Преобразование энергии водородной

Наиболее кардинальным решением проблемы защиты воздушного бассейна является разработка новых методов преобразования энергии, обеспечивающих безвредные выбросы. Одним из таких направлений является электрохимический метод. Существенного уменьшения загрязнения воздушного бассейна можно достичь, если удастся осуществить идеи водородной энергетики. [c.356]

Ресурсы для получения водорода практически неограниченны, ими могут быть воды Мирового океана. С учетом возможностей водородной энергетики может быть значительно повышен КПД превращения первичной энергии во вторичную (механическую, электрическую), а также увеличен КПД потребления вторичной энергии. Речь идет о том, что в традиционных схемах химическая энергия органического топлива сначала превращается в теплоту, а затем в механическую энергию, а последняя — в электрическую. Между тем существует прямой путь превращения химической энергии в электрическую, основанный на использовании топливных (электрохимических) элементов с КПД преобразования, близким к 100%. Высокоэффективные топливные элементы могут быть созданы на основе преобразования энергии взаимодействия водорода с кислородом. [c.82]

Наиболее кардинальным решением проблемы защиты воздушного бассейна является разработка новых методов преобразования энергии и новых машин, обеспечивающих безвредные выбросы, а также применение менее вредных веществ. Так, например, происходит замена галогеносодержащих хладонов на новые соединения, не разрушающие озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Существенного уменьшения загрязнение воздушного бассейна можно достичь, если осуществить идеи водородной энергетики. [c.484]

Возникновение метастабильных состояний сетки водородных связей свободной воды, связанное с процессами преобразования энергии в ион-кристаллических ассоциатах воды под воздействием физических полей, [c.344]

Топливные элементы. Для непосредственного преобразования тепловой энергии сгорания топлива в электрическую служат топливные элементы. Топливный элемент работает благодаря непрерывно поступающим в него и разделенным в пространстве электролитом окислителю и восстановителю. Проходя через пористые электроды, изготовленные из спрессованного графита, и контактируя с электролитом, восстановитель окисляется, а окислитель восстанавливается. Разность электродных потенциалов определяет напряжение элемента. Электролитом может служить раствор кислоты или щелочи, расплав соли. В качестве окислителей берут кислород или воздух, а как восстановители берутся водород, горючие г азы или жидкости. Электродные процессы при работе топливного элемента состоят из двух полуреакций окислительно-восстановительной реакции. Например, в водородно-кислородном топливном элементе с раствором щелочи в качестве электролита протекают следующие процессы [c.683]

Электрохимическими преобразователями, или хемотронами, называют приборы и отдельные элементы устройств, принцип действия которых основан на законах электрохимии. Электрохимические системы такого рода выполняют роль диодов, датчиков, интеграторов, запоминающих устройств и соответственно выполняют функции выпрямления, усиления и генерирования электрических сигналов, измерения неэлектрических величин и др. В хемотронах происходят процессы преобразования электрической энергии в химическую, а также механической энергии в электрическую и др. В отличие от электронных устройств (ламповых и полупроводниковых), в которых перенос электричества осуществляется электронами, в электрохимических преобразователях заряды переносятся ионами. Согласно закону Фарадея, количество вещества, претерпевшего изменение на электроде, пропорционально количеству прошедшего электричества. Поэтому измеряя тем или иным способом количественное изменение вещества, можно определить количество электричества, т. е. интегрировать электрические сигналы. Для этого электрохимическая реакция должна быть а) обратимой, т. е. реакция на аноде должна быть обратной реакции на катоде. Например, на аноде Си — 2е Си на катоде Си + + Че" Си б) реакция должна быть единственной, иначе точное интегрирование тока затруднено в) электролиты и электроды должны быть устойчивыми во времени г) реакции на электродах должны протекать с достаточно высокими скоростями. Таким требованиям могут удовлетворять некоторые электрохимические реакции, характеризующиеся потенциалами, лежащими между потенциалами водородного и кислородного электродов (рис. 66). При отсутствии в системе газообразных водородов и кислорода и при малой электрохимической поляризации электродов на них будут протекать лишь основные реакции. Системой, удовлетворяющей указанным требованиям, может быть 12+ + 2е ч 21" Е = 0,53 В. Потенциал ее положительнее потенциала водородного электрода и при рН< 11 отрицательнее потенциала кислородного электрода, поэтому в водных растворах в присутствии иода и ионов I" кислород и водород выделяться не будут. Эта реакция в прямом и обратном направлениях протекаете небольшой электрохимической поляризацией, следовательно, на электродах можно получить [c.367]

Важным аспектом водородной энергетики является возможность использования ядерных реакторов для получения водорода. Если такие реакторы расположить на большом расстоянии от населенных пунктов (например, в океане), то проблема загрязнения уменьшилась бы, а передача энергии путем транспортировки водорода по газопроводу не сопровождалась бы значительными потерями. Прибывший к потребителю водород может быть использован как таковой или электрохимически преобразован в воду с получением эквивалентного количества электрической энергии. Например, водород может быть использован непосредственно в качестве топлива для самолетов и автомобилей. Но особенно перспективно его применение в металлургии и химической технологии. Уже сейчас работают заводы, на которых для восстановления оксидов железа до металла вместо углерода (кокса) применяется водород. Весьма перспективно применение водорода и в процессах переработки руд цветных металлов. Обычно сульфидные руды, содержащие медь, никель и другие металлы, вскрывают на воздухе. В результате образуются оксид серы (IV) и соответствую-ишй оксид металла. Если руду обрабатывать водородом, то побочными продуктами процесса являются сера и вода. Сера может расходоваться для получения серной кислоты. [c.82]

Каждый из упомянутых методов преобразования первичной солнечной энергии во вторичную химическую энергию водорода найдет, вероятно, свое место в общей системе водородной технологии. [c.347]

Открывается перспектива для новой энергетики с использованием эффективных водородных турбин или мощных топливных элементов при системе распределения водорода в качестве энергоносителя. Водород генерируется из воды с использованием источников атомной энергии, местонахождение которых может быть в любой удаленности от энергетических центров. Создается чистая энергетическая система, которая охватывает все многообразие процессов преобразования неорганических источников энергии, причем продуктами этой системы являются водород и электричество. Основой такой системы является процесс производства водорода из воды в замкнутом термохимическом цикле. [c.351]

Солнечное и звездное излучение порождается сложными цепями ядерных превращений, сводящихся в конечном счете к преобразованию водородных ядер в ядра более сложных атомов, главным образом гелия. В Солнце и в звездах, при господствующих в их недрах температурах в десятки миллионов градусов, избыточная часть массы водородных ядер при синтезе из них ядер других элементов превращается в кванты излучения. Солнце, как и другие звезды — это не что иное, как космические атомные котлы непрерывного действия, а водород — это то космическое горючее , которое в процессе своего преобразования в другие элементы обеспечивает непрерывное излучение энергии звездами. Если бы атомный вес водорода был не 1,008, а 1, "звезды погасли бы, а вместе с прекращением их излучения прекратились бы все макроскопические формы движения и жизнь на озаряемых и.ми планетах. [c.259]

В нашей брошюре (да и в подавляющем большинстве солидных монографий, где идет речь о применении теории групп в квантовой химии) преобразование симметрии рассматривается как один из частных случаев геометрических преобразований в обычном трехмерном пространстве. Однако существуют такие системы (с некоторыми из них мы познакомимся ниже), для объяснения всех свойств которых чисто геометрических преобразований (вращений, отражений и т. д.) не хватает. Примером такой системы может служить атом водорода. Хорошо известно, что состояние электрона в водородном атоме описывается четырьмя квантовыми числами главным п, побочным I, магнитным т и спиновым /п.,. Но энергия электрона зависит только от одного из них — от п [c.105]

Преобразование химической энергии активных веществ в энергию электрическую часто представляют как результат химической реакции между окислителем и восстановителем. Формально это так, и тогда, например, различие взаимодействия кислорода с водородом по химическому н электрохимическому механизмам сведется, к тому, что в первом случае переход электрона от восстановителя (водорода) к окислителю (кислороду) происходит на ничтожно малом расстоянии между молекулами — участницами реакции, а во втором случае тот же переход электронов осуществляется по проводнику первого рода конечной длины, и поэтому водородный электрод может быть удален от кислородного-электрода на достаточно большое расстояние. [c.14]

Вначале интересы большинства исследователей сосредоточились на фотоэлектролизе воды как потенциальном источнике водорода для водородной энергетики будущего, К концу 1970-х годов центр тяжести был перенесен в область исследования фотоэлементов регенеративного типа, с которыми была достигнута ббльшая эффективность преобразования солнечной энергии. Эти работы позволили по-новому подойти к проблеме фотоэлектролиза, который в последнее время опять вышел на передний план. [c.54]

Этот никл положен в основу проекта ядерно-водородной станции (ЯВС), разрабатываемой в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова. КПД прямого преобразования тепловой энергии в энергию водорода 50—60%. [c.129]

Отдельные этапы взаимодействия фермента и субстрата при ферментативном катализе все более проясняются. В частности, установлено, что за стадией адсорбции субстрата в активном центре фермента наступает узнавание субстратным центром фермента той части молекулы субстрата, которая непосредственно не подвергается химическому преобразованию. За счет возникающих при этом многоточечных контактов, реализующихся в виде сил слабого взаимодействия (гидрофобные, водородные и др.), связь субстрата с ферментом упрочняется. Одновременно с этим в активном центре фермента стабилизируется та часть субстрата, которая в дальнейшем участвует в химической реакции,—она фиксируется в напряженной конфигурации, близкой к переходному состоянию субстрата при превращении его в продукт. В результате реагирующий фрагмент молекулы субстрата и каталитические группы фермента образуют продуктивный комплекс, где уже частично осуществлены электронно-конформационные переходы, необходимые для протекания собственно химической стадии ферментативного процесса. Это приводит к понижению энергии активации, необходимой для осуществления химической реакции, благодаря энтропийному эффекту вследствие иммобилизации, закрепления, жесткой ориентации субстрата в актив- [c.104]

До 1973 г. стоимость чистого монокристаллического кремния, необходимого для фотогальванических преобразователей, была чрезвычайно высока, ока эквивалентна 100 тыс. долларов за 1 кВг. Исходя из этих данных получают, что стоимость электроэнергии, или водородного топлива как вторичного продукта, получаемого с ее помощью, будет в 100 раз выше стоимости энергии, которая используется в настоящее время. По этой причине преобразование солнечной энергии считалось экономически невыгодным особенно в 60-е годы, когда горизонты энергетического будущего были безоблачны. [c.458]

Нами был предложен оптически прозрачный двигатель на основе монокристаллического лейкосапфира. Основная идея заключается в том, что при сгорании топлива его лучевая составляющая, беспрепятственно проникая сквозь прозрачные стенки цилиндра, не ведет к существенному повышению температуры двигателя. Более того, возникает возможность преобразования энергии светового излучения, прошедшего через стенку, в электрическую, например, с помощь полупроводниковых диодов. А рекордно низкий коэффициент трения лейкосапфира способствует уменьшенгпо энергетических потерь. Оптически прозрачные стенки цилиндра позволяют использовать новые системы возбуждения горения рабочей смеси, например, с помощью малогабаритных полупроводниковых лазеров. Визуальное наблюдение за работой цилиндров может явиться существенным преимуществом. Кроме того в двигателях из лейкосапфира возможно использование экологически чистого кислород-водородного топлива. [c.6]

Действие УФ-абсорберов изучено еще недостаточно полно, но, очевидно, в первую очередь связано с эффектом фильтра, т. е. поглощением химически действующих лучей света и преобразованием активной в отношении распада ПВХ энергии в неактивную. Естественно, что чем меньшее время УФ-абсорберы находятся в состоянии фотохимического возбуждения, тем меньше вероятность их химических превращений тем более они стабильны. Эффективность УФ-абсорберов зависит от химического строения и, как следствие, от энергии водородной связп чем прочнее водородная связь, тем лучше УФ-абсорбер [c.309]

М. Олссоном и Ж. Бернштейном [74] рассчитаны характеристики водородного генератора для освещенности 740 Вт/м в предположении о 10 %-ном преобразовании энергии. Так как для освобождения 1 моля водорода из воды требуется 237 кДж, то скорость его получения должна быть 31,2 нмоль/см /с или 0,7 мм см с. Скорость производства кислорода соответственно в 2 раза меньше. Авторы предполагают, что удастся довести парциальное давление водорода в генераторе до 10 Па и выпускать при этом кислород в атмосферу, где его парциальное давление составляет 9-10 Па, Они обещают, что через 5—10 лет активных исследований можно рассчитывать на создание действующего солнечно-водородного генератора, [c.211]

Главным стимулом развития химии экстремальных состояний, несомненно, являются достижения ядерной энергетики. Разве можно указать предел тем возможностям, которые открываются после поразительных успехов в применении радиоактивности к химии — спраиаивает английский физик С. Ф. Пауэлл [15]. Тот же вопрос ставит американский физик н химик Г. Т. Сиборг, рассматривая возможное влияние изобилия ядерной энергии на судьбы нашей цивилизации. Давайте перенесемся мысленно в будущее — лет на 50—100 вперед, — говорит он, рисуя при этом картину коренного преобразования отношений человека к веществу. — Можно представить себе, что к тому времени мы будем иметь гигантские электростанции, использующие энергию деления, а возможно, и синтеза ядер. Они будут вырабатывать электроэнергию, во много раз более дешевую, нежели сейчас... Это позволит нам экономичнее обессоливать морскую воду, очищать сточные воды, выгодно использовать руды с низким содержанием полезных ископаемых... полностью использовать отходы производства, так что в нашей цивилизации исчезнет само понятие отбросы . Это позволит производить самые разнообразные новые синтетические материалы и вызовет много интересных изменений в использовании природных богатств [16, с. 71—72]. Сиборг предполагает далее, что избыток электроэнергии заставит перестроить всю промышленность, которая в огромных масштабах будет перерабатывать боксит и глину в алюминий, делать сталь методом водородного восстановления, производить магний и сплавы из недефицитного сырья. В большом хо-ду будут трансурановые элементы, которые станут новым видом ядерного топлива для самых различных установок — от реакторов летательных аппаратов до искусственных сердец, вживленных в тело человека . [c.233]

Отметим, что в реакдхионных центрах ФС1 и в бактериальном фо-тосЕнтезо за счет окисления экзогенных доноров осуществляется генерация потенциала, более отрицательного, чем водородный. Таким образом, исследованные небиологические системы можно рассматривать как ( ункциональные модели бактериального фотосинтеза или фотосистег,ш I растений. Можно надеяться, что подбором более активных катализаторов ввделения водорода, а также заменой необратимых доноров электрона на обратимые удастся существенно увеличить к.п.д. преобразования солнечной энергии в химическую, что позволит в будущем использовать эти преобразователи дая удовлетворения энергетических потребностей. [c.40]

Топливный элемент (ТЭ) является важной составной частью ЭХГ в ТЭ происходит непосредственно процесс преобразованйя химической энергии в электрическую (ркс. 13). Рассмотрим в качестве примера работу водородно-кислородного элемента с щелочным электролитом. На аноде элемента происходит электрохимическое окисление водорода [c.77]

TOB реакции, поддержания и регулирования температуры в элементах, а также преобразования тока и напряжения, называют электрохимической энергоустановкой. Электрохимические энергоустановки обеспечивают прямое преобразование химической энергии в электрическую и имеют более высокий КПД (примерно в 1,5-2,0 раза) по сравнению с тепловыми машинами. Кроме того, они существенно меньше загрязняют окружающую среду. Наиболее разработаны кислородно-водородные энергоустановки, которые уже применяются на космических кораблях. Они обеспечивают космический корабль и космонавтов не только электроэнергией, но и водой, которая является продуктом реакции в топливном элементе. Удельная энергия этих установок составляет 400-800 Вт ч/кг, а КПД — 60-70%. Построены и испытаны электрохимические энергоустанов1Ш и электростанции мощностью от 40 кВт до 11 МВт, работающие на природном топливе. В последние годы большое внимание уделяется разработке электрохимических энергоустановок для электромобилей, работающих на водороде или метаноле (см. 15.2). [c.306]

Если соседние атомы являются атомами водорода или дейтерия, эти изменения в частотах будут приводить к различию в нулевых энергиях основных и переходного состояний и к возникновению вторичного изотопного эффекта. Так, сольволиз циклопентилтозилата-а-й протекает на 15% медленнее, чем сольволиз водородного соединения [22]. Преобразование гибридизации зр в зр вызывает лишь небольшие изменения в валентном и одном деформационном колебаниях, но мол ет приводить к более заметным изменениям в других деформационных колебаниях, например в интервале от 1340 до-800 см в модельных соединениях с р -гибридизацией, таких, как альдегиды. Можно было бы ожидать, что такое изменение обусловит изотопный эффект, равный 1,38, поэтому наблюдаемый изотопный эффект, равный 1,15, можно объяснить приближением частоты этого деформационного колебания к частоте колебания иона карбония в переходном состоянии. Несколько больший изотопный эффект К /К = 1,29 при замеш,ении дейтерия в а-положении был найден для равновесного образования иона карбония из бензгид-рола схема (12) [23]. [c.204]

Менее благоприятный аспект— это использование водородного топлива после того, как оно достигнет пункта назначения. Если это топливо должно быть преобразовано в электричество, то следует учесть другой фактор — коэффициент полезного действия топливного элемента, с помощью которого осуществляется преобразование. Величина к.п.д. будет не выше 0,7, но может быть равна 0,6. Поэтому, если конечной целью является производство электроэнергии, то расстояние, определяющее конкурентоспособность водородной энергетики, возрастет. Однако в развитых странах доля газа, преобразованного в электричество, составляет только 157о потребляемой энергии. Следовательно, большая часть водорода, рассматриваемого в водородной энергетике, будет исполь- [c.474]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология