Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков
№ 22-24 (2017)

ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА

14-24 188
Аннотация

На фоне климатических изменений, проявляющихся в последнее время все с большей очевидностью, исключительную важность приобретает задача использования возобновляемой энергии в производстве экологически чистого топлива. Наряду с этим существует необходимость в разработке соответствующих образовательных программ для обучения профессионалов, находящихся в авангарде стремительно развивающихся технологий возобновляемой энергии (ВЭ). Ожидается, что водород станет топливом будущего. Сегодня его получают преимущественно с помощью парового риформинга метана (steam reforming of methane, SRM). Однако производство водорода таким способом сопровождается выбросами парниковых газов и ведет к климатическим изменениям, поэтому считается, что в скором времени технологию SRM вытеснят технологии получения водорода из солнечной энергии (солнечного водорода) с помощью фотоэлектрохимических элементов (photoelectrochemical cells, PEC). Тем не менее окончательно решить вопрос с помощью технологии PEC можно лишь в случае полной монетизации воздействий, связанных с изменением климата и загрязнением окружающей среды. Но поскольку по экономическим соображениям такие радикальные преобразования сложно реализовать на практике, острая необходимость снизить темпы изменения климата требует повышения конкурентоспособности метода PEC. Отсюда вытекает необходимость повышения эффективности преобразования солнечной энергии и снижения стоимости соответствующего сырья и оборудования. Развитие таких технологий ВЭ, как получение водорода из солнечной энергии требует разработки образовательных программ для обучения технического персонала, задействованного в динамично развивающемся секторе устойчивых энергетических систем. В статье рассматриваются программы, касающиеся целого ряда энергетических вопросов, таких как: водородная энергия, электрохимическая энергия, фотоэлектрохимическая энергия, альтернативная возобновляемая энергия, а также промышленная экология и энергетическая политика. Авторами сделан вывод о том, что внедрение подобных программ крайне важно для защиты окружающей среды путем устойчивого развития.

ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА

25-32 199
Аннотация

Впервые рассматриваются основные аспекты перехода человечества в эру цивилизации экологически чистой водородной энергетики. Показано, что энергетические проблемы и проблемы окружающей среды могут быть разрешены путем смены энергоносителя – ископаемого топлива на экологически чистое топливо – водород. Проанализированы биосферные и ноосферные последствия этого перехода. Шаги, которые нужно предпринять для перехода к будущей водородной цивилизации, уже обсуждались.

 

33-39 135
Аннотация

Третья международная конференция «Водородная обработка материалов» (HTM-2001), Донецк, 14–18 мая 2001 года стала первой международной встречей по вопросам водорода, которая проводилась в рамках новой концепции «От водородной экономики к водородной цивилизации». Концепция была разработана В. Гольцовым и Т.Н. Везироглы. Это была встреча представителей трех сообществ мирового водородного движения: энергетического водородного сообщества, водородного материаловедения и промышленников, обеспечивающих безопасность и эффективность использования водорода с точки зрения современной индустрии. В конференции приняли участие более 130 членов из 60 организаций США, Великобритании, Испании, Польши, России, Украины, Ливии и Японии. Такое широкое представительство позволило конференции охватить достижения водородной экономики, водородной обработки материалов и глобальных субъектов перехода к водородной цивилизации будущего. На заключительном пленарном заседании участники обсудили и приняли меморандум, в котором призвали мировое сообщество, народы и государства объединить свои усилия и с учётом накопленного опыта внести свой вклад в осуществление перехода человечества к эпохе водородной цивилизации.

 

40-46 191
Аннотация

Предполагается, что графоаналитический метод позволяет получить более точные результаты при анализе фазовых диаграмм (T–V) изобарического (P = const) и (P – 1/V) изотермического (T = const) процессов в газах. Так, данные, полученные с помощью этого метода по водороду, принципиально отличаются от результатов аналогичных исследований по двуокиси углерода (CO2), кислороду (O2), аргону (Ar), гелию (He), неону (Ne) и другим газам.

 

47-62 146
Аннотация

Фуллерен является четвертой аллотропной формой углерода. Такие его свойства, как объемная, весовая и электрохимическая емкости превосходят многие аналогичные свойства металлогидридов и углеводородов. Решение вопроса реверсивного гидрирования каждого атома углерода в каркасе фуллереновой молекулы позволит создать хранилище водорода с емкостью до 7,7 мас.% H. В настоящей работе оценена полная водородоемкость фуллерита С60. Экспериментально получены гидрофуллерены с различным содержанием водорода. Определен оптимальный режим гидрирования С60, приводящий к полному гидрированию фуллереновой молекулы С60. Образование гидрированной фуллереновой молекулы С60Н60 имеет следующую последовательность: растворение молекулярного водорода в окта- порах ГЦК-решетки фуллерита, диссоциация молекул при переходе водорода в тетрапустоты, взаимодействие атома водорода с молекулой фуллерена. Продемонстрировано, что процесс хемосорбции водорода молекулой С60 после концентрации водорода, отвечающей С60Н36, лимитируется диффузионными процессами в фуллерите. Анализ показал, что процесс второй стадии хемосорбции подчиняется модели сжимающейся оболочки. Предложена модель взаимодействия H2 c фуллеритом C60, а также механизм определения степени гидрирования молекулы С60.

 

63-82 151
Аннотация

Возрастающая потребность в устойчивой энергетике приводит к развитию новых технологий получения энергии. Основной целью водородной энергетики является использование водорода в глобальном масштабе в качестве основного энергоносителя наряду с электричеством. Главная задача – развитие водородных технологий в области получения, хранения, транспортировки и распределения водорода, а также систем водородной безопасности. Водород считается экологически чистым газом, поскольку он участвует в образовании воды. Тем не менее используемая сегодня технология получения водорода из природного газа вызывает, по сути, парниковый эффект и приводит к изменению климата. Поэтому ключевыми аспектами внедрения водородной энергетики является развитие экологически чистых технологий производства, хранения и транспортировки водорода. В статье рассмотрены ядерное деление и термоядерный синтез в качестве экологически безопасных вариантов получения водорода с использованием ядерной энергии. Предполагается, что термоядерный синтез, являющийся экологически безопасным процессом, станет приоритетной технологией при производстве водорода в глобальном масштабе. В статье рассмотрено влияние водорода на свойства TiO2 и его твердых растворов в рамках фотокаталитического преобразования энергии, а также влияние трития на работу современных тритиевых бридерных реакторов.

 

83-98 164
Аннотация

Технология биологического получения водорода предлагает метод использования возобновляемых источников энергии, таких как биомасса, в производстве экологически чистых энергоносителей для всеобщего применения. Эти методы стали предметом обширных исследований по водородной тематике, среди которых: создание генетически модифицированного микроорганизма, метаболическая инженерия, усовершенствование конструкции реактора, применение сплошных матриц для иммобилизации целых клеток, биореактор для проведения биохимических процессов, разработка двухэтапных процессов и т.д. – в целях повышения производительности. По некоторым оценкам, максимальный выход водорода составляет 7,1 моль H2/моль глюкозы. Тем не менее невысокий выход водорода наряду с низкой скоростью производства являются основными препятствиями для коммерциализации этих процессов. Для эффективной обработки отходов, как правило, сложных по своей природе, требуются соответствующие микробные культуры, что может иметь двойное назначение: производство чистой энергии и биоремедиация. Масштабные исследования ферментативных способов получения водорода показали хорошие результаты. Изучение процесса фотоферментации на опытных установках требуют, по мнению авторов, более пристального внимания. Использование более дешевого сырья и эффективных методов биотехнологического получения водорода позволит в ближайшем будущем конкурировать этим технологиям с традиционными способами получения H2.

 

99-109 133
Аннотация

На основе результатов лабораторных исследований, проведенных на экспериментальной установке по десорбции сероводорода (H2S) из воды Черного моря, была создана пилотная промышленная установка для концентрирования сероводорода с 10 ppm до 10 000 ppm и выше. Переработка 10 9 м 3 воды с концентрацией 10 ppm позволяет получить 0,833 тонн водорода, поэтому сегодня технология извлечения и концентрирования H2S имеет огромное значение. Пилотная установка, предложенная авторами статьи, принципиально схожа с лабораторной установкой, разработанной в Дахукском университете (Ирак). Кроме того, она может закачивать воду непосредственно из Черного моря. В ее конструкции предусмотрен фильтр с электрическим обогревателем для регулирования температуры десорбции, а в верхней части – охладитель воды для отделения капель воды или пара. Проведенные исследования показали, что пилотная промышленная установка может работать как на глубине, так и на поверхности моря.

 

110-120 121
Аннотация

Расслоение и деградация рабочих характеристик поверхности раздела электрод/электролит твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) можно определить путем вычисления напряжений, генерируемых в разных слоях ячейки. В макроскопических математических моделях напряжения, возникшие в ТОТЭ, обычно считаются однородными по всему поперечному сечению. Однако в процессе функционирования этих композиционных материалов фактические напряжения в многофазных пористых слоях могут сильно отличаться от значений на макроуровне. Следовательно, для точной оценки фактических напряжений и функционирования ТОТЭ требуется микроуровневое моделирование. В статье приведена микроструктурная характеристика пористого анода/электролита ТОТЭ, а также двумерные механический и электрохимический анализы для изучения напряжения и перенапряжения. Микро-структура определялась томографией при помощи фокусированного ионного пучка, а полученные микро- структуры использовались для образования твердой сетки из двумерных трехгранных элементов. Для расчета главного напряжения и соотношения Стефана – Максвелла использовался пакет моделирования COMSOL Multiphysics. Поле напряжений рассчитано в диапазоне от комнатной до рабочей температуры, а перенапряжение – при рабочей температуре.

 

ИНФОРМАЦИЯ В ОБЛАСТИ АЭЭ

ИНФОРМАЦИЯ



ISSN 1608-8298 (Print)