Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики
http://www.chemistry-chemists.com/forum/

Источники энергии
http://www.chemistry-chemists.com/forum/viewtopic.php?f=18&t=2698		 Page 30 of 44
Author:  Upsidesium [ 14 Sep 2020 23:48 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Volodymyr wrote:
В Австрии запущен первый поезд на водородных топливных элементах

Правильнее сказать рельсовый автобус.
Attachment:
Coradia_iLint2018_ Copyright R. Frampe _MR-1.jpg
Coradia_iLint2018_ Copyright R. Frampe _MR-1.jpg [ 205.69 KiB | Viewed 8171 times ]

Пробег на полной заправке - около 700 км на скорости 140 км/ч. Себестоимость поездки такая же как на дизель-электрическом Coradia Lint 54, модификацией которого и является iLint.
Событие примечательно тем, что транспорт на альтернативном источнике энергии по экономической эффективности сравнялся с традиционным, а значит будущее однозначно за электрохимией.
Author:  Ing.P. [ 12 Oct 2020 12:47 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Интересная публикация по теплоаккумуляторам на фазовых переходах:
Attachment:
Теплоаккум2.pdf [389.69 KiB]
Downloaded 328 times
Будлянский С.В., Редько А.Ф., Чайка Ю.И. Сравнение теплоаккумулирующих материалов с фазовым переходом для систем солнечного теплоснабжения. - Харьков, 2013.
Author:  Ramon [ 29 Nov 2020 13:09 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Маневровый локомотив на водородных топливных элементах на одной из станций BNSF Railway в пригороде Лос Анжелеса.
Attachment:
pic2-bnsf.jpg
pic2-bnsf.jpg [ 79.07 KiB | Viewed 7917 times ]

В 2019 году такие локомотивы превзошли в экономической эффективности тепловозы. Технология, включая совершенствование ЭХГ, создание логистики и соответствующей инфраструктуры на станциях, развивалась 12 лет.
Фактически это новый класс ж/д транспорта - автономный электровоз.
Attachment:
US8117969.pdf [2.44 MiB]
Downloaded 293 times
Author:  Юрий Денисов [ 29 Nov 2020 14:12 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
А что с топливными элементами на этаноле? Уже пол века кричат как это круто и что вот-вот они будут, но в продаже ничего нет.
Author:  Upsidesium [ 30 Nov 2020 00:34 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Юрий Денисов wrote:
А что с топливными элементами на этаноле? Уже пол века кричат как это круто и что вот-вот они будут, но в продаже ничего нет.

Пока только рабочие прототипы. Думаю через 5 лет выйдут на коммерцию. Метанольный уже вышел, хотя пока еще "раскачивается" (дорогой и штучный).
=
Модель локомотива: Railpower НН20B, который является переделанным под топливные элементы тепловозом Railpower GG20B.
"Препарированный" НН20В
Attachment:
showimage.jpg
showimage.jpg [ 365.93 KiB | Viewed 7897 times ]
Author:  Юрий Денисов [ 30 Nov 2020 02:30 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Upsidesium wrote:
Пока только рабочие прототипы. Думаю через 5 лет выйдут на коммерцию. Метанольный уже вышел, хотя пока еще "раскачивается" (дорогой и штучный).

Метанольные видел в продаже - действительно дорогие. А реально-ли самостоятельно собрать нормальный топливный элемент на этаноле? Есть данные в открытом доступе?
Author:  Upsidesium [ 30 Nov 2020 18:06 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Юрий Денисов wrote:
А реально-ли самостоятельно собрать нормальный топливный элемент на этаноле? Есть данные в открытом доступе?

Более чем:
Attachment:
Пол-литра электричества.pdf [295.93 KiB]
Downloaded 321 times

Вместо раствора щелочи сегодня идет протоннообменная мембрана (Нафион). Встречается на Алибабе и Алиэкспрессе.
Code:
https://aliexpress.ru/item/32955897438.html
Author:  Юрий Денисов [ 30 Nov 2020 21:23 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Спасибо! Вероятно эффективнее использовать неразбавленный спирт и подавать воздух компрессором. В статье написано, что в таком элементе этанол окисляется только до уксусного альдегида - это совсем не эффективно, нужно окислять до углекислого газа и воды. И желательно весь это "бутерброд" свернуть в трубочку - так компактней получится
Author:  Upsidesium [ 30 Nov 2020 23:08 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Юрий Денисов wrote:
Спасибо! Вероятно эффективнее использовать неразбавленный спирт и подавать воздух компрессором.

Компрессор лишний. Тогда уж подавать чистый кислород из баллона как в космосе.
Юрий Денисов wrote:
В статье написано, что в таком элементе этанол окисляется только до уксусного альдегида - это совсем не эффективно, нужно окислять до углекислого газа и воды.

А в этом и состоит главная проблема таких элементов - для эффективного окисления требуются дорогие катализаторы (платина).
Author:  Юрий Денисов [ 01 Dec 2020 00:45 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Upsidesium wrote:
Компрессор лишний. Тогда уж подавать чистый кислород из баллона как в космосе.

Не, баллон это геморрой . Компрессор это я конечно погорячился - обычный вентилятор пойдет.
Upsidesium wrote:
А в этом и состоит главная проблема таких элементов - для эффективного окисления требуются дорогие катализаторы (платина).

Кроме платины и т.п. вообще вариантов нет? Может нужно окислять пары этанола?
Author:  Upsidesium [ 01 Dec 2020 01:17 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Юрий Денисов wrote:
Компрессор это я конечно погорячился - обычный вентилятор пойдет.

И это тоже лишнее. ХИТ преобразует химическую энергию в электрическую без какой-либо посторонней помощи. Воздушным ячейкам не требуется какой-либо нагнетатель, они сами возьмут сколько надо в зависимости от подключенной нагрузки. Нужен только воздуховод. В противном случае кпд системы резко стремиться к 0.
Юрий Денисов wrote:
Кроме платины и т.п. вообще вариантов нет?

Что-то пытаются сделать на основе никеля и/или ванадия, но похоже, что воз и ныне там.
Юрий Денисов wrote:
Может нужно окислять пары этанола?

Конечно можно. Твердоокисные топливные элементы с этим прекрасно справляются. И самое главное - никакой платины. Керамика хоть и содержит РЗЭ, но малые кол-ва на цене практически не отражаются.
Есть даже такие, что могут работать на жидких и газообразных топливах без внесения изменений в конструкцию ячейки (fuel-flex cell):
Attachment:
Fuel-flex-JElectrochemSoc14.pdf [1.09 MiB]
Downloaded 292 times
Author:  Юрий Денисов [ 01 Dec 2020 02:25 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Upsidesium wrote:
Юрий Денисов wrote:
Компрессор это я конечно погорячился - обычный вентилятор пойдет.

И это тоже лишнее. ХИТ преобразует химическую энергию в электрическую без какой-либо посторонней помощи. Воздушным ячейкам не требуется какой-либо нагнетатель, они сами возьмут сколько надо в зависимости от подключенной нагрузки. Нужен только воздуховод. В противном случае кпд системы резко стремиться к 0.
Юрий Денисов wrote:
Кроме платины и т.п. вообще вариантов нет?

Что-то пытаются сделать на основе никеля и/или ванадия, но похоже, что воз и ныне там.
Юрий Денисов wrote:
Может нужно окислять пары этанола?

Конечно можно. Твердоокисные топливные элементы с этим прекрасно справляются. И самое главное - никакой платины. Керамика хоть и содержит РЗЭ, но малые кол-ва на цене практически не отражаются.
Есть даже такие, что могут работать на жидких и газообразных топливах без внесения изменений в конструкцию ячейки (fuel-flex cell):
Attachment:
Fuel-flex-JElectrochemSoc14.pdf

Интересно, а что мешает массовому производству?
Author:  Upsidesium [ 01 Dec 2020 03:56 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Так они (твердоокисники и карбонатники) уже давно производятся массово и также массово применяются - больше всего в Ю.Корее и США.
Author:  Ing.P. [ 01 Dec 2020 18:49 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Ramon wrote:
Маневровый локомотив на водородных топливных элементах...
По водородным делам есть такая информация: ЩТЭ "Фотон" Уральского электрохимического комбината
Attachment:
УЭХК1.pdf [1.03 MiB]
Downloaded 292 times
Десять лет назад был построен энерговагон ВНИИЖТ - несамоходная электростанция на водородных топливных элементах для электроснабжения инструмента и оборудования при работах под землей и длинных тоннелях, мощностью 60 кВт, вроде бы на базе уральских топливных элементов. Говорят, что его много раз показывали на выставках, но дальше дело не пошло.
Обзор по твердооксидным (несколько устаревший): В.А. Собянин. Высокотемпературные твердооксидные топливные элементы и конверсия метана. Рос. хим. журнал, 2003.
Attachment:
ТОТЭ3.pdf [865.19 KiB]
Downloaded 290 times

Самое интересное для меня - возможность работы метанольных ТЭ на диметиловом эфире. При такой возможности ДМЭ мог бы стать универсальным топливом - и для дизелей, и для топливных элементов.
Author:  Upsidesium [ 01 Dec 2020 20:10 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Ing.P. wrote:
Десять лет назад был построен энерговагон ВНИИЖТ - несамоходная электростанция на водородных топливных элементах для электроснабжения инструмента и оборудования при работах под землей и длинных тоннелях, мощностью 60 кВт, вроде бы на базе уральских топливных элементов. Говорят, что его много раз показывали на выставках, но дальше дело не пошло.

В это время уже повсеместно использовали протонно-обменные мембраны. Ужас однако.
Ing.P. wrote:
Самое интересное для меня - возможность работы метанольных ТЭ на диметиловом эфире. При такой возможности ДМЭ мог бы стать универсальным топливом - и для дизелей, и для топливных элементов.

Монотопливом точно нет - раннее воспламенение. Есть патенты по изготовлению суррогатного ДТ на основе эфира спирта и воды. Но на фоне успехов электрохимической энергетики совершенствовать ДВС видится нерентабельным.
=====
И кстати:
Quote:
«Газпром» предложил построить крупнотоннажный завод по производству водорода из метана в Германии около выхода на берег «Северного потока».
Author:  Ramon [ 02 Dec 2020 15:43 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Upsidesium wrote:
«Газпром» предложил построить крупнотоннажный завод по производству водорода из метана в Германии около выхода на берег «Северного потока».

Все правильно. Щупальца нужно запускать именно сейчас, иначе поздно будет - газовой войной ЕС тогда уже будет не напугать.
Author:  Ing.P. [ 02 Dec 2020 21:23 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Upsidesium wrote:
Ужас однако.
Ужас-ужас, зато суверенный. По информации от информированных людей, Нафион не так-то легко приобрести. В России делают и свой, но, несмотря на многолетние ухищрения технологов, он нехорош (он получается пористым, и вследствие диффузии газов КПД топливных элементов на нем не получается выше 60%). А купить импортный (обеспечивающий КПД 80%) - его продают только огромными партиями (на сотни миллионов долларов), по многолетним контрактам (минимум на пять лет) под международные гарантии, т.е. только на условиях полного захвата рынка.
Upsidesium wrote:
Монотопливом точно нет - раннее воспламенение.
Где? В дизелях?
Upsidesium wrote:
Но на фоне успехов электрохимической энергетики совершенствовать ДВС видится нерентабельным.
У ДВС пока остается ряд преимуществ - низкая цена и возможность ремонта в полевых условиях, быстрый запуск, большой ресурс. ЭХГ с когенерацией (с газотурбинной установкой) имеют огромное преимущество в КПД, но уж очень сложны и дороги.
Author:  Upsidesium [ 03 Dec 2020 00:16 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Ing.P. wrote:
А купить импортный (обеспечивающий КПД 80%) - его продают только огромными партиями (на сотни миллионов долларов), по многолетним контрактам (минимум на пять лет) под международные гарантии, т.е. только на условиях полного захвата рынка.

Правильно. А отработать технологию производства у себя видимо скрепы не позволяют.
Ing.P. wrote:
Где? В дизелях?

В них самых.
Ing.P. wrote:
ЭХГ с когенерацией (с газотурбинной установкой) имеют огромное преимущество в КПД, но уж очень сложны и дороги.

Но уже не так дороги как еще 10 лет назад и уже способны конкурировать с ДВС.
Author:  Ramon [ 03 Dec 2020 10:43 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Upsidesium wrote:
А отработать технологию производства у себя видимо скрепы не позволяют.

Главная проблема тут в том, что тонкие химические технологии в СНГ не развиты и, более того, им не дают развиваться.
Ing.P. wrote:
У ДВС пока остается ряд преимуществ - низкая цена и возможность ремонта в полевых условиях, быстрый запуск, большой ресурс.

Транспорт на топливных элементах это аккумуляторный электротранспорт с бортовым зарядным устройством. Быстрый запуск не нужен - ТС питается от буферной АКБ. Поломка ЭХГ? Тоже не проблема - ТС на буферной АКБ может доехать до ближайшей СТО. Ну или на случай ситуации "тайга - медведи" можно возить генерирующий блок аки запаску. Т.к. уже сейчас ЭХГ идут модульной конструкции.
Upsidesium wrote:
Но уже не так дороги как еще 10 лет назад и уже способны конкурировать с ДВС.

Страны Содружества наций планируют к 2025 г сократить долю транспорта с ДВС на 50%, а к 2030 полностью отказаться от использования ДВС.
А у нас пока так:
Из серии ночных кошмаров одной шведской школьницы
Attachment:
CxoaHswXcAA3Eo9.jpg
CxoaHswXcAA3Eo9.jpg [ 200.78 KiB | Viewed 7752 times ]
Author:  Ing.P. [ 03 Dec 2020 14:37 ]
Post subject:  Re: Источники энергии
Ramon wrote:
Ну или на случай ситуации "тайга - медведи" можно возить генерирующий блок аки запаску.
В том-то и дело, что "Тайга-медведи". Расстояния в России гораздо больше, чем в Европе, а плотность населения ниже.
Upsidesium wrote:
А отработать технологию производства у себя видимо скрепы не позволяют.
Не позволяют другие причины - политические. Есть злая воля с самого верха на ликвидацию российских промышленности и науки, всего, что связано с материальным производством. Продолжают по сей день банкротиться, закрываться и сноситься заводы и НИИ (располагаю обширным списком). Инициативные группы ученых и инженеров, выступающие со своими частными разработками, встречают у спонсоров отговорки: "Вот вы еще принесите справку оттуда, доказательство эффективности отсюда...", а потом натыкаются на железобетонную стену: сертификацию (которая стоит в разы дороже опытных образцов и рубит на корню любые начинания) и кредиты на развитие производства (которые дают только на таких условиях, которые рубят все, что не зарубила сертификация; без счета в банке промышленность не может легально работать; открыть свой банк в России невозможно; банкирами становятся те, кто пережил несколько покушений и из кого извлекли хотя бы три пули и т.д. и т.п., я могу долго продолжать, поскольку постоянно сталкиваюсь с проблемами внедрения новой техники и хорошо знаю эту кухню).
Upsidesium wrote:
Ing.P. wrote:
Где? В дизелях?

В них самых.
По науке, чем меньше задержка воспламенения, тем лучше (тем мягче) работает дизель (тем меньше скорость повышения давления dp/d(fi), производная давления в цилиндре по углу поворота коленчатого вала). Эту зависимость можно найти в хороших учебниках по теории рабочего процесса поршневых ДВС (Орлин и Круглов, Симсон и Хомич, А.И. Володин, Н.Х. Дьяченко). Вот, например, из Симсона и Хомича (Тепловозные двигатели внутреннего сгорания. Симсон А.Э., Хомич А.3., Куриц А.А. и др. Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1987. — 536 с.):
Attachment:
Жесткость1.png
Жесткость1.png [ 84.59 KiB | Viewed 7745 times ]
Attachment:
Жесткость2.png
Жесткость2.png [ 90.43 KiB | Viewed 7745 times ]
(что-то картинки очень мелко отображаются)
А угол опережения подачи топлива легко настраивается на более позднюю подачу (обычно под корпус топливного насоса подкладывают пластинки определенной толщины). Несколько хитрее изменять угол опережения подачи на работающем двигателе (если хочется на ходу переходить с ДМЭ на солярку и обратно), но и эта проблема решаема. Так что ДМЭ с цетановым числом 55 - почти идеальное дизельное топливо. Решить бы только проблему смазки топливной аппаратуры (растворяется ли ДМЭ в масле, солярке, мазуте? фреоновые компрессоры ведь как-то смазываются...).
Производство ДМЭ, кстати, возможно из каменного угля без углеродного следа, с использованием энергии сторонних источников вместо сжигания доли самого угля:
3C + 4H2O + Q1 -> CO2 + 2CO + 4H2
2CO + 4H2 -> CH3OH
2CH3OH -> CH3OCH3 + H2O
CO2 + C + Q2 -> 2CO (углекислый газ не выбрасывается в атмосферу, а возвращается в цикл).
Q1 и Q2 - тепло, получаемое от Солнца или ядерного реактора. Уголь в этом процессе будет только химическим сырьем (традиционно он совмещает функции сырья и энергоресурса).
Page 30 of 44 All times are UTC [ DST ]
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
http://www.phpbb.com/