PIME 13 | Quizlet

Zalety wodoru

-neutralny wpływ na środowisko

-brak toksycznych produktów spalania

-wysoka wartość opałowa 120 MJ/kg

Wady wodoru

-mała gęstość, 1kg zajmuje 11m3 (trzeba duzo miejsca by go zmagazynowac)

-dyfuzja przez stal, tworzywa

-gwałtowna reakcja z tlenem

metody magazynowania wodoru rodzaje kategorii

Fizyczne i chemiczne (materiałowe)

fizyczne metody magazynowania

-Sprężanie

-Skraplanie

te metody można ze sobą połączyć

Sprężanie

-najczęściej stosowane,

-duży nakład energii na kompresję,

-ciśnienie zależne od kierunku zastosowania wodoru,

-wysokie ciśnienia nawet 700-800 bar

skraplanie

-pozwala na dużą gęstość energii,

-bardzo kosztowne

-wymaga mega niskich temperatur (20K),

-duże straty z odparowania

chemiczne metody magazynowania

-Chemisorpcja

-Adsorpcja (fizysorpcja)

chemisorpcja

magazynowanie w postaci wodorków metali, ciekłych wodorków organicznych LOH, wodorków binarnych.

Stabilne wodorki tworzą metale min. Sc, Ti, V, Cr, La.

adsorpcja

wiązanie cząsteczek wodoru na powierzchni materiałów porowatych (np wegle aktywne, sita molekularne), przez siły van der Waalsa.

Aby zwiększyć energie wiązania, trzeba aktywować cząsteczki H2; polaryzacja wiązania między atomami wodoru i jego wydłużenia.

porowate materiały do magazynowania wodoru

wegle aktywne, nanorurki weglowe, nanowłókna, aerożele węglowe, sita molekularne

Węgle aktywne jako adsorbenty

-niski koszt wytwarzania

-Bardzo silnie rozwinięta powierzchnia właściwa (3000 m2/g)

-najbardziej obiecujące materiały do magazynowania

-adsorpcja jest w tym przypadku odwracalna

Rodzaje struktur porowatych (np. węgla aktywnego)

1. mikropory

2. mezopory

3. makropory

mikropory

(< 2nm); decydują o pojemności adsorpcyjnej, objętościowe zapełnianie

im mniejsza objętość właściwa tym większa powierzchnia, a one maja małą wiec super

mezopory

(2-50nm); pory przejściowe, rola transportowa, kondensacja kapilarna

makropory

(> 50nm); w sumie nie maja duzego znaczenia lol, doprowadzaja gaz do wnetrza materiału

Etapy produkcji węgla aktywnego

Surowiec → Karbonizacja → Aktywacja → Przemywanie → Suszenie

Karbonizacja

wygrzewanie bez dostępu powietrza aby zwiększyć uwęglenie

aktywacja ogólnie

fizyczna i chemiczna; rozwijanie struktury porowatej karbonizatu, zależna od warunków i czynników

aktywacja fizyczna

zgazowanie karbonizatu czymś utleniającym (CO2, para wodna) w temp. 800-900 stopni

aktywacja chemiczna

reakcja surowca z odczynnikami (H3PO4, KOH, NaOH) w temp. 400-900 stopni

Pozwala na najwyższe powierzchnie właściwe

w aktywacji chemicznej najczesciej uzywamy

H3PO4 , surowce to np torf, 400-500 stopni

Ćwiczenie na zajęciach

1. Aparatura Sieverta → pomiar wysokociśnieniowej sorpcji wodoru

2. Aparat NOVA2200 → wyznaczenie parametrów struktury porowatej (adsorpcja N2 w 77K), czyli powierzchni właściwej Sbet i objętości mikroporów Vdr

Kroki w aparaturze Sieverta

- odgazowanie w 300 stopniach w próżni; 2h

-ochłodzenie do temp pokojowej, pomiar w niskiej temperaturze (ciekły azot, program komputerowy)

-wyznaczenie zaadsorbowanego H2 przy 0,1 MPa i 4MPa

kroki w NOVA2200

-odgazowanie przez noc (mniej roboty hihi)

-ochłodzenie próbki do temp. pokojowej, zanużenie w ciekłym azocie

-wyznaczenie parametrów struktury

Grawimetryczna pojemność maagzynowania

Stosunek masy wodoru do masy całego ukłądu (cel; 6,5% mas)

Energia oddziaływania H2 z węglem

4-5 kJ/mol

Wciąż się uczę (26)

Pojęcia, których już się uczysz. Tak trzymaj!