Đang tải... (xem toàn văn)
Bài này là một báo cáo cực hay về nhiên liệu mới Hydrogen, nhiên liệu sẽ thay thế cho xăng dầu trong thế kỷ 21 này, nội dung báo cáo trình bày về lợi ích của hydrogen, nền kinh tế hydrogen, các quá trình chuyển hóa (sản xuất hydrogen), tồn trữ (lưu trữ) hydrogen và ứng dụng trong pin nhiên liệu hydrogen (một ứng dụng cực kì quan trọng có thể xem như nguồn năng lượng sạch sẽ thay thế nhiên liệu hóa thạch trong tương lai không xa). Báo cáo này được soạn rất công phu nên sẽ là một bài tham khảo cực kì tốt cho các bạn học cao học cũng như đang làm tổng quan cho quá trình tìm kiếm đề tài nghiên cứu của mình. Chúc các bạn thành công
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC HYDROGEN VÀ PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN VÀ PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN HYDROGEN NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT HÓA HỌC NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT HÓA HỌC 4 LƯU TRỮ HYDROGEN LƯU TRỮ HYDROGEN NỘI DUNG 2 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG 3 LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN 1 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 2 ● Không thể tái tạo ● Gây ô nhiễm TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NHIÊN LIỆU 3 Các loại năng lượng tái tạo đang được nghiên cứu và ứng dụng CÁC GIẢI PHÁP VỀ VẤN ĐỀ NHIÊN LIỆU 4 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN 1.1. N 1.1. N hững lợi ích chính của nền kinh tế hydrogen hững lợi ích chính của nền kinh tế hydrogen . . - Không gây ô nhiễm (khi bị rò rỉ hoặc thoát ra môi trường). - Không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường và khí hậu toàn cầu (gần như không phát thải các khí gây hiệu ứng nhà kính như CO x , NO x , SO x , … ). - Không phụ thuộc về kinh tế (chủ yếu được sản xuất từ nước một nguồn tài nguyên gần như vô tận). - Phong phú về nguồn sản xuất (từ nước, hydrocacbon, vi sinh, …). 5 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN 6 HIGH EFFICIENCY & RELIABILITY ZERO/NEAR ZERO EMISSIONS . Transportation Distributed Generation Biomass Hydro Wind Solar Geothermal Coal Nuclear Natural Gas Oil With Carbon Sequestration 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN Phương pháp sản xuất hydrogen sạch và bền vững từ quá trình điện phân nước dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo và các ứng dụng đa dạng của hydrogen. 1.2. Các ứng dụng của Hydrogen. 1.2. Các ứng dụng của Hydrogen. 7 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN 1.3. Nền kinh tế Hydrogen. 1.3. Nền kinh tế Hydrogen. 8 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN Viễn cảnh về nền kinh tế hydro (dự kiến cho TK XXI) 1.3. Nền kinh tế Hydrogen. 1.3. Nền kinh tế Hydrogen. 9 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN 1. LỢI ÍCH & NỀN KINH TẾ HYDROGEN Lộ trình chuyển đổi sang nền kinh tế hyđrô ở Mỹ gồm 4 giai đoạn, dự tính như sau: Giai đoạn I (từ nay – 2020) Đẩy mạnh nghiên cứu ● CNSX Hydro ● CN pin nhiên liệu giá NC ứng dụng trong GTVT và cung cấp điện. Giai đoạn II (2015 – 2030) Từng bước TM hóa, cho xe ZEV xâm nhập thị trường song hành với xe chạy xăng hiện tại. Thương mại hóa máy phát điện dùng pin nhiên liệu. Giai đoạn III (2015 – 2035) Đầu tư xây dựng hạ tầng cơ sở, tập trung vào xe cộ và máy phát điện. Hoàn thiện CSHT, mở rộng và sẵn sàng thay thế nền kinh tế dầu mỏ. 1.3. Nền kinh tế Hydrogen. 1.3. Nền kinh tế Hydrogen. 10 [...]... Energy 15 2 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 2.2 Cấu tạo & Nguyên tắc hoạt động của pin 16 2 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN Phản ứng tại các điện cực trong pin 17 2 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN Bảng các thông số kỹ thuật của pin 18 2 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN So sánh các loại pin nhiên liệu 19 2 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 2.3 Các ứng dụng của pin nhiên liệu hydrogen 20 3 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG 3.1 CHUYỂN HÓA TỪ HYDROCARBON...2 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 11 2 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN Khó đưa vào ứng dụng vì: -Phụ thuộc điều kiện tự nhiên, địa hình -Cần có một diện tích khá lớn để thiết kế các hệ thống ứng dụng - Là nguồn nhiên liệu sạch Có khả năng tái tạo được Dễ đưa vào ứng dụng vì: -Không phụ thuộc điều kiện tự nhiên, địa hình -Nhỏ, gọn, nhẹ, rất tiện lợi -Ứng dụng rộng rãi, rất phù hợp với xu hướng hiện nay 12 2 PIN NHIÊN... hiện nay 12 2 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 2.1 Giới thiệu Pin nhiên liệu hydrogen là các loại pin sử dụng nhiên liệu là hydrogen 13 2 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 2.1 Giới thiệu 14 2 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 2.2 Cấu tạo & Nguyên tắc hoạt động của pin Phản ứng trong PEMFC: Anode: 2H2 => 4H+ + 4eCathode: O2 + 4H+ + 4e- => 2H2O -Overall: H2 + O2 => 2H2O+ Energy 15 2 PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 2.2 Cấu... có thể chui vào trong ống, cũng như vào khoảng trống giữa các ống Chứa được lượng hydrogen từ 4%-65% trọng lượng của chúng Ứng dụng trong pin nhiên liệu laptop, camera… 33 4 LƯU TRỮ HYDROGEN 4.4 Vi cầu thủy tinh (glass microsphere) Khi gia nhiệt, những vi cầu rỗng tí hon sẽ nóng dẻo, gia tăng khả năng thấm của thành thủy tinh Khi được đặt ngập trong khí hydrogen với áp suất cao và sau đó được làm... bị và xúc tác cao - Hiệu suất thấp - Hiệu suất thấp - Chủng vi sinh vật 29 4 LƯU TRỮ HYDROGEN Các phương pháp lưu trữ hydrogen: 4.1 Nén khí dưới áp suất cao 4.2 Khí hóa lỏng 4.3 Ống nano cacbon 4.4 Vi cầu thủy tinh 4.5 Vật liệu khung cơ - kim (MOFs) 30 4 LƯU TRỮ HYDROGEN 4.1 Nén khí dưới áp suất cao Khí hydrogen được nén trong các bình chứa với áp suất cao lên tới 700 bar bằng máy nén Dùng vật liệu. .. Nguyên liệu là nước: rẽ, dễ tìm, không độc hại,… - Không gây ô nhiểm môi trường - Sử dụng nhiên liệu hóa thạch - Điều kiện phản ứng - Tổn hao năng lượng khá khắc nghiệt, tổn điện hao nhiêu liệu lớn - Chi phí đầu tư thiết bị - Chi phí đầu tư thiết bị -Ô nhiễm môi trường Phân hủy nước Phương pháp vi sinh - Vận hành ở nhiệt độ thấp - Sạch và bền vững - Tận dụng nguồn nguyên liệu Biomass - Sạch và bền... 4 LƯU TRỮ HYDROGEN 4.2 Khí hóa lỏng Hydrogen tồn tại dưới dạng lỏng ở điều kiện cực lạnh (-2350C) Nhược điểm: Tiêu tốn năng lượng lớn Ưu điểm: Ít tốn không gian nhất ứng dụng cho các trạm tiếp nhiên liệu, hóa lỏng để vận chuyển bằng các phương tiện giao thông (xe bồn, tàu biển) 32 4 LƯU TRỮ HYDROGEN 4.3 Ống nano cacbon Được tạo bởi vi cấu trúc than chì dạng ống rỗng Hydrogen có thể chui vào... Các nhà khoa học đưa axit axetic và xenlulô vào buồng phản ứng vi sinh Họ nhận thấy rằng, khi vi khuẩn được tiếp thức ăn, buồng phản ứng sẽ giải phóng các hạt proton và electron Các electron nhanh chóng bị hút vào anode trong khi các hạt proton vượt qua màng trao đổi ion để đến với cathode Tại cathode xảy ra quá trình giải phóng khí hydro 28 ƯU & NHƯỢC ĐIỂM CÁC PP SẢN XUẤT H2 Khí hóa hydrocacbon Ưu... 3 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG 3.1 CHUYỂN HÓA TỪ HYDROCARBON 3.1.1 KHÍ HÓA KHÍ THIÊN NHIÊN Khí hóa là quá trình chuyển hóa nhiên liệu hữu cơ hay hóa thạch thành CO, CO 2 và H2 ở nhiệt độ cao (> 700°C), mà không có sự cháy Xt Ni, 900oC, P Qui trình khí hóa khí thiên nhiên để sản xuất H 2 Shift Conversion: phản ứng chuyển dịch - HTS: high temperature shift, 400oC, 74.2% Fe2O3, 10.0% Cr2O3, 0.2% MgO... với áp suất cao và sau đó được làm nguội, các khối cầu sẽ “khóa” hydrogen bên trong Khi muốn sử dụng ta lại cấp nhiệt để giải phóng hydrogen Phương pháp vi cầu này rất an toàn, tinh khiết và có thể chứa được hydrogen ở áp suất thấp 34 4 LƯU TRỮ HYDROGEN 4.5 Vật liệu khung cơ - kim (metal organic frameworks-MOFs) MOFs là vật liệu được tạo thành khi các ligand carboxylat hữu cơ gắn kết với các ion kim . ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC HYDROGEN VÀ PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN VÀ PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN HYDROGEN NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT. trong pin 17 2. PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 2. PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN Bảng các thông số kỹ thuật của pin Bảng các thông số kỹ thuật của pin 18 2. PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 2. PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN So. loại pin nhiên liệu So sánh các loại pin nhiên liệu 19 2. PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 2. PIN NHIÊN LIỆU HYDROGEN 2.3. Các ứng dụng của pin nhiên liệu hydrogen 2.3. Các ứng dụng của pin nhiên liệu hydrogen 20