçin wodorod generatory hem bar. Elektrolizator bölüminde PEM ulanyp, wodorod üznüksiz öndürilip bilner.
Gazylyp alynýan ýangyçlardan gök wodorod
Wodorod ýasamagyň başga ýollary näme? Wodorod suwdan başga maddalar ýaly tebigy gaz we kömür ýaly gazylyp alynýan ýangyçlarda bar. Mysal üçin, tebigy gazyň esasy düzüm bölegi bolan metany (CH4) göz öňünde tutuň. Bu ýerde dört sany wodorod atomy bar. Wodorody bu wodorody çykaryp alyp bilersiňiz.
Bularyň biri bug ulanýan “bug metany özgertmek” diýilýän prosesdir. Bu usulyň himiki formulasy aşakdaky ýaly.
Görşüňiz ýaly, bir metan molekulasyndan kömürturşy gazy we wodorod çykarylyp bilner.
Şeýlelik bilen, wodorod tebigy bug we kömüriň “bug reformasy” we “pirolizi” ýaly prosesler arkaly öndürilip bilner. “Gök wodorod” bu görnüşde öndürilen wodorody aňladýar.
Emma bu ýagdaýda kömürturşy gazy we kömürturşy gazy goşmaça önüm hökmünde öndürilýär. Şonuň üçin olary atmosfera goýbermezden ozal gaýtadan işlemeli. Önümdäki kömürturşy gazy, dikeldilmese, “çal wodorod” diýlip atlandyrylýan wodorod gazyna öwrülýär.
Wodorod haýsy element?
Wodorodyň atom sany 1 bolup, döwürleýin tablisadaky ilkinji elementdir.
Atomlaryň sany älemdäki iň uludyr we älemdäki ähli elementleriň 90% -ini tutýar. Protondan we elektrondan ybarat iň kiçi atom, wodorod atomydyr.
Wodorodyň ýadrosyna birikdirilen neýtronly iki izotop bar. Bir neýtron bilen baglanyşykly “deýteriý” we iki neýtron bilen baglanyşykly “tritium”. Bular birleşdirme güýji öndürmek üçin materiallardyr.
Gün ýaly ýyldyzyň içinde wodoroddan geliýa ýadro birleşmegi bolup geçýär, bu ýyldyzyň şöhle saçmagy üçin energiýa çeşmesi bolup durýar.
Şeýle-de bolsa, wodorod Eartherdäki gaz hökmünde seýrek bolýar. Wodorod suw, metan, ammiak we etanol ýaly beýleki elementler bilen birleşmeleri emele getirýär. Wodorod ýeňil element bolany üçin, temperaturanyň ýokarlanmagy bilen wodorod molekulalarynyň hereket tizligi ýokarlanýar we ýeriň agyrlyk güýjünden kosmosa gaçýar.
Wodorody nädip ulanmaly? Busanmak bilen ulanyň
Onda, indiki nesil energiýa çeşmesi hökmünde bütin dünýäde ünsi çeken “wodorod” nähili ulanylýar? Iki esasy usulda ulanylýar: “ýanmak” we “ýangyç öýjügi”. Geliň, “ýakmak” bilen başlalyň.
Usanmagyň iki esasy görnüşi bar.
Birinjisi raketa ýangyjy ýaly. Japanaponiýanyň H-IIA raketasy wodorod gazyny “suwuk wodorod” we “suwuk kislorod” ulanýar, bu hem ýangyç hökmünde kriogen ýagdaýynda. Bu ikisi birleşdirilip, şol döwürde emele gelen ýylylyk energiýasy, kosmosa uçup, döredilen suw molekulalarynyň sanjymyny çaltlaşdyrýar. Şeýle-de bolsa, Japanaponiýadan başga tehniki taýdan kyn hereketlendiriji bolany üçin, bu ýangyjy diňe ABŞ, Europeewropa, Russiýa, Hytaý we Hindistan birleşdirdi.
Ikinjisi elektrik öndürmek. Gaz turbinaly energiýa öndürmek, energiýa öndürmek üçin wodorod bilen kislorody birleşdirmek usulyny hem ulanýar. Başgaça aýdylanda, wodorodyň öndürýän ýylylyk energiýasyna seredýän usul. Malylylyk elektrik stansiýalarynda kömür, nebit we tebigy gaz ýakylýan ýylylyk turbinalary herekete getirýän bug öndürýär. Wodorod ýylylyk çeşmesi hökmünde ulanylsa, elektrik stansiýasy uglerod bitarap bolar.
Wodorody nädip ulanmaly? Uelangyç öýjügi hökmünde ulanylýar
Wodorody ulanmagyň başga bir usuly, wodorody göni elektrik toguna öwürýän ýangyç öýjügidir. Hususan-da, “Toyota” global ýylylyk garşy çäreleriniň bir bölegi hökmünde benzinli ulaglara alternatiw hökmünde elektrikli ulaglaryň (EV) ýerine wodorod bilen işleýän ulaglary bellemek bilen Japanaponiýada ünsi çekdi.
Hususan-da, “ýaşyl wodorodyň” önümçilik usuly bilen tanyşdyranymyzda ters amal edýäris. Himiki formula aşakdaky ýaly.
Wodorod elektrik öndürýän mahaly suw (gyzgyn suw ýa-da bug) öndürip biler we daşky gurşawa agyr ýük bermeýändigi sebäpli bahalandyrylyp bilner. Beýleki tarapdan, bu usul 30-40% has az energiýa öndürmek netijeliligine eýedir we katalizator hökmünde platini talap edýär, şeýlelik bilen çykdajylaryň köpelmegini talap edýär.
Häzirki wagtda polimer elektrolit ýangyç öýjüklerini (PEFC) we fosfor kislotasynyň ýangyç öýjüklerini (PAFC) ulanýarys. Hususan-da, ýangyç öýjükli ulaglar PEFC ulanýar, şonuň üçin geljekde ýaýramagyna garaşylýar.
Wodorod saklamak we daşamak howpsuzmy?
Wodorod gazynyň nähili ýasalýandygyna we ulanylyşyna düşünýärsiňiz öýdýäris. Bu wodorody nädip saklamaly? Gerek ýeriňize nädip almaly? Şol wagt howpsuzlyk barada näme aýdyp bilersiňiz? Düşündireris.
Aslynda wodorod hem örän howply elementdir. 20-nji asyryň başynda wodorody şar, şar we howa gämilerinde asmanda ýüzmek üçin gaz hökmünde ulanýardyk, sebäbi gaty ýeňildi. Şeýle-de bolsa, 1937-nji ýylyň 6-njy maýynda ABŞ-nyň Nýu Jerside “dirishipabl Hindenburg partlamasy” boldy.
Betbagtçylykdan bäri wodorod gazynyň howplydygy giňden ykrar edildi. Esasanam ot alanda kislorod bilen güýçli partlaýar. Şonuň üçin “kisloroddan uzak durmak” ýa-da “ýylylykdan uzak durmak” zerurdyr.
Bu çäreleri görenimizden soň, eltip bermek usulyny tapdyk.
Wodorod otag temperaturasynda gaz, şonuň üçinem henizem gaz bolsa-da, gaty uly. Birinji usul, gazlandyrylan içgiler ýasalanda ýokary basyş we silindr ýaly gysmakdyr. Specialörite ýokary basyşly tank taýýarlaň we 45Mpa ýaly ýokary basyşly şertlerde saklaň.
Fuelangyç öýjükli ulaglary (FCV) öndürýän “Toyota”, 70 MPa basyşyna çydap bilýän ýokary basyşly wodorod tankyny öndürýär.
Başga bir usul, suwuk wodorod öndürmek üçin -253 ° C-e çenli sowatmak we ýörite ýylylyk izolýasiýa baklarynda saklamak we daşamakdyr. Tebigy gaz daşary ýurtlardan getirilende LNG (suwuklandyrylan tebigy gaz) ýaly, transport wagtynda wodorod suwuklandyrylýar we göwrümi gazyň 1/800-e çenli azalýar. 2020-nji ýylda dünýäde ilkinji suwuk wodorod göterijisini tamamladyk. Şeýle-de bolsa, bu çemeleşme ýangyç öýjükli ulaglar üçin amatly däl, sebäbi sowatmak üçin köp energiýa gerek.
Munuň ýaly tanklarda saklamak we eltip bermek usuly bar, emma wodorody saklamagyň beýleki usullaryny hem ösdürýäris.
Saklamak usuly wodorod saklaýjy erginleri ulanmakdyr. Wodorod metallara aralaşmak we ýaramazlaşmak häsiýetine eýedir. Bu, 1960-njy ýyllarda ABŞ-da işlenip düzülen ösüş maslahaty. JJ Reilly we başgalar. Synaglar wodorodyň magniý we vanadiý garyndysy bilen saklanyp we goýberilip bilinjekdigini görkezdi.
Şondan soň wodorody öz göwrüminden 935 esse siňdirip bilýän palladim ýaly bir maddany üstünlikli ösdürdi.
Bu garyndyny ulanmagyň artykmaçlygy, wodorodyň syzmagy hadysalarynyň (esasan partlama hadysalarynyň) öňüni alyp biler. Şonuň üçin ony howpsuz saklap we daşap bolýar. Şeýle-de bolsa, seresap bolmasaňyz we nädogry gurşawda goýsaňyz, wodorod saklaýjy erginler wagtyň geçmegi bilen wodorod gazyny çykaryp biler. Garaz, kiçijik uçgun hem partlama heläkçiligine sebäp bolup biler, şonuň üçin seresap boluň.
Şeýle hem, wodorodyň siňdirilmegi we desorpsiýa gaýtalanmagy, wodorodyň siňdiriliş tizligini peseldýän kemçilikleri bar.
Beýlekisi turbalary ulanmak. Turbalaryň siňmeginiň öňüni almak üçin gysylmadyk we pes basyşly bolmaly şert bar, ýöne artykmaçlygy bar bolan gaz turbalarynyň ulanylmagydyr. Tokio gazy, ýangyç öýjüklerine wodorod bermek üçin şäher gaz geçirijilerini ulanyp, Harumi FLAG-da gurluşyk işlerini alyp bardy.
Wodorod energiýasy tarapyndan döredilen geljekki jemgyýet
Ahyrynda, wodorodyň jemgyýetdäki roluna seredeliň.
Has möhümi, uglerodsyz jemgyýeti ösdürmek isleýäris, ýylylyk energiýasy däl-de, elektrik öndürmek üçin wodorod ulanýarys.
Käbir ýylylyk elektrik stansiýalarynyň ýerine ENE-FARM ýaly ulgamlar girizildi, zerur elektrik öndürmek üçin tebigy gazy özgertmek arkaly alnan wodorody ulanýarlar. Şeýle-de bolsa, reforma prosesiniň önümleri bilen näme etmelidigi baradaky sorag henizem dowam edýär.
Geljekde wodorodyň ýangyç stansiýalarynyň sanyny köpeltmek ýaly wodorodyň aýlanyşygy artsa, kömürturşy gazyny çykarmazdan elektrik toguny ulanmak mümkin bolar. Elektrik elbetde ýaşyl wodorod öndürýär, şonuň üçin gün şöhlesinden ýa-da ýelden emele gelen elektrik energiýasyny ulanýar. Elektroliz üçin ulanylýan güýç, elektrik energiýasynyň mukdaryny basyp ýatyrmak ýa-da tebigy energiýadan artykmaç güýç bolanda zarýad berilýän batareýany zarýad bermek üçin güýç bolmalydyr. Başgaça aýdylanda, wodorod zarýad berilýän batareýa bilen birmeňzeş. Şeýle ýagdaý ýüze çyksa, ahyrky ýylylyk energiýasyny azaltmak mümkin bolar. Içki ýangyç hereketlendirijisiniň awtoulaglardan ýitip barýan güni çalt ýakynlaşýar.
Wodorody başga bir ýol arkaly hem alyp bolýar. Aslynda wodorod henizem kaustik soda öndürmegiň önümidir. Beýleki zatlaryň arasynda demir öndürmekde koks önümçiliginiň önümidir. Bu wodorody paýlamada goýsaňyz, köp çeşme alyp bilersiňiz. Bu görnüşde öndürilen wodorod gazy wodorod stansiýalary bilen hem üpjün edilýär.
Geljege has giňişleýin seredeliň. Lostitirilen energiýanyň mukdary, elektrik üpjünçiligi üçin simleri ulanýan geçiriş usuly bilen baglanyşykly mesele. Şonuň üçin geljekde gazlandyrylan içgiler öndürmekde ulanylýan uglerod kislotasy baklary ýaly turbageçirijiler bilen iberilýän wodorody ulanarys we her bir öý üçin elektrik öndürmek üçin öýde wodorod tankyny satyn alarys. Wodorod batareýalarynda işleýän ykjam enjamlar adaty ýagdaýa öwrüldi. Şeýle geljegi görmek gyzykly bolar.
Iş wagty: Iýun-08-2023
