Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Nowatorskie rozwiązania w technice grzewczej
Wodór paliwem jutra

Stanowisko badawcze w Kolorado [3]
Stanowisko badawcze w Kolorado [3]
Fot. [3]

W przyszłości kotły będą być może zasilane wodorem. Naukowcy już okrzyknęli wodór mianem „paliwa przyszłości”, jednak na wdrożenie tanich i bezpiecznych technologii jego produkcji i spalania trzeba jeszcze trochę poczekać.

Konieczność zwiększenia efektywności energetycznej urządzeń grzewczych oraz obniżania ich wpływu na środowisko wymaga od producentów szukania nowych, lepszych rozwiązań, dzięki którym będzie można grzać ekologicznie i tanio.

Gaz ziemny, uważany dotychczas za jedno z najefektywniejszych paliw, pochodzi ze źródeł nieodnawialnych, trzeba zatem szukać jego zamienników. Rozwiązaniem może być m.in. wykorzystanie wodoru jako ekologicznego nośnika energii i paliwa dla urządzeń ogrzewających domy nisko- i zeroenergetyczne.

Katalityczne spalenie wodoru

Z wodoru można wytwarzać energię cieplną, a przy zastosowaniu ogniw paliwowych – energię elektryczną. Pierwiastek ten ma najwyższą wartość ciepła spalania ze wszystkich dostępnych paliw, niską energię zapłonu, a do tego jest praktycznie niewyczerpalnym źródłem energii – można go otrzymywać z wody, a w trakcie spalania tworzy ponownie H2O.

SPRAWDŹ ZAWARTOŚĆ >>
Projektowanie kotłowni wodnych
SPRAWDŹ CENĘ >>

Przeczytaj także: Nowatorskie rozwiązania w technice grzewczej. Urządzenia grzewcze zasilane wodorem >>

Wykorzystanie palnika płomieniowego do spalania paliw wiąże się z dużą emisją NOx, a także ryzykiem cofania płomienia [1]. Lepszym rozwiązaniem jest niskotemperaturowe spalanie katalityczne. Brak płomienia oznacza bezpieczeństwo przeciwpożarowe, a także redukcję emisji zanieczyszczeń.

Palniki katalityczne do prawidłowego procesu spalania potrzebują jednak dużej powierzchni, dlatego dla takich rozwiązań stosuje się porowate materiały (rys. 1), przez które po jednej stronie zasysane jest powietrze z tlenem, a po drugiej wodór. Jedynym produktem spalania jest para wodna, a wybuch wodoru nie stanowi zagrożenia, ponieważ jego stężenie jest regulowane i w instalacji przekracza górną granicę wybuchowości [2].

Rys. 1. Schemat ideowy spalania katalitycznego [2]

 

Produkcja i przechowywanie

Wodór na skalę przemysłową można produkować różnymi metodami. Obecnie najbardziej popularną jest reforming benzyny polegający na odwodornianiu węglowodorów nasyconych lub reforming metanu parą wodną w rurkach ceramicznych, w których nikiel odgrywa rolę katalizatora. W nowoczesnych systemach sprawność takiego procesu sięga nawet 90%, jednak produktem jest CO2, przez co należy szukać innych, bardziej ekologicznych metod.

Ekologicznym sposobem pozyskiwania wodoru jest elektroliza wody, gdyż nie ma produkcji CO2. Do tego metoda ta pozwala na uzyskanie wodoru o największej czystości (99,9%). Na katodzie zbierany jest wodór, a na anodzie tlen w dwukrotnie mniejszej ilości. Taki proces wymaga jednak dużych nakładów energii elektrycznej, przez co może być kosztowny.

Przeczytaj także: Gazowe pompy ciepła w PGNiG >>

Zbliżoną metodą jest fotoliza polegająca na łączeniu ogniwa fotoelektrycznego z odpowiednim katalizatorem, zwanym również elektrolizerem. Energia słoneczna konwertowana jest w prąd elektryczny zużywany potem do rozkładu cząsteczki wody na wodór i tlen, które wydzielają się na powierzchni ogniwa.

W takim układzie wyprodukowany wodór może być transportowany do palnika, gdzie przy spalaniu emitowane jest ciepło, a jego nadwyżka magazynowana w odpowiednio przygotowanym zbiorniku. Rozwiązanie to ma duże szanse na wdrożenie, ale wymaga efektywnego wykorzystania energii słonecznej.

Inną nową technologią wykorzystującą zjawisko fotolizy jest zastosowanie tlenków metali do produkcji wodoru. Na uniwersytecie w Kolorado opracowano nowy sposób wykorzystujący do tego celu odnawialne źródła energii – wodę i słońce.

Promienie słoneczne koncentrowane są w specjalnych wieżach dzięki ruchomym lustrom odbijającym światło. Powoduje to ogrzewanie rozmieszczonych centralnie wokół luster wież, z których energia cieplna przekazywana jest do specjalnego reaktora (fot. 1). Zachodzą tam przemiany chemiczne, w których tlenki metali pod wpływem ciepła uwalniają tlen.

Dodając do tego układu gotującą się wodę, tlen wchodzi w reakcję z wolnymi jonami metali, wodór jest wtedy uwalniany, a następnie magazynowany w przeznaczonych do tego zbiornikach w postaci sprężonego gazu lub cieczy [3].

Poszukiwanie alternatywnych rozwiązań ogrzewania staje się priorytetem działań naukowych. Wodór dzięki swojej wysokiej wartości opałowej jest poważnym kandydatem do zastąpienia paliw kopalnych, jednak żeby móc czerpać z tego korzyści, trzeba wcześniej okiełznać jego naturę jako wybuchowego i lotnego pierwiastka. W kolejnych numerach RI przedstawione zostaną techniczne rozwiązania w urządzeniach grzewczych zasilanych wodorem.

Literatura

1. Haruta M., Sano H., Catalytic combustion of hydrogen i-its rolein hydrogen utilization system and screening of catalyst materials, Government Industrial Research Institute of Osaka, Japan.
2. Barbir F., Review of hydrogen conversion technologies, Clean Energy Research Institute, University of Miami, USA.
3. www.colorado.edu.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   21.03.2014

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Czy już znasz, idealne narzędzie dla projektantów sieci wod - kan » Co sprawi, że rozwiążesz problemy pomiarowe wentylacji »
aplkacja wod-kan pomiar termowizyjny
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Klimatyzacja bez przeciągów - jak to możliwe »

 klimatyzator

 



Na czym polega renowacja kanalizacji bez kucia ścian » Jakich zabezpieczeń wentylacyjnych potrzebujesz »
renowacja kanalizacji
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy klimatyzacja jest zdrowa »

wentylacja

 



Poznaj zalety pomp nowej generacji » 5 powodów, dla których warto zainwestować w pompę ciepła »
pompy woda powietrze pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Polecamy sprawdzone metody na pomiar spalin w zamkniętym pomieszczeniu »

pomiar spalin

 



Jakie produkty pomogą ci w walce o czyste powietrze » Serwis pompy ciepła bez problemów - jak to zrobić »
program czyste powietrze serwis pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 dla budynków wielorodzinnych
  • - Klimakonwektory, belki i sufity chłodzące
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl