Водородные системы и топливные элементы

Некоторые топливные элементы описаны в пункте 4.4. темы 8.

Водородный транспорт - это различные транспортные средства, использующие в качестве топлива водород. Это могут быть транспортные средства как с двигателями внутреннего сгорания, с газотурбинными двигателями, так и с водородными топливными элементами.

Преимущества топливных элементов

1. Топливные элементы обладают высоким КПД и независимо от размера и обеспечивают высокое качество энергии.

2. Выбросы углерода очень малые и нет выбросов, отравляющих атмосферу (двуокись азота, двуокись серы и окись углерода).

3. Низкий уровень шумов и выбросов. 4. Топливные элементы могут давать электроэнергию и тепло с разными видами топлива; по сравнению с обычными системами, сочетающими производство тепла и электроэнергии (ПТЭ), они оперируют при более высоких отношениях электрической и тепловой энергии.

Недостатки топливных элементов

За исключением особых случаев, топливные элементы в настоящее время слишком дороги для коммерческого внедрения.

Автомобили с силовыми установками на водородных топливных элементах производят и испытывают многие компании, однако массового серийного производства пока нет по ряду объективных причин.

Биотопливо

Биото́пливо – это топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.

Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, лузга) и газообразное (синтез-газ, биогаз, водород).

Рис. 13.34. Биотопливо и его классификация по типу используемого сырья.

 

Рис. 13.35. Основные технологии производства биотоплива.

Рис. 13.36. Кругооборот биотоплива в природе.

 

Рис. 13.37. Преимущества биодизеля.

Биогаз - это газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы. Метановое разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид - бактерии гидролизные, второй - кислотообразующие, третий - метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида. Одной из разновидностей биогаза является биоводород, где конечным продуктом жизнедеятельности бактерий является не метан, а водород.

Биогаз содержит 50-87 % метана, 13-50 % CO₂, незначительные примеси H₂ и H₂S. После очистки биогаза от СО₂ получают биометан - полный аналог природного газа, его отличие лишь в происхождении.

Рис. 13.38. Развитие биогазовых технологий в мире.

 

Рис. 13.39. Принципиальная схема биогазовой установки.

 

Рис. 13.40. Принципиальные схемы получения и использования биогаза.

Рис. 13.41. Биогазовые установки для использования биотоплива.