Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков
№ 01-03 (2019)
Скачать выпуск PDF

ПРЕДИСЛОВИЕ

ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА, СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

16-24 82
Аннотация

В настоящей работе рассматривается влияние водородного топлива на окружающую среду в циклах его образования и сгорания. Средства массовой информации изображают водород как экологически чистое топливо, потому что его сгорание приводит к образованию безвредной воды. Однако сначала должен быть получен водород. Влияние генерации водорода на окружающую среду зависит от производственного процесса и связанных с ним побочных продуктов. Водород, доступный на рынке в настоящее время, в основном генерируется с помощью паровой конверсии природного газа, который является ископаемым топливом. Побочным продуктом природного газа является CO2 (парниковый газ), выбросы которого приводят к глобальному потеплению и изменению климата. Следовательно, водород, образующийся из ископаемого топлива, способствует глобальному потеплению в той же степени, что и прямое сжигание ископаемого топлива. С другой стороны, водород, полученный из возобновляемой энергии, такой как солнечная энергия, является экологически чистым во время циклов производства и сжигания. Следовательно, внедрение водородной экономики должно сопровождаться разработкой водорода, который является экологически чистым. В данной работе рассматриваются несколько аспектов, связанных с выработкой и использованием водорода, полученного паровым риформингом и путём преобразования солнечной энергии (солнечный водород).

ЭНЕРГИЯ БИОМАССЫ

25-41 76
Аннотация

Рассмотрены возможности получения жидкого и газообразного топлива из разных видов биомассы (БМ) и горючих твердых отходов (ГТО) различного происхождения. Проанализированы имеющиеся мировые запасы традиционных видов топлива и указан вред, наносимый экологии при их использовании. Приведены табличные данные по условной теплоте сгорания (УТС) основных традиционных и альтернативных видов твердого, жидкого и газообразного топлива и проведено сопоставление этих данных с УТС различных видов БМ и ГТО. Изучены возможные методы утилизации БМ и ГТО, а также методы превращения их в альтернативные виды топлива, особенно в горючие газы. Приведены достоверные данные об имеющихся запасах нефти и газа в Азербайджане. Выявлено, что запасы нефти в Азербайджане могут полностью иссякнуть через 33,5 года, а запасы газа – через 117 лет, без учета темпов роста экспортируемой части этих видов топлива в европейские страны. Для решения этой проблемы в первую очередь необходимо как можно больше использовать альтернативные и возобновляемые источники энергии, особенно солнечную и ветровую энергии, поскольку Азербайджан обладает большими запасами этой энергии. Кроме того, все регионы республики богаты БМ, а крупные города, особенно промышленные – ГТО, из которых путем пиролиза, а также газификации можно получить высококачественную горючую газовую смесь в составе: Н2 + СО + СН4 , – с наименьшим количеством вредных отходов. Остатки реакции термохимического разложения БМ и ГТО на горючие газы могут также применяться в качестве минеральных удобрений в сельском хозяйстве. В работе приведены данные об имеющихся ресурсах БМ и ГТО в Азербайджане, а также дан прогноз по этим ресурсам и их энергоемкости в энергетическом секторе республики. Учитывая большую энергоемкость процессов пиролиза и газификации БМ и ГТО, в настоящее время для проведения этих реакций в качестве источников энергии используются высокотемпературные солнечные установки с ограниченной мощностью, а в дальнейшем предпочтение будет отдаваться ветроэлектрическим установкам и солнечным фотоэлектрическим станциям промышленного масштаба.

ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА

42-48 74
Аннотация

Проведено исследование плазменного разряда в потоке жидкости под высоким давлением с целью получения газообразного водорода. Были разработаны методы и оборудование для возбуждения плазменного разряда в потоке жидкой среды. Поток жидкости под избыточным давлением направляется в гидродинамический излучатель, расположенный на входе реактора, в котором в жидкости за счет перепада давления и понижения энтальпии потока формируется сверхзвуковое двухфазное парожидкостное течение при пониженном давлении. В реакторе расположены электроды, между ними с помощью внешнего источника питания создается электрическое поле, напряженность которого превышает порог пробоя этой двухфазной среды, приводящее к возбуждению низкотемпературного тлеющего квазистационарного плазменного разряда.
Проведена теоретическая оценка параметров такого разряда. Показано, что инициируемая в условиях потока жидкофазной среды в разрядном промежутке между электродами низкотемпературная плазма способна эффективно разлагать водородсодержащие молекулы органических соединений в жидкости с образованием газообразных продуктов, в которых доля водорода составляет более 90 %. Кроме того, при моделировании процесса были сделаны теоретические расчеты напряжения и тока разряда, которые согласуются с данными эксперимента. Производительность реакционной установки объемом 50 мл, применявшейся в экспериментах, составила 1,5 л водорода в минуту при использовании в качестве сырья смеси кислородсодержащих органических соединений. При разложении этих соединений в плазме в незначительных количествах образуются также твердофазные продукты: наночастицы углерода и наночастицы оксидов материалов разрядных электродов.

49-55 76
Аннотация

Сульфид водорода – кислый газ – считается веществом, вредным для окружающей среды. В качестве промышленного побочного продукта его получают главным образом во время обработки топлива. В природе сульфид водорода встречается во многих газовых скважинах, а также в газовых гидратах и газонасыщенных отложениях, особенно на дне Черного моря, где 90 % морской воды насыщено анаэробными микроорганизмами.
Аноксические условия существуют в самых глубоких частях данного бассейна на протяжении почти 7 300 лет – их появление вызвано расслоением водной толщи по плотности вследствие значительного притока средиземноморских вод через Босфор около 9 000 лет назад. Предполагается, что в данном регионе H2S генерируется серосодержащими бактериями со скоростью приблизительно 10 000 тонн в день, и это создает серьезную угрозу экологии, поскольку постоянно снижает количество живых организмов в Черном море. Поверхность раздела кислородно-водородных сульфидов расположена на глубине 150–200 м ниже поверхности, и в более глубоких слоях концентрация H2S начинает равномерно расти до отметки 1 000 м и, наконец, достигает
почти постоянного значения 9,5 мг/л на глубине 1 500 м.
Сульфид водорода потенциально обладает экономической ценностью, если и сера, и водород подлежат восстановлению. Исследовано несколько методов разложения H2S, включая термический, термохимический, электрохимический, фотохимический и плазмохимический методы.
В настоящей работе изучается потенциал H2S в Черном море как источника водорода, проводится оценка разработки известных технологий получения водорода из H2S, инженерная оценка производства водорода из H2S в Черном море посредством технологического проектирования на базе подхода, основанного на каталитическом термолизе солнечной энергии. Возможность применения модульной установки рассматривается для целей крупномасштабного производства.

56-66 72
Аннотация

Работа относится к области исследования теплофизических параметров тугоплавких сплавов внедрения, которые широко используются в технике и промышленности, в частности для конструкционных узлов альтернативной энергетики. Впервые рассчитана изохорная теплоемкость кубического карбида титана TiCx в дебаевском приближении в интервале концентрации углерода х = 0,97–0,70 при комнатной температуре (300 К) и температуре жидкого азота (80 К) через температуру Дебая, установленную на основе данных нейтроноструктурного анализа. Определено, что при комнатной температуре с уменьшением концентрации углерода теплоемкость существенно увеличивается – с 29,40 Дж/мол·К до 34,20 Дж/мол·К, а при температуре Т = 80 К – с 3,08 Дж/мол·К до 8,20 Дж/мол·К. Проанализированы литературные данные и приведены результаты оценки высокотемпературной зависимости теплоемкости СV кубического карбида титана TiC0,97, проведенной на основе данных нейтроноструктурного анализа. Предложено внести правку в формулу Неймана – Коппа в дебаевском приближении для описания высокотемпературной зависимости теплоемкости карбида титана TiC. После внесения поправки, формула Неймана – Коппа хорошо описывает результаты известных экспериментов по высокотемпературной зависимости теплоемкости карбида титана TiCx. В предложенной формуле учитывается степень термического возбуждения (квантовое число), увеличивающаяся скачками с повышением температуры.
Результаты позволяют прогнозировать термодинамические характеристики карбида титана в интервале температур 300–3 000 К и могут быть использованы в методах расчета параметров функциональных материалов альтернативной энергетики.

67-75 73
Аннотация

Предлагается способ получения ценной электрической энергии и ценного топлива, начиная с возобновляемой электрической энергии, а также биомассы и / или отходов. Биомассу / биотопливо можно сжигать с помощью электролитического кислорода для выработки электроэнергии. Газовые турбины или двигатели внутреннего сгорания подходят для такой задачи, но существует проблема очень высокой температуры, связанной с кислородным сгоранием. В случае газовой турбины температуру на входе можно регулировать путем добавления пара и / или диоксида углерода, тогда как в случае двигателей внутреннего сгорания можно использовать только диоксид углерода. Таким образом отработавший газ продолжает образовываться углекислым газом и паром, которые легко могут быть разделены путем конденсации. Двуокись углерода подается в процесс Сабатье вместе с электролитическим водородом для получения газа с характеристиками, аналогичными природному газу. Несмотря на то что электролитический водород можно использовать непосредственно как в двигателях внутреннего сгорания, так и в топливных элементах, значительные проблемы с распределением водорода и хранением на борту все еще существуют. Поэтому заменитель природного газа может стать реальным промежуточным решением для краткосрочного / среднесрочного периода. Было проведено моделирование и установлено, что эффективность варьируется от 0,52 до 0,58.

76-79 58
Аннотация

Бразилия сократила использование древесины в форме древесного угля или топливной древесины примерно до 10 % от потребления энергии в 2000 г. Другая ситуация в бразильской Амазонии, где растет спрос на древесный уголь для производства чугуна по проекту «Большой Каражас». Целью настоящего исследования является проверка возможности использования электролитического водорода вместо древесного угля для прямого восстановления железной руды в этом регионе. Рассматриваются технологические, экономические и экологические аспекты. Это исследование может быть полезным как Бразилии в целом, так и Амазонии в частности, поскольку природные ресурсы могут быть сохранены и загрязнение предотвращено.

ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВА

80-103 81
Аннотация

Обзор посвящен применению методов светорассеяния в биомедицине и экологии как в отечественной, так и в зарубежной практике. Кратко представлены основы теории динамического и статического рассеяния света, а также приведены результаты работ, посвященных применению этих методов в прикладных исследованиях. Методы светорассеяния неинвазивны, не повреждают структуру молекул и не влияют на естественное протекание процессов в образце, что делает их незаменимыми при исследовании биологических жидкостей. Применение этих методов для определения гидродинамических радиусов биомакромолекул (белков, ДНК и др.), их молекулярных масс, а также распределений интенсивности рассеянного света по их размерам в модельных и нативных биологических жидкостях (в плазме, сыворотке крови и т.д.) уже привело к разработке методик диагностики социально-значимых заболеваний (онкологических, сердечно-сосудистых и др.). Авторы этих методик показали, что такие параметры, как соотношение интенсивностей света, рассеянного на альбуминах и глобулинах, средние размеры агрегатов белков, коэффициенты их межмолекулярного взаимодействия в образцах разбавленной плазмы и сыворотки крови могут являться маркерами указанных патологий. Кроме того, с помощью методов светорассеяния другими авторами показано влияние низких концентраций ионов тяжелых металлов и малых доз радиоактивного излучения на плазму и сыворотку крови различных групп населения и выявлено наличие обменных нарушений у лиц, задействованных в атомной промышленности. Такие результаты открывают возможность применения методов для саногенетического мониторинга состояния здоровья населения, актуального с точки зрения экологии производств и экологически неблагоприятных территорий. В обзоре также представлено применение методов динамического рассеяния света для исследования переходов золь-гель в образцах, а также скоростей образования биополимерных гелей, их свойств и структуры, в том числе в присутствии новых наночастиц, что является новым и перспективным направлением применения методов светорассеяния.

104-115 57
Аннотация

Рассмотрены осцилляции межзонного магнитооптического поглощения в полупроводниках с кейновским законом дисперсии. Сравнивались изменения осцилляций комбинированной плотности состояний по энергии фотона для различных уровней Ландау в параболических и непараболических зонах. Получено аналитическое выражение для осцилляции комбинированной плотности состояний в узкозонных полупроводниках. Предложен простой метод расчета осцилляции комбинированной плотности состояний в квантующем магнитном поле с неквадратичным законом дисперсии. Получена температурная зависимость осцилляции комбинированной плотности состояний в полупроводниках с непараболическим законом дисперсии. Объяснена температурная зависимость ширины запрещенной зоны в сильном магнитном поле с неквадратичным законом дисперсии. Данный метод расчета применен в исследовании магнитопоглощения в узкозонных полупроводниках с непараболическим законом дисперсии. Рассчитана зависимость максимальной энергии фотона от магнитного поля при различных значениях температуры. Теоретическое исследование зонной структуры показало, что с ростом температуры осцилляции магнитопоглощения уменьшаются, и энергия фотона нелинейно зависит от сильного магнитного поля. Показано, что с ростом температуры за счет термического уширения смываются уровни Ландау, и плотность состояний превращается в плотность состояний без магнитного поля. С помощью математической модели рассмотрена температурная зависимость распределения плотности энергетических состояний в сильных магнитных полях. Показано, что сплошной спектр плотности состояний, измеренный при температуре жидкого азота, при низких температурах превращается в дискретные уровни Ландау. Математическое моделирование процессов с использованием экспериментальных значений сплошного спектра плотности состояний дает возможность рассчитать дискретные уровни Ландау. Построена трехмерная веерная диаграмма осцилляции магнитопоглощения в полупроводниках с учетом комбинированной плотности состояний. Показано, что при неквадратичном законе дисперсии максимальная частота поглощаемого света и ширина запрещенной зоны нелинейно зависят от магнитного поля. Моделирование температурной зависимости позволило определить уровни Ландау в полупроводниках в широком температурном диапазоне.
С помощью предложенной модели проанализированы экспериментальные результаты, полученные для узко-
зонных полупроводников.

ИНФОРМАЦИЯ В ОБЛАСТИ АЭЭ

Рекламные материалы научных организаций, инвестиционных фирм и фирм-производителей

41-10-0-0 Отзывы, письма в редакцию, краткие сообщения

41-15-0-0 Новости науки и техники



ISSN 1608-8298 (Print)