Электролиз воды высокотемпературный

Наиболее перспективным является, по-видимому, электролиз воды. В отличие от химического метода он одностадиен. Особенно привлекателен высокотемпературный электролиз воды, а точнее, водяного пара. В этом случае полученное с помощью тепловой машины электричество составляет лишь часть энергии, расходуемой на разложение воды, что снижает непроизводительные потери энергии и удешевляет производство водорода. Высокотемпературный электролиз осуществляется в электрохимических эле- [c.83]

Самую многочисленную группу составляют химические процессы, из которых наиболее важными в технологии являются следующие процессы горение (сжигание жидкого, твердого и газообразного топлива с целью получения энергии, серы — для получения серной кислоты) пирогенные (коксование углей, пиролиз и крекинг нефтепродуктов) окислительно-восстановительные процессы (газификация твердых и жидких топлив, конверсия углеводородов) электрохимические (электролиз воды, растворов и расплавов солей, электрометаллургия, химические источники тока) электротермические (электровозгонка фосфора, получение карбида и цианамида кальция) плазмохимические (реакции в низкотемпературной плазме, включая окисление азота и пиролиз метана, получение ультрадисперсных порошкообразных продуктов) термическая диссоциация (получение извести, кальцинированной соды, глинозема и пигментов) обжиг и спекание (высокотемпературный синтез силикатов, получение цементного клинкера и керамических кислородсодержащих и бескислородных материалов со специальными функциями) гидрирование (синтез аммиака, метанола, гидрокрекинг и гидрогенизация жиров) комплексообразова-ние (разделение и рафинирование платиновых и драгоценных металлов, химическое обогащение руд, например путем хлорирующего или сульфатизирующего обжига для перевода металлов в летучие или способные к выщелачиванию водой соединения) химическое разложение сложных органических веществ (варка древесных отходов с растворами щелочей или бисульфита кальция с целью делигнизацми древесины в производстве целлюлозы) гидролиз (разложение целлюлозы из отходов сельскохозяйственного производства или деревообрабатывающей промышленности с по- [c.211]

При повыщении температуры уменьшается не только теоретическая величина напряжения разложения воды, но и реальная, так как увеличивается скорость электродных процессов и соответственно уменьшается перенапряжение (см. ниже) как на катоде, так и на аноде. В результате при высокотемпературном электролизе достигается значительная экономия электроэнергии. Основная трудность, однако, заключается в высоком омическом сопротивлении используемого в этих условиях твердого электролита, вследствие чего соответствующие электролитические ячейки работают (при 900 °С) при напряжении около 1,5 В. Расход электроэнергии падает при 1000 °С до [c.298]

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОВНЕРСИЯ ТОПЛИВА [c.170]

В последние годы параллельно с усовершенствованием традиционных методов электролиза с щелочными электролитами и асбестовой диафрагмой определились два новых направления в развитии процесса электролиза воды высокотемпературный электролиз водяного пара при температурах 800—1000 °С [4, 8, 9, 90— 94] и электролиз с твердым полимерным электролитом [9, 87, 92, 95—97] на основе перфторсоединений. Высокотемпературный электролиз водяного пара проводится в ячейках с твердым электролитом на основе оксидов циркония, модифицированных добавками 10—15% (мол.) оксидов некоторых элементов для увеличения его электропроводимости. К таким оксидам относятся оксиды кальция, иттрия, иттербия, селена, ванадия [90—94]. Подобный электролит обладает униполярной проводимостью ток через него переносится ионами кислорода, образующимися при диссоциации воды и выделения водорода на катоде по выражению [c.90]

Значительное количество водорода полз ается при каталити ческом риформинге нефтяных фракций (около 40 % от общего er мирового потребления). Известны также и другие методы получек ния водорода в промышленности высокотемпературная (1350 1450 °С) конверсия углеводородов при их неполном окислении кислородом до СО и Н2 с последующим превращением оксида углерода паровым способом газификация твердых горючих ископаемых с использованием водяного пара и кислорода электролиз воды и др. [c.790]

В ближайшее время можно ожидать интенсивного развития водородной энергетики, причем получение водорода в огромных количествах во всех случаях будет связано с химическим переделом (высокотемпературный электролиз воды, термохимические или радиохимические циклы). Сам водород будет служить как источником энергии, так и химическим сырьем в принципиально новых технологических процессах (например, прямое восстановление руд). Переход к атомной энергии позволит значительно шире использовать уголь, нефть и природный газ в качестве химического сырья. Значительные ресурсы экономии энергии связаны и с переходом от традиционных технологических процессов к энерготехнологическим. [c.16]

Для получения водорода может быть использована и атомная энергия. Необходимость подобного запасания энергии в виде водорода продиктована причинами неравномерного сезонного и суточного потребления электроэнергии. Эффективность энергосистемы можно было бы увеличить, если аккумулировать производимое электричество и тепло в период пониженного энергопотребления (например, ночью) и использовать в периоды высокой нагрузки. Для этого наиболее подходят атомные электростанции, вырабатываемую энергию которых может запасти, используя тепло для термохимических процессов электричество, вырабатываемое атомными электростанциями для традиционного электролиза воды электричество и высокотемпературное тепло для высокотемпературного парового электролиза или гибридных процессов [80]. [c.44]

Высокотемпературный электролиз паров воды в электролизерах с твердым электролитом позволяет получать водород при наиболее низком расходе электроэнергии по сравнению со всеми существующими электрохимическими способами получения водорода [964—967]. [c.307]

Из различных методов разложения воды (электрохимический, термический, термохимический, биохимический, фотохимический и др.) в настоящее время технически наиболее разработан электролитический метод, который позволяет производить водород с полезным использованием затрачиваемой электрической энергии примерно 70%. При дальнейшем усовершенствовании процесса теоретически возможно увеличение этого показателя до 80%, а при высокотемпературном электролизе и до 80—90% [4]. Если учесть, что превращение тепловой энергии атомных источников в электрическую может быть осуществлено с коэффициентом полезного использования не более 40%, то максимальный ожидаемый коэффициент использования энергии всей схемы электрохимического разложения воды с использованием энергии атомных реакторов будет составлять 32—36%. [c.51]

Основными промышленными методами производства водорода являются методы на основе парокислородиой шахтной конверсии углеводородов, высокотемпературной (гомогенной) кислородной конверсии углеводородов, железо-парового способа, электролиза воды и паровой каталитической конверсии углеводородов в трубчатых печах. [c.10]

Принципиальный недостаток электролиза как метода получения водорода заключается в том, что при производстве электричества за счет ядерной энергии или энергии угля, существует промежуточный этап превращения теплоты в механическую работу, при котором теряется примерно 60% энергии. Если же использовать высокотемпературный электролиз, то электричество, полученное с помощью тепловой машины, составляет только часть энергии, расходуемой на разложение воды. Следовательно, такая энергия будет стоить дешевле, чем расходуемая на электролиз при комнатной температуре [28]. [c.487]

Электролиз воды или пара при разных температурах может приводить к разложению воды. Это испытанная и коммерчески реализованная технология для получения водорода. Недостатком этого способа в первую очередь является большое энергопотребление, что влечет за собой высокую стоимость процесса. Поэтому более перспективным процессом производства водорода принято считать высокотемпературный электролиз водяного пара (ВТЭП). Термодинамика электролиза водяного пара такова, что этот процесс целесообразнее проводить при высоких температурах. Высокие температуры также увеличивают активность электродов, и помогают понизить катодное и анодное перенапряжение. Поэтому можно увеличить плотность тока при высоких температурах и одновременно снизить потери, связанные с поляризацией, что в целом приводит к увеличению эффективности процесса. Материалы для процесса высокотемпературного электролиза водяного пара могут быть изготовлены из керамики, тем самым решаются проблемы коррозии. Реакционная схема ВТЭП об-ратна процессу в твердооксидных топливных элементах. Молекулы водяного пара диссоциируют на пористом катоде, образуя обогащенную смесь Н.О с Н2, тогда как ионы кислорода мигрируют через непористый, ионпроводя-щий твердый электролит к пористому аноду, где рекомбинируют до молекулы кислорода. Таким образом, водород и кислород автоматически разделяются твердооксидной мембраной. Совмещение высокотемпературного электролиза водяного пара с разными типами ядерных реакторов, обеспечивающими высокие температуры процесса, позволяет добиваться высокой общей эффективности процесса с КПД > 45 %. [c.46]

За последние 15 лет возникло и развивается новое направление в науке и технике - водородная энергетика и технология. Ожидается значительное увеличение (примерно в 2 раза) потребления водорода к 2000 г. Существенные успехи достигнуты в области электролиза воды, усовершенствованы щелочные электролизеры, созданы новые (твердополимерные и высокотемпературные твердооксидные) электролизеры. Удельный расход электрической энергии на получение водорода в усовершенствованных щелочных и новых электролизерах снижается в 1,4-2 раза. [c.191]

Сырье и способны получения водорода. Практичес1ш весь получаемый в промышленных масштабах водород образуется в результате реакций окисления углеводородов или углерода связанным или свободным кислородом. Не более 2% водорода получается в результате электро- лиза воды и другими методами. Промышленными способами по.1гучения водорода являются следующие I) паровая каталитическая конверсия легких углеводородов с подводом тепла 2) автотермическая каталитическая конверсия легких углеводородов 3) высокотемпературная кислородная конверсия различных типов углеводородного сырья 4)кислородная или парокислородная газисЕикация твердого топлива 5)термоконтактные методы разложения углеводородов 6) электролиз воды [c.7]

Сравнительно небольшое кол-во В. (и одновременно О ) получают электролизом воды. Электролитом служит водный р-р КОН (350-400 г/л) давление в электролизерах от атмосферного до 4 МПа, их производительность 4-500 муч, расход электроэнергии 5,1-5,6 кВт-ч на 1 м В. (теоретич. расход при 25°С 2,94 кВт-ч). Разрабатываются высокотемпературные процессы электролитич. разложения воды (с целью снижения расхода электроэнергии и уменьшения объема аппаратуры). Значит, кол-ва В. образуются в кач-ве побочного продукта при электролитич. произ-ве О2 и щелочей, хлоратов, Н2О2. [c.401]

С термодинамических позиций эти ячейки будут иметь преимущество в связи с тем, что электролиз воды в них можно проводить при температуре 1300 К и выше. Вследствие уменьшения изменения свободной энергии для реакции разложения воды теоретическая потребность в электроэнергии при 1300К меньше, чем при комнатной температуре, примерно на 25%. Перенапряжение при высоких температурах незначительно, что позволяет осуществлять работу ячейки при высоких плотностях тока. Далее, потребность в тепле для электролиза может быть покрыта либо за счет теплоты, выделяющейся в ячейке вследствие омических потерь, либо за счет подогрева от внешнего высокотемпературного источника дешевой тепловой энергии, например, получаемой от атомного реактора. Используются электролиты на основе диоксида циркония или на основе р-модификации оксида алюминия. Такие электролиты могли бы работать при температурах в пределах 600— 1250 К. В соответствии с этим энергетические затраты в таких электролизерах могли бы быть снижены до 3,9—3,3 кВт-ч/м Из. При этом полагают, что и капитальные вложения могут быть снижены более чем в три раза [450]. [c.306]

Электролитическое производство водорода для крупных его потребителей не может конкурировать с получением водорода из природного газа или нефтяных фракций, однако в связи с ограниченностью запасов природного газа, нефти и угля электролиз воды в будущем получит новое развитие как один из возможных путей производства больших количеств водорода нз воды, для нужд химической промышлепности и для замены природного газа. В связи с этим в Hameii стране начаты исследования по совершеиствованию существующего процесса электролиза воды, а также но разработке высокотемпературного электролиза водяного нара и электролиза с ионообменными мембранами. [c.84]

Дальнейшим усовершенствованием являются комбинированные циклы, включающие термохимические стадии и электролиз. Для крупномасштабного производства водорода из воды термохимическими способами необходим высокотемпературный ядерный реактор. Преспективным для этих целей считается реактор с движущимся теплоносителем в виде керамических зерен, нах реваемых до 950°С. Важнейшей задачей является повышение общего коэф [1щиенга полезного действия получения водорода из воды. [c.11]

Малая плотность, высокие прочность и температура плавления, стойкость против окисления позволяют использовать бериллий как один из лучших замедлителей и отражателей в высокотемпературных ядерных реакторах. Бериллиевые соли получают путем ряда сложных химических операций. По одному из способов размолотый берилл спекают с кремнефторидом натрия Na2SiFe с последующим выщелачиванием водой фторобериллата натрия. Из раствора последнего осаждают едкой щелочью гидроокись бериллия. Гидроокись бериллия затем обрабатывают плавиковой кислотой и переводят во фторокись, которая идет на электролиз. [c.325]

При катодной плотности тока 600 А/м анодной 700—800 А/м выход по току составляет 80%. Для автоматической подачи фтористого водорода по мере его израсходования во время электролиза некоторые электролизеры устанавливают на весы. Сложность проведения высокотемпературного процесса заключается в трудности поддержания температуры в довольно небольшом интервале, что осуществляется при помощи внешнего обогрева и охлаждения. В отдельных конструкциях электролизеров использовано особое устройство для охлаждения при помощи дифенилоксида, температура кипения которого (259°С) ненамного превышает температуру электролита в электролизере. Когда температура дифенилоксида поднимается до 260°С, он начинает испаряться из стальной рубашки, находящейся в электролизере. Пары его поступают в конденсатор, охлаждаемый водой, откуда конденсат дифенилоксида возвращается обратно. Некоторые электролизеры работают с принудительной циркуляцией электролита, что позволяет легче регулировать температурный режим и работать при несколько более высокой плотности тока. Аноды для гидрофторидного процесса вьшолняют из графита, а катоды из магниевого сплава (М2Ч-2%Мп) или из меди. [c.266]

В. Поэтому осуи1,ествление электролиза водяного пара имеет большое значение. Одним из путей выполнения высокотемпературного электролиза водяного пара является применение твердых электролитов. Этот вопрос был детально исследован. Так, например, в работе [248 I описана термодинамика процесса электролитического разложения паров воды с помощью твердого электролита. Теоретическая величина потенциала разложения водяного пара может быть снижена, если на аноде осуществлять деполяризацию. Энергетические потери в ячейках с твердым электролитом обусловлены большими потерями в контактах между электродами и электролитом. Эти относительно большие энергетические [c.146]

Высокотемпературный электролиз Электроэнергия + теплота от ВТЯР 40—42 1 000—13 ООО Вода 90—190 360—760 [c.580]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология