ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ, ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΧΡΗΣΗΣ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

METHODS OF PRODUCTION, STORAGE AND USE OF HYDROGEN (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. ΚΑΚΑΡΑΝΤΖΑΣ, ΝΙΚΟΛΑΟΣ
  3. Κατάλυση και Προστασία του Περιβάλλοντος (ΚΠΠ)
  4. 30 Ιουλίου 2020 [2020-07-30]
  5. Ελληνικά
  6. 165
  7. ΜΑΚΡΙΔΗΣ, ΣΟΦΟΚΛΗΣ
  8. ΓΕΝΤΕΚΑΚΗΣ, ΙΩΑΝΝΗΣ | ΜΠΟΥΡΙΚΑΣ, ΚΥΡΙΑΚΟΣ
  9. Φορέας Ενέργειας | Υδρογόνο | Μεταφορά Υδρογόνου | Αποθήκευση Υδρογόνου | Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας
  10. 8
  11. 30
  12. ΣΧΗΜΑΤΑ, ΕΙΚΟΝΕΣ, ΣΧΗΜΑΤΑ
  13. Περιβαλλοντική Κατάλυση, Τόμος Β, Καταλυτική Παραγωγή Καυσίμων Φιλικών προς το Περιβάλλον
    • Η ποσότητα του υδρογόνου στον πλανήτη μας είναι άφθονη και αποτελεί σημαντικό ενεργειακό παράγοντα της σύγχρονης βιομηχανίας. Αποτελεί ενεργειακό φορέα νέας γενιάς, ο οποίος έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον τόσο σε ερευνητικό όσο και σε βιομηχανικό επίπεδο, διότι πρόκειται για ένα «καθαρό» καύσιμο, το οποίο δεν παράγει ρύπους και έχει πολλά πλεονεκτήματα. Σήμερα, η χρήση του υδρογόνου λαμβάνει χώρα κυρίως στον βιομηχανικό τομέα, όπου γίνονται προσπάθειες για διεύρυνση της χρήσης του τόσο σε τομείς όπως η παραγωγή ενέργειας, στις μεταφορές κλπ. Σκοπός της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι αρχικά η διερεύνηση και η παρουσίαση όλων των μεθόδων και τεχνολογιών που χρησιμοποιούνται σήμερα για την παραγωγή υδρογόνου. Επίσης παρουσιάζονται όλες οι ανεπτυγμένες μέθοδοι και τεχνολογίες αποθήκευσης του υδρογόνου, τόσο ως «καθαρή» διεργασία όσο και με φυσική ή χημική ρόφηση. Εκπονούνται συγκρίσεις των μεθόδων παραγωγής και αποθήκευσης, παραθέτοντας τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των περιγραφόμενων μεθόδων. Η συγγραφή αυτής της διπλωματικής εργασίας στηρίχτηκε σε βιβλιογραφική αναζήτηση τεχνολογιών παραγωγής και αποθήκευσης υδρογόνου, με ιδιαίτερη βάση αναφοράς τα επιστημονικά άρθρα, προηγούμενες μελέτες και δημοσιεύσεις καθώς και βάσεις δεδομένων. Η διεργασία ατμοαναμόρφωσης είναι η πιο διαδεδομένη και τεκμηριωμένη τεχνολογία παραγωγής υδρογόνου, έχοντας καλύψει σχεδόν το ήμισυ της παγκόσμιας παραγωγής. Για την τροφοδοσία της παραγωγής του υδρογόνου, το φυσικό αέριο αποτελεί την βέλτιστη οικονομικά και αποδοτικά λύση, παράγοντας ταυτόχρονα του λιγότερους ρύπους σε σχέση με τα υπόλοιπα ορυκτά καύσιμα. Εναλλακτικές λύσεις στην παραγωγή υδρογόνου με θετική ανταπόκριση και αποτελέσματα, αποτελούν η οξειδωτική και η αυτόθερμη αναμόρφωση του μεθανίου. Αν και η απόδοση της αυτόθερμης αναμόρφωσης είναι μικρότερη από αυτή της ατμοαναμόρφωσης, η θερμοδυναμική της ουδετερότητα την καθιστά την καλύτερη εναλλακτική επιλογή για την παραγωγή του υδρογόνου. Την βέλτιστη λύση ως προς την προστασία του περιβάλλοντος, αποτελούν οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Την πρωτιά, ως προς την προστασία του περιβάλλοντος και την ‘’καθαρότητα’’ της διεργασίας, καταλαμβάνει η ηλεκτρόλυση νερού με τροφοδοσία από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η φυσική ρόφηση του υδρογόνου σε προσροφητικά μέσα, βρίσκεται ακόμη υπό ερευνητικό και μελετητικό στάδιο, με κυριότερο πλεονέκτημα της, την ιδανική αντιστρεψιμότητα του κύκλου ρόφησης – εκρόφησης και του μικρού χρόνου φόρτισης σε μικρές τιμές πίεσης. Το βασικότερο μειονέκτημα είναι η απαραίτητη χαμηλή θερμοκρασία για την εξασφάλιση μιας εμπορικά ικανοποιητικής χωρητικότητας wt% υδρογόνου. Η έρευνα πρέπει να επικεντρωθεί και στην αύξηση της SSA και πιθανώς στην χρήση νανοδομών. Όσον αφορά την χημική ρόφηση του υδρογόνου, η ρόφηση σε υδριτές είναι αυτή που κεντρίζει περισσότερο το ενδιαφέρον. Πρέπει όμως και εδώ να λυθούν τα προβλήματα της θερμοδυναμικής και της κινητικής συμπεριφοράς των ενώσεων όπως και να βελτιωθεί η αντιστρεψιμότητα του κύκλου φόρτισης - εκφόρτισης. Τέλος, καθίσταται σαφές ότι το υδρογόνο θα παίξει καταλυτικό ρόλο για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών του πλανήτη. Κρίνεται απαραίτητο να αυξηθούν οι έρευνες και οι μελέτες, έτσι ώστε να αναπτυχθούν νέες μέθοδοι, σύμφωνα με τις οποίες το υδρογόνο θα διαδραματίσει πρωταρχικό ρόλο στην παραγωγή καθαρής ενέργειας, φιλικής προς το περιβάλλον, αξιοποιώντας στο μέγιστο, όλες τις δυνατότητες που υπάρχουν.
    • The quantity of hydrogen on our planet is abundant and is an important energy factor of the contemporary industry. It is a new generation energy carrier, which has aroused interest both at research and industrial level, as it is a "clean" fuel, which does not produce pollutants and offers many advantages. Nowadays, the use of hydrogen takes place mainly in the industrial sector, where efforts are made to expand its use in sectors such as energy production, transportation, etc. The purpose of this dissertation is initially to investigate and present all the methods and technologies that are currently used for hydrogen production. Also, developed methods and technologies on hydrogen storage are presented, both as a "pure" process and with natural or chemical sorption. To add more, comparisons of production and storage methods are devised, mentionning and listing the advantages and disadvantages of the described methods. The writing of this dissertation was based on a bibliographic research of hydrogen production and storage technologies, with scientific articles, previous researches/ studies, publications as well as databases constituting a special reference base for it. The steam reforming process is the most well-known and documented technology of hydrogen production, covering almost half of the world’s production. In order to supply hydrogen production, natural gas is the best cost-effective solution, producing at the same time less pollutants than other fossil fuels. Alternative solutions on hydrogen production with a positive response and positive results, are the oxidative and autothermal reforming of methane. Although the efficiency of autothermal reforming is less than the one of the steam reforming, its thermodynamic neutrality makes it the best alternative for the hydrogen production. Renewable energy sources are the best solution for environmental protection. Electrolysis of water supplied by renewable energy sources is considered to be the number one solution as far as it concerns the protection of the environment and the "purity" of the process. The natural adsorption of hydrogen on adsorbents is still under research, with its main advantage being the ideal reversibility of the adsorption-desorption cycle and the short charging time at low pressures. The main disadvantage is the necessary low temperature in order to ensure a commercially satisfactory wt% hydrogen capacity. Research should also focus on the increase of SSA and probably on the use of nanostructures. Regarding the chemical adsorption of hydrogen, the adsorption on hydrates is what is most intriguing. However, the problems of thermodynamics and kinetic behavior of the compounds should be solved and the reversibility of the charge-discharge cycle should be improved. Finally, it is clear that, hydrogen will play a catalytic role in meeting the planet's energy needs. It is necessary to increase research and studies, so as to develop new methods, according to which hydrogen will play a leading role in the production of clean energy, friendly to the environment , making the most of all existing potentials.
  15. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.