ENERGETYKA WODOROWA

ISBN: 978-83-01-21104-2

377 stron
format: B5
oprawa: miękka
Rok wydania: 2020

Pierwsze na polskim rynku studium poświęcone nowoczesnej i bardzo perspektywicznej technologii wykorzystania wodoru w XXI w.
Energetyka wodorowa obejmuje nowoczesną i pojemną gałąź technologii energetycznych, na którą składają się sposoby wytwarzania wodoru, jego magazynowania, transportu i konwersji do różnych postaci energii.
Książka znajdzie swoich Czytelników wśród słuchaczy studiów I, II i III stopnia oraz studiów podyplomowych na kierunkach związanych z ENERGETYKĄ, TRANSPORTEM, ELEKTROTECHNIKĄ czy INŻYNIERIĄ ŚRODOWISKA. Zainteresuje również inżynierów energetyków czy specjalistów OZE.

SPIS TREŚCI

Przedmowa

Podziękowania

Wykaz używanych skrótów

Rozdział 1
Wprowadzenie
1.1. Ogólna charakterystyka scenariuszy zwiększenia roli wodoru
w gospodarce
1.2. Produkcja i wykorzystanie wodoru. Główne zadania i możliwości rozwoju
1.3. Zakres opracowania
Bibliografia do rozdziału pierwszego

Rozdział 2
Podstawy termodynamiczne
2.1. Funkcje stanu
2.2. Prawo zachowania energii. Pierwsza zasada termodynamiki
2.3. Druga zasada termodynamiki. Generacja entropii
2.4. Połączenie pierwszej i drugiej zasady termodynamiki
2.5. Praca maksymalna
2.6. Metoda entropowa analizy techni logii energetycznych
2.7. Potencjał chemiczny
2.8. Układy z reakcjami chemicznymi
2.9. Warunki równowagi
2.10. Uogólnione równanie fundamentalne
2.11. Reakcja standardowa
2.12. Reakcja tworzenia
2.13. Bilansowanie procesów spalania
2.14. Reakcje jonowe
Bibliografia do rozdziału drugiego

Rozdział 3
Wodór. Podstawowe właściwości
3.1. Izotopy i molekuły wodoru
3.2. Równanie stanu
3.3. Temperatura adiabatycznego spalania
3.4. Efekt Joule‘a-Thomsona (J-T)
Bibliografia do rozdziału trzeciego

Rozdział 4
Wytwarzanie wodoru z paliw węglowodorowych
4.1. Technologie produkcji wodoru z paliw gazowych i ciekłych
4.1.1. Reforming parowy gazu ziemnego
4.1.2. Reforming parowy alkanów C2-C4 [4.1]
4.1.3. Reforming parowy ciekłych węglowodorów [4.1]
4.1.4. Częściowe utlenianie węglowodorów
4.1.5. Reforming autotermiczny metanu
4.1.6. Piroliza metanu
4.2. Technologie produkcji wodoru z węgla
4.2.1. Zgazowanie węgla
4.2.2. Piroliza węgla
4.2.3. Opcje technologiczne instalacji wytwarzania wodoru
na drodze zgazowania i pirolizy węgla
4.2.4. Obciążenie emisją CO2 procesów produkcji wodoru
z węgla
4.2.5. Koszty produkcji wodoru z węgla
4.3.1. Technologie zgazowania biomasy
4.3.2. Produkcja wodoru
4.3.3. Koszty produkcji wodoru z biomasy
Bibliografia do rozdziału czwartego

Rozdział 5
Metody rozkładu wody na wodór i tlen
5.1. Wprowadzenie
5.2. Istota działania podstawowego modułu elektrolizera
5.3. Napięcie standardowe procesu
5.4. Ogólna charakterystyka napięcia w rzeczywistym module
elektrolizera
5.4.1. Nadnapięcie aktywacyjne. Równanie Butlera-Volmera
5.4.2. Straty koncentracji
5.4.3. Straty omowe
5.5. Bilans substancji w elektrolizerze (polimerowym)
5.6. Bilans energii
5.7. Sprawność procesu elektrolizy
5.8. Elektrolizery alkaliczne
5.9. Elektrolizery fosforowe (z elektrolitem H3PO4)
5.10. Elektrolizery tlenkowe
5.10.1. Modele dyfuzji
5.10.2. Charakterystyka napięciowo-prądowa
5.10.3. Bilans energii i entropii
5.11. Koelektroliza
5.11.1. Charakterystyka napięciowo-prądowa
5.11.2. Bilans energii
5.11.3. Sprawność koelektrolizy
5.12. Generatory wodoru
Bibliografia do rozdziału piątego

Rozdział 6
Wybrane zagadnienia transportu i magazynowania wodoru
6.1. Transport rurociągowy
6.2. Magazynowanie
6.3. Termodynamiczne aspekty ładowania i wyładowania magazynów (zasobników) wodoru
6.4. Bezpieczeństwo
Bibliografia do rozdziału szóstego

Rozdział 7
Energetyczne wykorzystanie wodoru
7.1. Ogólna charakterystyka struktur technologicznych
7.2. Ogniwa paliwowe i ich charakterystyki
7.2.1. Ogólna charakterystyka ogniw paliwowych
7.2.2. Istota działania ogniwa paliwowego
7.2.3. Bilans energii dla ogniwa
7.2.4. Siła elektromotoryczna ogniwa
7.2.5. Ogólna charakterystyka strat potencjału w rzeczywistym ogniwie
7.2.6. Ogólna charakterystyka technologiczna stosowanych ogniw (instalacji) paliwowych
7.3. Instalacje energetyczne z ogniwami paliwowymi
7.3.1. Skojarzona produkcja elektryczności i ciepła
7.3.2. Integracja ogniwa paliwowego z turbiną gazową
7.4. Charakterystyki modułów pracujących w instalacjach wytwarzania i wykorzystania wodoru zintegrowanych z OZE
7.4.1. Analityczny opis promieniowania słonecznego
7.4.2. Charakterystyki ogniw fotowoltaicznych
7.4.3. Turbiny wiatrowe
7.4.4. Model baterii
7.4.5. Model zbiornika wodoru
7.4.6. Model sprężarki
7.5. Integracja układów elektrolitycznego wytwarzania wodoru
z układami energii napędowej różnej postaci
7.5.1. Bezpośrednie połączenie paneli ogniw fotowoltaicznych
i elektrolizerów
7.5.2. Układy zawierające wiele modułów
7.6. Spalanie wodoru w turbinach gazowych
7.6.1. Wprowadzenie
7.6.2. Analiza prostej wodorowej instalacji turbiny gazowej
7.6.3. Obiegi złożone
Bibliografia do rozdziału siódmego

Rozdział 8
Wybrane zagadnienia transportu