Водородное электричество для министерства обороны

[zzaharr.livejournal.com]

Оригинал взят у zzaharr в Водородное электричество для министерства обороны

В Министерстве обороны много денег, а в корпорации «РосАтом» много супертехнологий. Да они просто созданы друг для друга – видимо решили в госкорпорации и полезли в свои интеллектуальные закрома. А там оказывается не только царь-бомбы, «кузькины матери» и ядерные реакторы, но и еще много чего интересного, скрывающегося под невзрачным термином «неядерное производство».





Так что же интересует военных? А интересует их электричество, вернее его получение в самых что ни на есть военно-полевых условиях, когда ничего нет, а вот электричество должно быть.

Схожие условия, например в космосе. А тема электричества в космосе знакома российским атомщикам очень хорошо уже на протяжении почти полувека. Лунная Н-1 и орбитальный «Буран» (на фото вверху), все они имели на борту электрохимические преобразователи тока, небольшие электростанции, мощностью от 1 до 20 КВт.
"Буран" закрыли, а вот ЭХГ "Фотон" получил дальнейшее развитие.

1993-2001 - разработан высоковольтный ЭХГ (320В) мощностью 10 кВт (для СКБК, г.Санкт-Петербург);

1997-1999 г.г. – проведена модернизация ЭХГ «Фотон» с целью увеличения номинальной мощности с 10 до 25 кВт («Фотон-М») (для ОАО «АВТОВАЗ», г. Тольятти);

2000-2002 г.г. – проведена модернизация ЭХГ «Фотон» с целью увеличения номинальной мощности с 25 до 40 кВт («Фотон-МВК») (для ОАО «АВТОВАЗ», г. Тольятти);

2002-2004 г.г. – проведена модернизация ЭХГ «Фотон» с целью обеспечения работы ЭХГ на воздухе («Фотон-МВВ») (для ОАО «АВТОВАЗ», г. Тольятти).





Автомобили были вполне подвижные, но уж слишком дорогие. Штучное производство ЭХГ задирало их стоимость до 300 000$.

Суть работы таких установок, до неприличия проста - с одной стороны подается водород,  с другой кислород, а на выходе мы имеем дистиллированную воду и электричество.





На состоявшемся сегодня брифинге, один из руководителей предприятия-разработчика подтвердил, что работы в этом направлении активизированы. Проекты разработок энергоустановок на базе топливных элементов в интересах военного ведомства проходят качественный анализ. Однако ответить на вопрос, в каких именно целях эти установки будут использоваться, источник отказался.
Однако если углубиться в архивы, то можно прикинуть в каком направлении могут двигаться атомщики.





Кстати! Для непрерывного функционирования оборудования американских военных баз, в случае перебоев с электричеством, на их территории имеются резервные энергетические установки. Раньше эту роль выполняли дизельные генераторы, однако с недавнего времени Министерство обороны США стало искать им альтернативу. Оно руководствовалось доводами, что работающий дизель является слишком очевидной целью для потенциальной атаки, кроме того, он занимает много места, и для его роботы постоянно требуется держать запас топлива, которое также занимает внушительный объём. Как сообщает интернет-издание Earth Techling, наиболее подходящей кандидатурой на замену дизелям специалисты посчитали топливные элементы.

Еще про использование водорода, как топлива  вот здесь: Десять дней в воздухе, без посадок и дозаправок
Спасибо за внимание.

Comments

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Насколько я понимаю, для получения водорода требуется затратить больше энергии, чем он выделяет при окислении.
К тому же, реакция идёт лавинообразно и для управляемого процесса требуются специальная дорогостоящая конструкция камеры сгорания и беспрецедентные меры безопасности по предотвращению взрыва при складировании, транспортировке или утечке из двигателя.
Вряд-ли это направление может быть перспективным. Проще сжигать алюминий или т.п., ведь металлы при горении выделяют колоссальное количество энергии. Небольшого запаса хватит надолго.

[agent-sg.livejournal.com]

Камеры сгорания? вы о чем вообще?

Фишка в том, что водород- возобновляемый источник энергии, который можно получить хотя бы тупым электролизом.
А по своим эксплуатационным свойствам он сродни традиционным видам топлива, типа СУГ, и обращаться с ним можно соответственно.

Ну и плюс, полное отсутствие вредных выбросов при работе, что актуально для ограниченных пространств.

[cn-mangetsu.livejournal.com]

Ну, всё-таки углеводороды сжижать немного легче водорода. Это, на мой взгляд, основная проблема.

[agent-sg.livejournal.com]

А зачем его сжижать? Если хранить водород в газе, то его количество ограничено прочностью емкости, около 300-700 кг/см2
При 300 атмосферах объем водорода в полтора раза больше, чем пропана, при одинаковых объемах сосудов для хранения.

+ его легче хранить в адсорбированном виде, что решает проблему его пожароопасности.

[zzaharr.livejournal.com]

Ну так вопрос в том сколько джоулей с единицы массы снять можно. А тут у водорода конкурентов нет (ну я сжиженные газы и прочий газойль имею ввиду)

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Не цепляйтесь к словам, я хотел написать "камера сгорания", но айпад, видимо, решил меня подправить. :)

Водород, конечно, экологическое топливо, но его никак нельзя считать источником энергии. Для его получения расходуется больше энергии, чем получаем при обратном процессе.

Для ограниченных пространств наиболее важна безопасность процесса и компактность оборудования. А выбросы в любом случае надо удалять, неважно вредные они или нет.

[agent-sg.livejournal.com]

Там физически нет камеры сгорания. Так же как и процесса горения, преобразование осуществляется напрямую.

Почему это нельзя? Чем он хуже того же бензина, метана, или пропана? Ведь для получение нефти, газа, энергия тоже тратилась.

Удалять дистиллированную воду?

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Ок, можете называть это банкой с электролитом, если вам так проще для понимания.

Водород в чистом виде практически не встречается, а бензин и проч. - это ископаемое топливо. Затраты энергии на производство солярки в разы меньше, чем получают энергии при сжигании. С водородом и кислородом - наоборот, в процессе электролиза для их получения надо потратить существенно больше электроэнергии, чем выделяется в ТЭ в процессе обратной реакции. Это вообще не выгодно.
Сейчас половину производимого водорода получают из метана, который сам по себе является топливом. Т.е. источник энергии - метан. Аналогично, во всех других случаях водород получают, используя энергию заключённую в других материалах: металлах, биомассе, угле, природном газе и т.д. Именно они являются источниками энергии, а водород - лишь искусственно созданная субстанция, применяемая для переноса этой энергии.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

<Удалять дистиллированную воду?

А вы предложили бы затопить подлодку дистиллированной водой???

[agent-sg.livejournal.com]

Ну ок. Для управления процессом не требуется ничего специального, никакой "банки с электролитом", процесс по сути управляется потребителем электроэнергии. И да, в ЭХГ присутствуют камеры, "кислородная" и "водородная", но по сути- это как коллектор у двигателя машины. Но слово- сгорания- сразу наталкивает на мысль о непонимании процесса преобразования.

Водород можно и не электролизом получать. Из того же метана, как вы заметили. При этом стоимость получения будет ниже.
На счет источника энергии это я конечно ляпнул. Водород это конечно топливо, в которое можно запасать энергию, полученную из ее источников.

[muh2.livejournal.com]

Этак - все возобновляемый источник энергии. СО2 можно разложить до угля и кислорода (а уголь потом перевести в иглеводороды). Для тупого электролиза нужно до хрена энергии.

[agent-sg.livejournal.com]

Теоретически- да. В природе так и происходит, только за очень длительный срок.

Ну а в чем проблема? КПД всей системы в целом, побольше чем у ДВС.

[muh2.livejournal.com]

Вы пока не определили, что есть "вся система".

Ну и да, за фразу "водород - источник энергии" нужно больно пороть и разжаловать в первокурсники.

[ljeka.livejournal.com]

Фраза то верная. Водород действительно источник энергии. На небо посмотрите.

[muh2.livejournal.com]

Да не про нас.

[agent-sg.livejournal.com]

Система- в нашем случае это "генератор водорода" и ЭХГ.

[muh2.livejournal.com]

У генератора водорода на входе - что? Электричество? Ну тогда конечно. Это да, тут великое достижение - преобрзование из электричества в электричество с кпд выше ДВС, да.

[agent-sg.livejournal.com]

Можно и температуру, и тот же метан.

[muh2.livejournal.com]

Температура на входе? Похоже первокурсник для Вас будет не разжалованием, а повышением.

А вот с метаном - можно поподробнее - за счет чего кпд системы с метаном на входе будет выше кпд ДВС (ну пусть на том же метане, для простоты)?

[agent-sg.livejournal.com]

А вы, похоже, сугубо теоретик, и вдобавок спите с толковым словарем под подушкой ?

Как минимум, за счет отсутствия генератора. Ну даже без этого, если взять КПД большинства ДВС в 20-40%, то у ТЭ на метане КПД будет около 50%. А за счет чего- я так понимаю, за счет меньшего количества выделяемой теплоты.

[muh2.livejournal.com]

За счет отсуствия какого генератора? Откуда взялся топливный элемент, если речь шла о водородном?

Я, разумеется, теоретик, поскольку практиков использования водородных либо топливных элементов - крайне мало. Вы - один из них?

[agent-sg.livejournal.com]

Топливный элемент, это общее название. Если на входе водород- то он называется водородный топливный элемент. Если второй компонент- кислород, то водород-кислородный топливный элемент. Если воздух - то водород-воздушный. Еще можно встретить название топливная ячейка, электро-химический генератор.

Топливный элемент выдает немного тепла, водяной пар, но в основном- электричество. Это его достоинство и послужило основой для написания автором этого поста. И для того, чтобы сравнивать с ним ДВС, то на выходе хорошо бы получать одно и тоже.

Отчасти я работаю с топливными элементами.

[muh2.livejournal.com]

Он вообще-то обычно употребляет в более узком смысле. Но неважно, переформулируем. Речь шла об элементах, работающих на водороде. Откуда взялся метан?

[agent-sg.livejournal.com]

Вы же сами спросили: "за счет чего кпд системы с метаном на входе будет выше кпд ДВС (ну пусть на том же метане, для простоты)?"

Но я, кажется, понимаю, к чему вы клоните. Хотя топливный элемент может работать на метане, в некоторых случаях для дополнительного повышения КПД, и по некоторым техническим причинам, используют риформинг, т.е. берут продукты реакции ТЭ: воду и тепло(избыточное), и обрабатывают этим реагенты на входе, за счет чего из того же метана выделяют водород. По сути- это изменение технологического процесса, а не самой сути работы ТЭ,

[muh2.livejournal.com]

Я никуда не клоню. Мы обсуждали водородную батарею. Вы сказали, что ее кпд выше. Я спросил, что на входе - Вы сначала что-то сказали об электролизе (что уже смешно), а потом сказали - метан. Ну вот и скажите мне кпд системы, использующую водородную батарею и метан для получения водорода.