Водень як джерело енергії. Реферат

Водень як джерело енергії. Науково-технічна революція призвела до того, що витрата енергії у всіх її видах різко зросла. Приблизно через кожні 10 років кількість енергії, що споживається, подвоюється. Основну її частку виробляють теплові електростанції. У топках котлів згорає найцінніша універсальна сировина хімічної промисловості, запаси якої обмежені.
Проте у топках продовжують горіти нафта, газ, вугілля. Відходи цих продуктів ще й отруюють атмосферу. Використання сонячної та термоядерної енергії навряд чи може бути здійснено у найближче десятиліття, оскільки технічна розробка цих способів не досягла такої стадії, щоб з повною впевненістю орієнтуватися на них у найближчі роки.
Але енергетична проблема – це не лише проблема електростанцій. Скажімо, певна частина енергії (що становить від 10 до 20 відсотків загального енергетичного бюджету) — це нафта та продукти з нафти, які потребують транспорту. І саме транспорт дає переважну частину шкідливих викидів, що забруднюють атмосферу.
Можливість застосування водню як пальне для наземного, водного, повітряного транспорту доведено науково-дослідними роботами, що проводилися автомобільними фірмами та лабораторіями деяких країн. Цінно те, що заміна органічного палива воднем не спричиняє серйозних переробок існуючих типів двигунів внутрішнього згоряння. На думку деяких фахівців, найбільш перспективним для переведення на водневе паливо є двигун Ванкеля. Можливі інші рішення. Так, фірма Philips створила водневий двигун зовнішнього згоряння.Двигун працює безшумно та має коефіцієнт корисної дії близько 40 відсотків. Оригінальний проект двигуна у свій час запропонувала Брукхевенська національна лабораторія (США). У ньому застосований гідрид магнію, який за певних умов виділяє чи поглинає водень, будучи хіба що “баком пального”.
Крім того, що водневий двигун практично не дає шкідливих викидів в атмосферу, що саме по собі є найбільшим досягненням, він до того ж має значно більшу потужність, ніж бензиновий. Так, розрахунками встановлено, що застосування водню для літаків типу “боїнг” дозволяє збільшити корисне навантаження більш ніж удвічі. Крім того, водень знаходить широке застосування також у ракетній техніці та космонавтиці.
Але не тільки як автомобільне паливо можна використовувати водень. Він може знайти широке застосування і в побуті, як замінник природного газу та потужних електростанцій, що огорнули землю густою мережею проводів.
Таким чином, водень може відігравати серйозну роль у задоволенні енергетичних потреб людського суспільства. Але постає питання: як отримати його у таких колосальних кількостях і як передати енергію до місця споживання?
Водень видобувається з природного газу та застосовується для виробництва аміаку. Відомо, що невичерпні запаси водню зосереджені у воді річок, морів та океанів. Одним із способів одержання його з води є термохімічні цикли.Сутність їх у тому, що з допомогою низки послідовно протікають хімічних реакцій (де які у них речовини повертаються до початкового стану) вода розкладається на складові — водень і кисень. Уявімо посудину, в яку подається вода. У ньому відбуваються хімічні реакції, що циклічно повторюються. В результаті утворюються кисень і водень, які відводяться трубопроводами. Але для того, щоб хімічні реакції стали можливими, потрібна висока температура. Поки що найреальнішим джерелом енергії для цього процесу є ядерний реактор. Такі станції, як показують розрахунки, матимуть (з урахуванням витрат на власні потреби) коефіцієнт корисної дії близько 56 відсотків, що значно вище за ККД теплових станцій.
Отриманий водень можна використовувати відразу на місці: направити його в паливні елементи, де він, окислюваний киснем, дасть електричний струм. Однак потім струм доведеться передавати дротам споживачам — отже, знову значні втрати енергії. А що якщо передавати на далекі відстані сам водень?
Світова практика має такий досвід. У Німеччині та США побудовано водопроводи завдовжки до 300 кілометрів, якими газ перекачують до споживачів. Розрахунки показують, що таке використання водню значно дешевше за передачу електроенергії по проводах. Особливо на далекі відстані.