Установки прямого электролиза — ООО НПП «Экофес»

Установки прямого электролиза позволяют получать дезинфицирующий реагент – гипохлорит натрия непосредственно из самой воды (из присутствующих в воде хлоридов), не внося в очищаемую воду каких-либо окислителей извне. Для обеззараживания артезианской или поверхностной воды методом прямого электролиза достаточны только электролизер и блок питания. То есть исключаются доставка хлорсодержащих или иных реагентов и организация их дозирования в подаваемую воду.

Установки «Хлорэфс-УГПЭ» удобны к применению на финишном этапе очистки (обеззараживании) воды и особенно в схеме: артезианская скважина – прямой электролиз в аппарате УГПЭ – водонапорная башня – разводящая сеть. В сравнении с другими методами и системами обеззараживания воды значительно более экономичны в небольших городах и сельских поселениях, оздоровительных комплексах, лечебно-профилактических учреждениях, санаториях, домах отдыха, войсковых частях, плавательных бассейнах, аквапарках и т.

п.

Установки прямого электролиза комплектуются системой автоматического контроля следующих параметров:
— сила тока;
— напряжение;
— температура;
— наличие протока обрабатываемой воды;
— общая продолжительность электролиза.

Экспликация оборудования электролизной установки «Хлорэфс-УГПЭ»

№ п/п	Наименование	Кол-во шт.
1.	Кислотный контур (емкость 100 л. насос Flux315)	1
2.	Электролизер проточный	1
3.	Блок питания инвенторный	1
4.	Блок управления*	1
5.	Реле протока, датчик температуры	1
6.	Комплект трубопроводной обвязки и арматуры	1
7.	Комплект кабельной продукции и кабеленесущих систем	1
8.	Рама под электролизер и блок питания	1

*Примечание: Блок управления входит в комплект поставки для установок, работающих в автоматическом режиме.

Основные технические характеристики установок «ХЛОРЭФС-УГПЭ»

Наименование параметра	Модель
	УГПЭ-300	УГПЭ-600	УГПЭ-1200	УГПЭ-2400
Режим работы	непрерыв.	непрерыв.	непрерыв.	непрерыв.
Номинальная производи- тельность по активному хлору, г/сут	250-300	550-600	1150-1200	2350-2400
Параметры воды на входе:
-температура, оС	10-25	10-25	10-25	10-25
-содержание хлоридов, мг/л, не менее	20	20	20	20
Выпрямительный агрегат:
-напряжение питания, В	+10%	+10%	+10%	220+10%
-частота, Гц	50+1	50+1	50+1	50+1
-ток рабочий, А	20	40	80	160
-напряжение рабочее на электролизере, В	от 12	от 24	от 32	от 32
-потребляемая мощность, кВт	до 0,3	до 1,0	до 2,5	до 5,0

Промышленные водородные электролизеры | ЭкоГазСистем

У нас вы можете купить промышленные электролизеры для получения водорода из воды. Прямая поставка от производителей оборудования —  компаний GHS (Дания), NEL (Норвегия) и McPhy Energy (Франция)  (Наши услуги). 

В этом разделе представлено оборудование для получения водорода путем щелочного электролиза воды. Это самое распространенное решение в промышленности на сегодняшний день. Инновационнные бесщелочные установки получения водорода представлены в разделе Водород-PEM.

Компания GHS (Green Hydrogen Systems) производит промышленные генераторы водорода нового поколения серии HyProvide™. Головной офис и производство расположены в городе Колдинг, Дания. Оборудование рассчитано на круглосуточную работу под полной нагрузкой. Генератор постоянно готов к работе, автоматически запускается и останавливается в зависимости от потребности в водороде.

Система управления HyProManager™ обеспечивает полностью автоматическую работу и самодиагностику оборудования. Сервисное обслуживание проводится один раз в год. Важной особенностью конструкции является высокое (до 35 бар) давление на выходе из водородной установки. Это позволяет исключить использование дожимных компрессоров, что уменьшает стоимость водородной станции в целом.

Генератор водорода GHS HyProvide ™

На фото — водородная станция HyProvide™ в контейнерном исполнении, в габаритах стандартного 20-ти футового контейнера. Блок-контейнер надёжно утеплен и оснащён всеми необходимыми системами жизнеобеспечения: отопления, вентиляции, пожаротушения и сигнализации. Устанавливается в удобном месте на территории заказчика. Бетонное основание не требуется, это снижает затраты на строительство станции.

Компания NEL производит генераторы водорода с 1927 года. Сегодня на своем заводе в Норвегии в городе Нотодден компания выпускает электролизеры особой мощности. Генераторы водорода NEL разработаны для самых тяжелых нагрузок, и подходят для применения в любой отрасли промышленности, обладая при этом высоким качеством и разумной ценой.

За время своей деятельности, компания произвела свыше 4 тыс. генераторов водорода. Компания известна своими проектами водородных станций огромной мощности — вплоть до 4. 000 Нм³/ч.

Генератор водорода NEL 485 Нм3/ч

Французская компания McPhy Energy (Макфи Энерджи) выпускает генераторы водорода небольшой мощности под маркой PIEL. Завод расположен в городке Сан-Миниато в Италии. Оборудование хорошо подходит для работы со средней интенсивностью, обладая при этом высоким качеством и привлекательной ценой. Важное преимущество – водородно-кислородная станция с электролизерами PIEL не требует регистрации в органах Ростехнадзора. Такая станция не является опасным производственным объектом (ОПО), иными словами, не будет поднадзорным объектом.

Технические характеристики водородных установок

Принципиальная схема электролизной установки получения водорода­­

Процесс начинается с подготовки воды. Для процесса электролиза требуется так называемая деионизованная вода (также называемая обессоленная, деминерализованная). Это совершенно чистая вода, очищенная от механических и химических загрязнений. Обычная водопроводная вода поступает в «Блок водоподготовки». Вода последовательно проходит несколько стадий очистки: механический фильтр, ионообменные смолы, обратный осмос. Насосный блок подаёт готовую деионизованную воду в блок сепарации, через который вода попадает в «Блок электролиза».

«Блок электропитания» понижает сетевое напряжение и преобразует переменный ток в постоянный, который необходим для электролизера. Кроме того, блок обеспечивает электропитание для остального оборудования водородной установки.

Схема электролизной установки для получения водорода­­ из воды

В «Блоке электролиза» вода под действием постоянного электрического тока распадается в электролизере на составляющие ее водород и кислород. Деионизованная вода практически не проводит электрический ток. Поэтому для придания воде проводящих свойств в неё добавляют гидроксид калия (KOH). То есть в электролизере циркулирует не чистая вода, а электролит в виде 30%-го раствора KOH в воде. Выделяющиеся газы (водород и кислород) далее идут по отдельным трактам. Далее рассматривается водородный тракт, кислородный тракт аналогичен водородному.

Водород из электролизера поступает в «Блок сепарации» в виде смеси с электролитом. Для выделения водорода от жидкости служит газожидкостный сепаратор. Сепаратор представляет собой сосуд, в который снизу подаётся электролит. Пузырьки газа выделяются из электролита, газ собирается в верхней части сосуда и уходит в трубопровод. Электролит сливается из сосуда и возвращается в блок электролиза по отдельному трубопроводу (на схеме не показан).

Водород на этом этапе содержит примеси щелочи. Для очистки от щелочи служит скруббер (промыватель). Промыватель – это сосуд, в который снизу подаётся газ, а сверху из разбрызгивателя подаётся деионизованная вода. Капли воды падают вниз, очищая (промывая) встречный поток газа от капель щелочи. В верхней части сосуда установлен коалесцентный фильтр (пакет из мелкой металлической сетки). Мельчайшие капельки щелочи (туман) конденсируются в этом пакете и стекают вниз. Таким образом водород практически полностью очищается от следов щелочи. Далее вода по отдельному трубопроводу (на схеме не показан) поступает в сепаратор, а оттуда – в блок электролиза.

На данном этапе водород насыщен водяным паром и имеет довольно высокую температуру (порядка 50°С. Для его удаления служит конденсатор. Конденсатор – это теплообменник, в котором газ охлаждается хладоносителем поступающим от «Рефрижератора». Рефрижератор может быть часть оборудования водородной станции, но возможен вариант, когда хладоноситель подаётся от внешней системы охлаждения. Водяной пар конденсируется в конденсаторе после чего отводится из системы с помощью конденсатоотводчика. Водород, полученный на этом этапе называется «сырой», так он все еще содержит примеси воды (точка росы не ниже +3°С) и кислорода (на уровне 0,1-0,5%). Для дальнейшей очистки водород подаётся в «Блок очистки». Заметим, что кислород, в случае, если он не нужен потребителю, на аналогичном этапе сбрасывается в атмосферу.

В «Блоке очистки» водород сначала поступает в реактор каталитической очистки. Реактор представляет собой сосуд, заполненный мелкими гранулами катализатора на основе благородных металлов (платина, палладий). В присутствии катализатора примеси кислорода активно реагируют с водородом, обращаясь в воду. Таким образом водород практически полностью очищается от кислорода (содержание кислорода порядка 1-5 ppmv). Далее водород подаётся в осушитель. Осушитель действует на принципе короткоцикловой адсорбции (КЦА). В нем два попеременно работающий сосуда-адсорбера, заполненных специальным поглотителем (адсорбентом). Адсорбент поглощает влагу из газа. Сосуды-адсорберы работают попеременно – один находится в рабочем цикле, другой – в цикле регенерации. Таким образом водород осушается до точки росы -75°С, после чего подаётся потребителю.

Замечание по терминологии. В отечественной традиции используется термин «установка по производству водорода». Наравне с этим используется термин «генератор водорода», который является калькой с английского языка. Под генератором водорода обычно понимают установку, в состав которой входят: электролизер, блок сепарации, блок очистки водорода. Термином «водородная станция» обычно обозначают здание или автономный блок-контейнер, в котором размещены генератор водорода и вспомогательные агрегаты, такие как блок водоподготовки, блок электропитания, система охлаждения и прочее.

Применение генераторов водорода в промышленности

Установки получения водорода широко применяются в самых разных областях промышленности. Крупнейшие потребители водорода – это нефтеперерабатывающие и химические заводы. Половина всего производимого в мире водорода используется в нефтепереработке. Ещё около одной четверти идет на синтез аммиака, который является основой для синтеза азотных удобрений, пластмасс и прочих продуктов. Эти предприятия производят водород на установках риформинга природного газа. Прочие промышленные предприятия для получения водорода используют, в основном, электролизные установки.

В металлургической промышленности генераторы водорода используются для производства защитной газовой атмосферы. При обработке металлов такая атмосфера предотвращает окисление металлов кислородом, содержащемся в воздухе. Так, например, водород используется при термообработке стального листа и проволоки. Совершенно необходим водород при производстве нержавеющих сталей и тугоплавких металлов, таких как вольфрам и молибден.

Производство всем известного маргарина также не обходится без установок для производства водорода. В процессе гидрогенизации под воздействием водорода жидкие растительные жиры превращаются в твёрдый продукт (саломас). Саломас является исходным сырьем для изготовления пищевых жиров, маргарина, заменителей масла-какао и прочего.

В электроэнергетике водород используется как теплоноситель для охлаждения электрогенераторов. Водородом заполняется кожух генератора, и за счёт своей высокой теплопроводности водород очень эффективно отводит тепло, охлаждая генератор. Для этой цели обычно используется водородная установка малой производительности (4-10 Нм³/ч). 

В производстве полупроводников водород используется в технологическом процессе эпитаксии. В ходе этого процесса в специальных печах, заполненных водородом, на поверхности кристалла кремния формируются микроскопические электронные компоненты. В отличие от других видов топлива, водород сгорает совершенно «чисто», не оставляя никакой копоти, поэтому используется для пайки.

Жидкий водород – это самое эффективное ракетное топливо. Самые мощные в истории ракеты-носители, отечественная «Энергия» и американский «Сатурн-5» летали именно на водороде. Топливо для заправки ракет сегодня производят на водородных электролизных установках — именно эта технология обеспечивает необходимую чистоту производимого водорода.

Почему и что это принесет в будущем

Два года назад, когда пандемия охватила мир и задушила многие отрасли, электролиз воды начал путь экспоненциального роста.

Электролизные мощности по производству водорода выросли на 22% в 2020 году и на 69% в 2021 году. Если эти цифры роста кажутся вам впечатляющими, задержите дыхание, потому что они ничто по сравнению с цифрами роста, которые мы будем наблюдать в текущем и последующих годах и много лет вперед.

Давайте посмотрим на траекторию роста и выясним, что здесь происходит. И что это может изменить в будущем.

Рост электролизной мощности

Электролизная установка разделяет воду (H ₂ O) на водород (H ₂ ) и кислород (O ₂ ) с помощью электричества. По сути, он производит водород, используя воду и электричество в качестве входных данных. Процесс является чистым с нулевым выбросом парниковых газов (парниковых газов). Произведенный водород, однако, не является полностью свободным от выбросов, поскольку входная электроэнергия имеет некоторые выбросы, когда она поступает из невозобновляемых источников, таких как угольные или газовые электростанции.

Весь процесс можно сделать без вредных выбросов за счет получения необходимого электричества из возобновляемых источников, таких как ветер и солнце. Таким образом, произведенный водород называется зеленым водородом и отвечает за рост, который мы здесь обсудим.

На приведенном выше рисунке представлена ​​установленная мощность электролизера на конец каждого года. Это явно указывает на фазу быстрого роста, которая начнется где-то между 2020 и 2021 годами. К концу 2019 года у нас было 248 МВт установленных электролизных мощностей. Через два года мощность удвоилась, достигнув 513 МВт (к концу 2021 года). И к концу этого года он увеличится более чем вдвое всего за один год. С учетом всех незавершенных и планируемых на данный момент проектов можно ожидать, что к 2030 году она достигнет 134-240 ГВт. Это, по сути, статистически больше, чем экспоненциальный рост. Итак, что же произошло внезапно, что привело к такому феноменальному росту?

Почему такой значительный рост

Удобный способ приблизиться к нулевому уровню выбросов

Многие отрасли промышленности нуждаются в водороде, и 80% необходимого водорода (в 2020 году) производится из ископаемого топлива. Водород, если он производится из возобновляемых источников, может не только сократить выбросы углерода от его существующих приложений, но также может быть произведен в избытке для использования в качестве топлива для приложений на топливных элементах, таких как автомобили, космические корабли и многое другое.

Среди отраслей, где он используется, но в основном нефтеперерабатывающая, химическая и металлургическая, для стран крайне важно достичь своих целей по чистому нулевому уровню выбросов. С помощью электролизной установки и электроэнергии из возобновляемых источников это может быть осуществимым и удобным решением для обезуглероживания производства водорода в этих отраслях. Единственным препятствием является стоимость, поскольку произведенный зеленый водород дороже, чем водород из ископаемых источников, таких как природный газ.

Снижение затрат

Зеленый водород имеет два основных компонента затрат — электроэнергию и капитальные затраты. Электричество, доля которого составляет более 50%, является основным источником затрат. В последнее время снижение затрат на возобновляемую энергию сыграло здесь решающую роль. Это сократило ценовой разрыв между зеленым водородом, полученным электролизом, и водородом, полученным из ископаемых источников.

Другой компонент затрат, т. е. капитальные затраты, в основном представляет собой затраты на электролизер. Ожидается, что в конечном итоге этот показатель сократится, поскольку увеличение количества проектов приведет к увеличению производства электролизеров.

Зеленый водород по-прежнему дороже своих ископаемых аналогов. Но снижение стоимости возобновляемой энергии и будущее снижение капитальных затрат вселили уверенность в отрасли и политиков, которые затем помогли восполнить пробел. В ответ на то, что только пять стран объявили о своих водородных стратегиях к 2019 году, более 20 присоединились к клубу в следующие два года (IRNEA). Они подготовили свои дорожные карты по водороду и внедрили политику, благоприятствующую проектам зеленого электролиза водорода.

Согласно базе данных водородных проектов, из всех недавно завершенных и предстоящих проектов по электролизу воды в 2020 и 2030 годах около 95% получают электроэнергию либо из специальных возобновляемых источников, либо из избытка возобновляемых источников из сети.

Влияние на будущее

Зеленый водород может стать дорожной картой для применения топливных элементов, таких как автомобили и самолеты. Топливные элементы противоположны электролизу, потребляют водород в качестве топлива и вырабатывают электроэнергию с нулевым выбросом парниковых газов.

Сегодня у нас есть небольшой парк коммерческих автомобилей на топливных элементах, но большая часть водорода из ископаемых источников не соответствует цели нулевого уровня выбросов. Как только у нас появятся экономические источники зеленого водорода, это может проложить путь к быстрой коммерциализации автомобилей на топливных элементах.

Транспортные средства, работающие на водородных топливных элементах, обладают некоторыми преимуществами по сравнению с экологически чистой альтернативой, электрическими транспортными средствами. Оба не содержат выбросов и обеспечивают способ достижения чистого нулевого уровня выбросов. Первый предлагает большую дальность полета и значительно меньшее время дозаправки. Это делает топливные элементы предпочтительным выбором для коммерческого транспорта, где дальность полета и время дозаправки имеют решающее значение для успеха эксплуатации.

В будущем ожидаются две вещи: массовые проекты электролиза и снижение цен на экологически чистый водород. Это может способствовать производству зеленого водорода в качестве топлива. Но это невозможно без участия водородной инфраструктуры, в основном хранения и транспортировки, а также топливных элементов. Если зеленый водород найдет способ транспортировки, мы также увидим быстрый рост водородной инфраструктуры и рынков топливных элементов.

Отчеты об исследованиях рынка

Если вы хотите более подробно изучить эту тему, обратитесь к следующим ресурсам:

• Торговый водород: рынки промышленного газа и энергии
• Хранение водорода: материалы, технологии и глобальные рынки
• Глобальный рынок вилочных погрузчиков на топливных элементах
• Глобальный рынок электролизеров PEM и компонентов MEA
• Электромобили и автомобили на топливных элементах: глобальные рынки
• Водородный топливный элемент: глобальные рынки
• Твердооксидные топливные элементы: технологии и глобальные рынки
• Топливные элементы для жилых, коммерческих и военных объектов
• Рынки солнечной энергии
• Возобновляемые источники энергии: технологии и глобальные рынки

О компании BCC Research

BCC Research проводит маркетинговые исследования, используя эксклюзивный подход и глубокие знания на различных рынках. Стремясь служить академическому сообществу, корпоративным профессионалам и инновационным командам, мы предоставляем рыночную информацию, охватывающую 25 отраслей по вертикали в области наук о жизни, окружающей среды / устойчивого развития, материалов, датчиков и коммерции.

---

Об авторе: Ананд Дубей является заместителем директора BCC Research, где он занимается стратегией и идеями, передовым опытом, исследованиями рынка и анализом данных. Прежде чем перейти на руководящую должность, он получил степень магистра делового администрирования, более десяти лет работал отраслевым аналитиком и написал множество отчетов об исследованиях рынка.

Производство зеленого водорода | Возобновляемая энергия

Зеленый водород (H ₂ ) является универсальным энергоносителем, который можно применять для обезуглероживания широкого круга секторов. Его можно использовать напрямую или в форме его производных, таких как е-метанол, е-аммиак или е-топливо, для замены ископаемого топлива, угля или газа.

Только около 40% мировых выбросов двуокиси углерода (CO ₂ ) происходит от производства электроэнергии, которая может быть обезуглерожена с помощью электрификации. Остальные 60% выбросов CO ₂ происходят из промышленности, транспорта, зданий и т.д. Их можно обезуглероживать за счет объединения секторов, используя зеленый водород и его производные, чтобы сделать возобновляемую энергию доступной для этих секторов. Вот почему производство устойчивого водорода является такой важной проблемой.

Для эффективного производства зеленого водорода из воды и возобновляемых источников энергии требуются передовые технологии и инновационные решения, такие как семейство продуктов Silyzer от Siemens Energy. Используя электролиз с протонно-обменной мембраной (PEM), Silyzer идеально подходит для использования летучей энергии, генерируемой ветром и солнцем. Сочетая в себе высокую эффективность и высокую удельную мощность, наши электролизеры PEM обеспечивают высокое качество газовых продуктов. Он прост в эксплуатации и требует минимального обслуживания. Используя стратегию модульного проектирования, которая разделяет систему электролиза на салазки, мы можем оптимизировать затраты, снизить затраты на установку и сделать систему электролиза транспортабельной.

Сердце электролизера ПЭМ, пакеты объединены в группы. Сборные для модульной и быстрой установки на месте. Электролизер Wunsiedel мощностью 8,5 МВт на месте.

Интеграция в сеть и безопасность прежде всего заложены в нашей ДНК. Трансформаторы и конфигурации выпрямителей собственной разработки являются частью нашего ассортимента. На снимке показан электролиз мощностью 17,5 МВт.

Компактная конструкция электролизной установки мощностью 17,5 МВт. Благодаря нашему многолетнему опыту работы в энергетической отрасли мы обеспечиваем бесперебойную реализацию крупномасштабных проектов и предоставляем комплексные услуги электролизных установок.

Повышение мощности до более высокого уровня продемонстрировано на эталонной электростанции мощностью 50 МВт. Модульная конструкция электролизной установки мощностью 17,5 МВт облегчает проектирование более крупных установок мощностью до гигаватт.

Увеличение масштаба мощность производства зеленого водорода

Цели по выбросам углерода в Европейском союзе и других промышленно развитых странах потребуют масштабного увеличения и ускорения производства и импорта возобновляемого водорода – к 2030 году в Европе потребуется уже 20 миллионов тонн, чтобы ускорить развитие энергетики переход и декарбонизация.

Вот почему мы объединили усилия с Air Liquide для создания совместного предприятия, посвященного серийному производству электролизеров возобновляемого водорода в промышленных масштабах. В 2023 году производство электролизных батарей начнется на нашем многогигаваттном электролизном заводе в Берлине, а к 2025 году годовая производственная мощность будет увеличена до трех гигаватт.

Завод будет поставлять дымовые трубы компаниям Siemens Energy и Air Liquide для широкого круга наших клиентов и обслуживать быстрорастущий рынок.

Узнайте, как мы совершенствуем нашу продукцию Electrolyzer

Siemens Energy может предложить комплексные услуги для вашего электролизного завода и энергетических активов по всей цепочке создания стоимости водорода. Наши соглашения об обслуживании варьируются от базового обслуживания до обслуживания премиум-класса с современным анализом данных и могут быть адаптированы к вашим потребностям.

Наш комбинированный пакет обслуживания, поддержки и цифровых услуг может обеспечить надежную и экономичную работу. Вы можете снизить свои риски с помощью наших гарантий производительности или насладиться полным спокойствием с нашей программой обслуживания эксплуатации и технического обслуживания. Вместе мы поднимем производство чистого водорода на новый уровень.

Рекомендации

Как работает электролиз воды PEM?

Чтобы ограничить изменение климата, вызванное глобальным увеличением выбросов CO ₂  выбросы, нам нужны решения для производства углеродно-нейтрального и устойчивого топлива. Генерация зеленого водорода достигается путем электролиза с использованием возобновляемых источников энергии, а не путем его производства из природного газа, что приводит к большим выбросам CO ₂  .

 

Для нашей системы водородного электролизера мы используем технологию PEM, получившую свое название от протонообменной мембраны. Особое свойство мембраны состоит в том, что она проницаема для протонов, но не для газов, таких как водород или кислород. В результате в электролитическом процессе мембрана берет на себя, помимо прочего, функцию сепаратора, препятствующего смешиванию образующихся газов.

Обладая обширными знаниями в области промышленности, транспорта и энергетики, мы можем предоставить надежные решения для наших клиентов во всех аспектах производства экологически чистого водорода.

Вы сможете воспользоваться многолетним опытом Siemens Energy, глобальным присутствием, инфраструктурой, прочными партнерскими отношениями и доступными кадрами, охватывающими всю цепочку создания стоимости энергии от возобновляемых источников энергии через передачу до водорода и производства Power-to-X. Кроме того, мы можем помочь вам сертифицировать источник зеленой энергии сертификатами чистой энергии.

 

Готовы ли вы к зеленой водородной экономике? Мы являемся и надеемся стать вашим партнером в области устойчивого производства водорода.

белые бумаги Загрузите технические документы Siemens Energy и воспользуйтесь нашим опытом.

Power-to-X: на пути к безуглеродному миру

Технический документ содержит обзор вариантов использования и пакетов решений для отраслей, коммунальных служб и разработчиков проектов. Узнайте больше о Power-to-X:

Скачать информационный документ

Power-to-X: более пристальный взгляд на электронный аммиак

Узнайте больше об экономической целесообразности, ключевых рынках и применениях электронного аммиака по всему миру в связи с Power-to-X:

Скачать информационный документ

Электронный метанол: универсальное экологически чистое топливо

В будущем у неископаемого электронного метанола появятся новые обширные области применения. В этой статье основное внимание уделяется зеленому водородному пути, в котором используется возобновляемая электроэнергия. Узнать больше:

Скачать информационный документ

Часто задаваемые вопросы – наиболее распространенные вопросы о водороде

Водород (химический символ H) – это газ. В виде молекулы (H ₂ ) он встречается в природе только в небольших количествах и в основном химически связан, например, H ₂ O.

Водород является наиболее распространенным элементом во Вселенной. 90 процентов всех атомов являются атомами водорода. В сумме они составляют до трех четвертей всей массы Вселенной.

Водород превращается в жидкость при минус 253 ºC.

Водород имеет самую высокую плотность энергии среди всех обычных видов топлива по массе: почти в три раза выше, чем у бензина или дизельного топлива. Это одна из причин, почему водород используется в качестве топлива для космических полетов.

 

H ₂ Высшее значение нагрева: 39,4 кВтч/кг; H ₂ Нижняя теплотворная способность: 33,3 кВтч/кг

Сжигая водород, он выделяет тепло. Водород, используемый в топливных элементах, электрохимически преобразуется в электрическую энергию.

Водород производится и используется более 200 лет. Опыт показывает, что водород можно безопасно хранить, распределять и преобразовывать. Уже в 1808 году в Лондоне было впервые применено крупномасштабное использование водорода для системы уличного освещения.

Водород (H ₂ ) может быть получен различными способами. На данный момент более 95% водорода в мире производится из углеводородов с образованием и выбросом вредного CO ₂ . Более современная и экологичная технология получения нейтрального водорода СО ₂ может быть предложена путем электролиза воды.

Водород может быть получен из углеводородов путем паровой конверсии природного газа, часто называемой паровой конверсией метана (SMR), газификацией угля и в процессе электролиза воды (H ₂ О).

Водород может храниться в резервуарах в виде сжатого газа или жидкости. Водород также может храниться в кавернах или в сети природного газа для различных целей и при условии, что сеть соответствует всем технологическим требованиям.

Объемная плотность энергии водорода при атмосферном давлении составляет примерно одну треть от традиционных видов топлива. Объемная плотность энергии может быть увеличена за счет сжатия или сжижения газообразного водорода для хранения и транспортировки большего количества водорода.

Для автомобилей с водородным двигателем установлен отраслевой стандарт от 300 до 700 бар. Транспортные средства для перевозки сжатого водорода, так называемые «танкеры», обычно работают с максимальным давлением 200 бар.

Водород можно транспортировать в виде сжатого газа или криогенной жидкости. Сегодня два основных метода транспортировки водорода (прежде всего в газообразном состоянии) — это танкеры, например. полуприцеп для автомобильных перевозок и в газопроводах (на короткие расстояния).

Водород — нетоксичный чистый газ. Он не ядовит, не имеет вкуса и запаха. Использование водорода в качестве источника топлива с топливными элементами не создает дыма, не загрязняет атмосферу углекислым газом и не выделяет оксидов азота.

По своей сути не более опасен, чем другие источники топлива. Водород легко воспламеняется, и с ним следует обращаться осторожно, как и с другими легковоспламеняющимися видами топлива. Для воспламенения водород необходимо соединить с дополнительным окислителем (воздух, чистый кислород, хлор и т. д.) в определенной концентрации и источником воспламенения (искрой). Если в худшем случае водород воспламеняется, он очень быстро сгорает вверх. Он не создает опасного теплового излучения над местом аварии, как бензин или керосин.

Помещения спроектированы так, чтобы обеспечить постоянную герметичность. Фланцевые соединения разработаны специально для водорода, а количество разъемных соединений сведено к минимуму. Кроме того, в зданиях обеспечен устойчивый воздухообмен, а помещения оборудованы предохранительными клапанами и сбросами давления. Дополнительно назначаются взрывозащитные зоны. В этих зонах электрическое и другое оборудование должно соответствовать требованиям 2014/34/EU (Директива ATEX).

Нет. С водородом можно безопасно обращаться, его можно хранить и транспортировать. Промышленная газовая промышленность занимается этим уже более века.

В отличие от бензина и природного газа газообразный водород обладает значительной плавучестью в атмосферных условиях из-за его низкой плотности, любая утечка газообразного водорода немедленно поднимается и рассеивается, что снижает риск воспламенения на открытом воздухе.

Вода расщепляется на составляющие водород и кислород с помощью электрического тока.

Процессы электролиза можно разделить на следующие категории: щелочной электролиз с жидкими щелочными электролитами, кислый электролиз с твердым полимерным электролитом (как ПОМ) и высокотемпературный электролиз с твердым оксидом в качестве электролита.

 

Системы электролиза PEM и щелочного электролиза доступны в промышленных масштабах. Технология твердооксидного электролиза находится на ранней стадии разработки.

PEM — это сокращение от протонообменной мембраны. Эта мембрана является важной частью электролизера в электролизере с ПОМ. Мембрана разделяет анод, где собирается кислород, и катод, где образуется газообразный водород.

Тип ионов, замыкающих электрическую цепь

 

• PEM: H ⁺
• Щелочь: ОН ^—
• SOE: O ₂ ^—

• Газ высокой чистоты >99,999%
• Высокая динамика
• Высокая эффективность (>70%)
• Высокая удельная мощность
• Высокий жизненный цикл
• Чистота (без химикатов, только вода и электричество)

Для получения 1 кг водорода требуется 10 литров деминерализованной воды.

В среднем для производства 1 кг водорода необходимо 50 кВтч, в зависимости от эффективности электролизера и режима работы.

Рынок водорода разделен на три сектора. Мобильность, энергетика и промышленность, причем промышленность сегодня является крупнейшим потребителем (~ 90%). В будущем ожидается перераспределение в сторону сектора мобильности и энергетики.

Сегодня водород является важным промышленным газом, т.е. для очистки топлива, для производства удобрений и метанола, для гидрирования жиров, для производства стали, обработки металлов, а также в производстве листового стекла.

Требуется менее 1 кг водорода на 100 км.

Заправка легкового или легкового автомобиля занимает от 3 до 5 минут.

Водород обеспечивает долгосрочное хранение больших объемов избыточной возобновляемой энергии. Это позволяет по-новому использовать зеленую электроэнергию, то есть использовать водород в качестве заменителя природного газа путем подачи его в существующие трубопроводы, в качестве топлива для транспортных средств на топливных элементах или электростанций или в качестве сырья для промышленности по переработке водорода. Это открывает возможность связать производство энергии с секторами промышленности и мобильности, так называемое «связывание секторов».