석탄 석유 등 화석연료의 대량 사용은 지구 환경에 심각한 오염을 초래하고 심지어 인류의 생존을 위협한다.
위협。 동시에, 화석 연료의 매장량은 제한되어 있으며, 과도한 채굴에 따라 고갈될 것이다. 이에 따라 현재 상황을 줄이기 위해 노력하고 있다.
규제되는 에너지 (예: 석탄이나 석유) 는 환경 오염을 일으킬 수 있지만 청정 에너지의 개발과 적용은 대세의 추세이다. 수소에너지는 이상적인 청정에너지 중 하나이며, 이미 사람들의 관심을 끌었다. 수소는 청정 에너지일 뿐만 아니라, 저장가능한 특성을 지닌 우수한 에너지 전달체이기도 하다. 에너지 저장은 에너지를 합리적으로 이용하는 한 가지 방법이다. 태양열과 풍력은 간헐적인 발전기와 전기망 부하의 피크 밸리 차이 또는
대량의 값싼 전기는 수소 저장으로 전환하여 필요할 때 재사용할 수 있다. 이런 에너지 저장 방식은 유연하고 분산되어 있다. 수소도 잠재력이 있다
특정 조건 하에서 전기를 수소 에너지로 변환하는 것과 같은 전송의 특성은 전기 전송보다 어느 정도 우세하다. 과학자들은 수소가 두 가지 용도로 사용될 수 있다고 생각한다.
11 세기에는 에너지 단계가 결정적인 에너지가 될 것이다.
L, 수소 생산 방법
1. 1 전해수에 수소 생산.
전해수에 수소를 생산하는 것은 현재 광범위하게 응용되고 성숙한 방법 중 하나이다. 물을 원료로 수소를 만드는 과정은 수소와 산소가 연소되어 물을 생성하는 과정이다.
과정을 거스르기 때문에 일정한 형태의 에너지만 제공하면 물이 분해될 수 있다. 전기 분해수를 제공하여 수소를 생산하는 효율은 일반적으로
75 ~ 85%, 그 공예는 단순하고 오염이 없지만 전력 소비량이 많기 때문에 그 응용은 어느 정도 제한을 받는다. 전기망봉곡차 전해수 수소는 에너지 저장 수단으로도 특징이 있다. 우리나라는 수력자원이 풍부하여 수력발전과 전해수를 이용하여 수소를 생산할 가능성이 있다. 태양열은 무궁무진하다. 그중에서도 광전기 수소 생산 방법을 태양열 수소 에너지 시스템이라고 하며, 외국에서는 이미 실험 연구를 전개하였다. 태양전지 에너지 변환 효율이 높아지고, 비용이 절감되고, 수명이 길어짐에 따라 수소 생산 전망은 헤아릴 수 없다. 한편 태양열, 풍력, 해양 에너지도 전기를 통해 수소를 생성하고 수소를 중간 에너지 전달체로 사용하여 변환된 에너지를 조절하고 저장함으로써 사용자의 에너지 공급을 더욱 유연하고 편리하게 할 수 있다. 전력 공급 시스템의 불필요한 전기는 전해수에 수소를 생산하여 에너지 저장 목적을 달성하는 데도 사용될 수 있다. 국내 각종 규모의 수전해 수소 생산 설비는 수백 대이지만, 모두 소형 전해 수소 생산 설비로, 그 목적은 수소를 에너지원이 아닌 원료로 만드는 것이다. 수소에너지 응용이 점차 확대됨에 따라 전해수에 수소를 생산하는 방법이 발전할 것이다.
1.2 화석 연료 수소 생산
석탄, 석유, 천연가스에 수소 생산이 현재 수소 생산의 주요 방법이다. 이 방법은 국내 기술이 성숙되어 이미 공업화 생산 설비를 건설하였다.
(1) 석탄 수소 생산
중국의 에너지 구조에서 석탄은 앞으로 오랫동안 주요 에너지가 될 것이다. 석탄의 이용 효율을 향상시키는 방법
환경오염을 줄이는 것은 지속적인 연구가 필요한 과제이며 석탄을 수소로 바꾸는 것이 그 방법 중 하나이다.
석탄에서 수소가스를 생산하는 방법은 주로 두 가지가 있다. 하나는 석탄의 캐러멜 (또는 고온건류) 이고, 다른 하나는 석탄의 기화이다. 코킹이란 석탄이 공기를 차단하는 조건 하에서 90-1000 C 에서 코크스를 만들고 부산물은 코크스 오븐 가스라는 것을 말한다. 화로가스의 구성은 55 ~ 60% (부피) 의 수소, 23 ~ 27% 의 메탄, 6 ~ 8% 의 일산화탄소를 함유하고 있다. 톤당 석탄은 300-350m3 가스를 얻을 수 있어 도시가스로 쓸 수 있다.
수소를 생산하는 원료이기도 합니다. 석탄 가스화는 석탄이 고온, 상압 또는 압력 하에서 가스화제와 반응하여 기체 제품으로 전환되는 것을 말한다. 기화
약제는 증기나 산소 (공기) 로, 기체 생산물에는 수소 등의 성분이 함유되어 있는데, 그 함량은 기화 방식에 따라 다르다. 우리나라는 중소형 수소 공장의 수가 많아 모두 석탄을 원료로 하고, 기화 후 수소 함유 가스를 암모니아 원료로 생산한다. 이것은 중국특색 수소 공급원을 얻는 방법입니다. OGI 고정층 가스화로를 채택하여 간헐적으로 조작하면 수가스를 생산할 수 있다. 이 장치는 투자가 적고 조작이 간단하며, 그 가스 제품은 주로 수소와 일산화탄소로 이루어져 있는데, 그 중 수소는 60% 이상에 달할 수 있으며, 변환 후 순수 수소를 만들 수 있다. 석탄 가스화를 이용하여 수소를 생산하면 설비 비용이 투자의 주요 부분을 차지한다. 석탄 지하 가스화 방법은 최근 수십 년 동안 줄곧 중시되어 왔다. 지하 가스화 기술에는 석탄이 있다
자원 활용률이 높아 지표 환경에 대한 피해를 줄이거나 피한다. 중국 광업 대학은 "긴 통로, 큰 중단" 을 개발하고 개선했다
지상 2 단 지하가스가스화는 수가스 신공예를 생산하는데, 수소 함량은 50% 이상이다. 이미 당산 유장에 공업시험 운행을 투입했는데, 닛산 수가스 5 만 m3 입니다. 전환과 변압 흡착 정화를 거치면 값싼 수소를 생산할 수 있어 국내에서 어느 정도 발전 전망이 있다. 우리나라는 석탄 수소 생산 기술을 장악하는 데 아주 좋은 기초가 있는데, 특히 중소형 암모니아 공장의 대량의 수소 생산 설비가 전국에 널리 퍼져 있어 앞으로 수소원을 공급하기 위한 조건을 만들었다. 중국이 자체 개발한 석탄 지하기화 생산수가스 값싼 수소를 얻는 공예가 이미 실현되었다.
단계적 성과는 발전 전망이 있어 주목할 만하다.
(2) 천연 가스 또는 경유를 원료로 하여 수소 생산.
이 방법에서는 촉매제의 존재 하에서 증기와의 반응과 전환을 통해 수소를 생산한다. 주로 다음과 같은 반응이 발생합니다.
CH4+H2O→CO+H2
일산화탄소 +H2O→ 이산화탄소+헤르츠
CnH2h+2+Nh2O→nCO+(Zh+l)HZ
반응은 800-820 ℃에서 진행되었다. 위의 반응에서 볼 수 있듯이, 일부 수소는 수증기에서 나온다. 이 방법으로 얻은 가스 그룹
우리나라에서는 수소 함량이 74% (부피비) 에 달할 수 있으며, 그 생산비용은 주로 원자재 가격에 달려 있다. 중국에서는 경유 가격이 높고, 가스 생산 비용이 비싸고, 응용이 제한되어 있다. 대부분의 대형 합성 암모니아와 메틸알코올 장치는 천연가스를 원료로 하여 수증기를 수소로 전환시키는 것을 촉진한다. 중국은이 분야에 있는 많은 효과적인 연구를 하 고 많은 산업 생산 장치를 건축 했다. 중국에서는 간헐적인 천연가스 증기 전환 공정을 개발하여 소형 암모니아 공장을 위한 원료를 생산했다. 이 방법은 초합금 변환로를 채택할 필요가 없고 설비 투자 비용이 낮다. 석유가스수소공예는 이미 매우 성숙했지만, 원료의 제한으로 인해 주로 화공 원료를 준비하는 데 쓰인다.
재료.
(3) 중유를 원료로 하여 부분 산화를 통해 수소를 준비한다.
중유 원료에는 석유가 심도 있게 가공된 후의 대기 감압 찌꺼기와 연료유가 포함되어 있다. 중유는 수증기와 산소와 반응하여 수소를 생산한다.
기체 제품. 일부 중유 연소는 변환된 흡열 반응에 열과 일정한 반응 온도를 제공한다. 이런 방법으로 생산된 수소 제품의 비용.
원자재 비용은 3 분의 1 정도이고 중유 가격은 낮기 때문에 사람들은 중시한다. 우리나라는 이미 대형 중유 부분 산화 수소 생산 설비를 건설하여 수소 원료를 생산하는 데 사용되었다.
1.3 바이오 수소 생산
바이오 매스 자원이 풍부하고 중요한 재생 가능 에너지입니다. 바이오매스는 기화와 미생물을 통해 수소를 생산할 수 있다.
(1) 바이오 매스 가스화 수소 생산
장작, 밀짚, 볏짚 등 바이오 매스 원료. 압력을 받고 성형한 다음 기화기 (또는 분해로) 에서 기화하거나 분해하여 수소 연료를 생산한다. 우리나라는 바이오매스 기화 기술의 연구 방면에서 이미 약간의 성과를 거두었다. 외국에서는 전환 기술의 향상으로 바이오매스 기화는 이미 물가스를 대규모로 생산할 수 있게 되었으며, 그 수소 함량도 크게 향상되었다.
(2) 미생물 수소 생산
미생물 수소 생산 기술도 사람들의 관심을 끌고 있다. 수소는 상온 상압에서 미생물의 효소 반응을 통해 생산될 수 있다. 생물량
수소 생산 미생물은 주로 화학 미생물과 광합성 미생물을 포함한다. 화학 영양 미생물에 속하는 것은 각종 발효 유형이다.
일부 엄격한 염산균과 겸성염산균) 발효 미생물은 수소를 처음 방출하는 기질은 각종 탄수화물, 단백질 등이다. 현재 사용 가능
탄수화물 발효수소 특허, 생성된 수소는 발전의 에너지로 쓰인다. 미세 조류와 같은 광합성 미생물
광합성 세균이 수소를 생산하는 과정은 광합성과 관련이 있으며, 이를 광합성산수소라고 한다.
1.4 기타 수소 생산 수소 생산
외국에서는 이미 황화수소에 수소 생산을 연구했다. 중국은 H25 자원이 풍부하다. 예를 들어 허베이 조란장 가스전에서 채굴된 천연가스는 H 90% 이상을 함유하고 있으며, 매장량이 수천만 톤에 달하는 귀중한 자원이다. 황화수소에서 수소를 생산하는 방법에는 여러 가지가 있다. 1990 년대에 중국은 각종 연구를 전개하였으며, 각종 연구 성과는 미래에 충분히 합리적으로 이용할 수 있는 귀중한 자원과 청정 에너지를 제공할 것이다.
화학 원료의 기초를 다지다.
1.5 다양한 화학 공정에서 부산물 수소 회수
전해염제알칼리, 발효제주, 암모니아와 화학비료 공업, 석유정제공업과 같은 대량의 화학과정이 있다.
부산물 수소는 적절한 조치를 취해 수소를 분리하고 회수하면 매년 수억 입방미터의 수소를 얻을 수 있다. 이것은 받아 들일 수 없다.
소홀히 한 자원은 재활용해야 한다. 현재 화학공장 부산물 수소의 회수는 더 싼 수소원을 제공할 수 있는데, 아마도
주의하세요.
2. 수소 분해 및 운송
수소는 일반 조건 하에서 기체 형태로 존재하여 저장과 운송에 큰 어려움을 가져온다. 수소 저장에는 세 가지가 있다.
방법: 고압 가스 저장; 저온 액체 수소 저장: 금속 수 소화물 저장.
2.l 가스 저장
기체 수소는 지하 창고나 강철병에 저장할 수 있다. 저장 부피를 줄이기 위해서는 먼저 수소를 압축해야 하는데, 이를 위해서는 더 많은 압축 작업이 필요하다. 일반 팽창 압력이 20mp 인 고압 강철 병의 수소 저장 무게는1.6% 에 불과합니다. 우주 티타늄 병 수소 저장 중량
겨우 5% 입니다. 수소 저장량을 높이기 위해 마이크로공 수소 저장 장치인 마이크로볼 침대를 연구하고 있다. 마이크로볼 시스템이 매우 얇다
벽 (1- 10um) 은 미세 구멍 (l0- 10um) 으로 채워지고 수소는 미세 구멍에 저장됩니다. 마이크로구는 플라스틱, 유리, 세라믹 또는 금속으로 만들 수 있습니다.
2.2, 저온 액체 수소 저장
수소는-253 C 로 냉각되어 액체가 되어 고진공 단열 용기에 저장된다. 액체 수소 저장 공정 우선
항공 우주에서는 저장 비용이 비싸고 안전 기술이 복잡하다. 현재, 높은 단열 수소 저장 용기는 연구의 중점이며, 지금은 이미 빈 마이크로구슬을 채우는 단열 용기가 나왔다. 이산화 실리콘 마이크로비드의 열전도도는 매우 작고 알갱이는 매우 작다.
입자간 대류 열전달은 완전히 억제될 수 있으며, 비알루미늄 마이크로볼에 일부 알루미늄 마이크로볼 (보통 약 3%-5%) 을 섞으면 효과적이다
복사 열전달을 차단하다. 이런 신형 보온용기는 진공을 뽑을 필요가 없고, 보온 효과는 일반 고진공 보온 용기보다 훨씬 뛰어나다.
이상적인 액체 수소 저장 탱크로서, 미국 항공우주국은 이 신형 수소 저장 용기를 광범위하게 채택했다.
2.3, 금속 수 소화물 저장
수소와 수소화 금속 사이에 역반응이 발생할 수 있다. 외부에서 금속 수소화물이 가열되면, 그것은 수소화금속과
수소를 방출하다. 반대로 수소와 수소화금속이 수소를 형성하면 수소는 고체 결합의 형태로 저장되어 수소의 수소화금속을 저장하는 데 사용된다.
대부분은 다양한 원소로 구성된 합금이다. 현재 세계에서 이미 성공적으로 연구된 수소 저장 합금은 여러 가지가 있는데, 대략 네 가지 범주로 나눌 수 있다. 하나는
희토오스뮴 니켈 등. , 오스뮴 니켈 합금 킬로그램 당 153L 수소를 저장할 수 있습니다. 두 번째는 철티타늄계로, 현재 가장 많이 사용되는 수소 저장 물질이며, 그 수소 저장량은
전자의 4 배이고, 가격이 낮고, 활동도가 높다. 상온 상압에서 수소를 방출할 수 있어 사용에 큰 편리를 가져왔다. 세 번째는 마그네슘이고, 마그네슘은 수소 흡수량이 가장 많은 금속원소이지만, 287 C 에서 수소를 방출해야 하며, 수소 흡수가 매우 느리기 때문에 용도가 제한되어 있다. 넷째, 바나듐, 니오브, 지르코늄 및 기타 다 원소 시스템은 희귀 귀금속이므로 평형 압력-온도 곡선, 반응 생성 및 전환 속도, 화학 및 기계적 안정성을 포함하여 수소화 금속의 화학적 및 물리적 특성을 더 연구합니다. , 여전히 수소 에너지 개발 및 이용에서 주목할 만한 문제이다. 금속 수소화물 수소 저장 장치는 고정식과 모바일 두 가지로 수소 연료와 수소 재료의 공급원으로 여열을 흡수하고 태양 에너지를 저장하며 수소 펌프 또는 수소 압축기로도 사용할 수 있다.
2.4, 수소 수송
수소는 운송성이 좋지만, 사용 과정에서 기체 수소와 액체 수소가 모두 존재하므로 무시할 수 없다.
특별한 문제는 수소가 특히 가볍기 때문에, 다른 연료에 비해 단위 에너지가 운송과 사용 중 부피가 특히 크며, 심지어 수수소까지 있기 때문이다. 둘째, 수소는 특히 누출되기 쉽다. 수소를 연료로 하는 자동차 주행 실험에 따르면 진공 밀봉된 수소 연료 탱크도 24 시간마다 2% 의 누출률을 보이며 휘발유는 보통 한 달에 1% 를 누설하는 것으로 나타났다. 따라서 수소 저장 용기, 수소 파이프, 커넥터 및 밸브는 특별한 밀봉 조치를 취해야 합니다. 다시 한 번, 수소는 온도가 매우 낮아 피부에 조금만 떨어지면 심한 동상이 발생할 수 있으므로 운송과 사용 과정에서 각종 안전조치를 취하는 데 각별한 주의를 기울여야 한다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 건강명언)
3. 수소 에너지 이용
일찍이 제 2 차 세계대전 기간 동안 수소는 A-2 로켓 엔진의 액체 추진제로 사용되었다. 1960 년, 수소는 처음으로 우주 동력 연료로 사용되었다. 미국이 1970 년에 발사한 아폴로 우주선이 사용하는 이륙 로켓도 액체 수소를 연료로 사용한다. 현재 수소는 로켓 분야에서 흔히 볼 수 있는 연료이다. 현대 우주 왕복선의 경우, 더 중요한 것은 연료의 자중과 유효 하중을 줄이는 것이다. 수소의 에너지 밀도는 일반 휘발유의 3 배에 달하는 매우 높으며, 이는 연료의 자중이 2/3 을 줄일 수 있다는 것을 의미하며, 이는 우주 왕복선에 매우 유리하다는 것을 의미한다. 현재의 우주 왕복선은 수소를 엔진의 추진제로 사용하고, 순산소는 산화제로 나뉜다. 수소는 외부 추진제 통에 담겨 있으며, 발사할 때마다 1450m3, 무게가 약 100t 입니다.
현재 과학자들은' 고체 수소' 가 있는 우주선을 연구하고 있다. 고체 수소는 구조 재료와 우주선으로 사용된다.
동력 연료. 비행 과정에서 우주선의 모든 중요하지 않은 부품은 에너지로 변환되어 "소비" 될 수 있다. 그래서 우주의 우주선은
너는 더 오래 날 수 있다.
수소는 2 1 세기의 중요한 에너지 운반체이다. 수소를 연료로 하는 연료 전지로, 연소할 때 수소와 산소를 결합하여 물을 생성하는 것은 청결발전 기술로, 전 세계 환경 보호 추세에 부합한다.
현재, 세계적으로 유명한 자동차 제조사들이 친환경 자동차를 발전시키기 위해 전통 자동차 연료 쇄신을 강화하고 수소 에너지를 채택하기로 결정하면서 수소 자동차 개발 열풍이 일고 있다. 실험에 따르면 수소 연료 전지를 사용하는 자동차가 배출하는 탄소는 전통적인 내연 기관의 탄소뿐이다.
30% 로 인한 대기오염은 내연 기관의 5% 에 불과하다. 미국 자동차 제조업체 협회는 2002 년까지 미국이 약 50 만 대를 생산할 것이라고 예측했다.
654.38+0 만 대의 수소 자동차.
자동차를 제외하고, 200 년부터 미국과 유럽일은 비행기에서 수소 연료를 보급할 것이다. 유럽 에어버스 항공기 회사에 따르면
늦어도 2002 년에는 유럽에서 생산된 비행기가 유수소를 연료로 대규모로 사용할 수 있을 것으로 예상된다. 수소는 작동 온도가-253 C 이므로 현재의 항공기 연료 시스템을 개선할 필요가 있다. 독일 다임러 벤츠 항공사와 러시아 국제항공사는 1996 부터 실험을 시작해 이중 엔진이 장착된 제트기에서 액체 수소를 사용하는 안전성이 충분하다는 것을 증명했다. 또 휘발유에 비해 수소가 제공하는 에너지는 휘발유의 3 배이지만, 수소라도 휘발유의 4 배 부피가 필요하기 때문에 항공기 디자이너가 직면한 임무는 전통적인 날개를 더 많은 수소를 수용할 수 있는 새로운 구조로 설계하는 것이다.
우리나라의 수소에너지 개발과 응용에 대한 연구는 아직 초기 단계에 있지만, 기술이 발전함에 따라 환경에 대한 청정에너지에 대한 요구가 끊임없이 높아지고 있다.
수소에너지의 높은 이용률은 발전의 필연적인 추세이며, 수소원 공급에 대한 수요는 반드시 날로 증가할 것이다. 발전 과정에서 우리나라의 국정을 결합해야 한다.
수소원 확대와 가격 인하에 대한 연구를 적극적으로 전개하여 더 나은 경제적, 사회적 효과를 얻다.
4. 끝말
가까운 장래에, "수소 경제 사회" 는 석유, 석탄 및 기타 화석 연료 자원을 절약하고 내연 기관 전력 시스템을 기본적으로 취소하고 무공해 배출을 실현하며 온실 효과를 완화하고 환경을 더 깨끗하고 공기를보다 신선하게 만들 것입니다. 동시에 수소 에너지의 이용은 재생에너지 장비, 즉 전해수 설비, 연료전지, 수소 저장 장치 등 일련의 신흥 제조업을 이끌고 경제 발전을 전면적으로 촉진할 것이다. 핵융합 발전소, 태양열 발전소, 풍력발전소, 조수발전소의 발전은 수소에너지 기술과 더욱 결합하여 인류의 에너지 이용 수준을 새로운 수준으로 끌어올릴 수 있다.
결론적으로 수소 에너지의 연구 개발 전망은 넓다. 수소에너지 응용 분야가 점차 성숙해지고 확대됨에 따라 수소 생산이 촉진될 수밖에 없다.
법률 연구 및 개발. 중국의 국정에 적합한 값싼 수소 공급은 수소 에너지의 응용을 더욱 추진하여 환경 개선을 위해 인류에게 유익할 것이다.
사람들이 공헌하다.