Журнальчик газотурбинные технологии — другое возобновляемое экологически незапятнанное моторное горючее на азотно-водородной базе

Задачи обычного нефтяного горючего стимулируют поиск кандидатуры. Одним из вероятных путей является применение горючего на базе азотно-водородных компонент, производимых хим индустрией в огромных объемах в качестве удобрений. Азотное горючее обладает рядом преимуществ по сопоставлению с обычным нефтяным.

Когда рассматриваются вопросы объемов добычи нефти, природного газа и других ископаемых топлив, нередко ссылаются на «пирамиду Хабберта» — график зависимости добываемых объемов от времени, который представляет собой кривую в форме пика: она поднима ется, потом, достигнув максимума, полого сходит на нет. На данный момент мы находимся на участке, практически вертикально идущем ввысь. Но чем выше пик, тем круче график падает вниз. «Пирамида Хабберта» пару раз уточнялась, но в принципе остается верной и на данный момент. Момент перелома кривой от подъема к падению подразумевается около 2025 года. Время исчерпания главных припасов вседоступной нефти оценивается приблизительно в 40 лет, природ ного газа — чуток больше 60 лет. Эти числа реально могут корректироваться, но эпоха дешевенькой нефти уже завершилась. Потому прогнозы большинства профессионалов о природных припасах ископаемых топлив сейчас находятся в спектре от «проблематично» до «катастрофично».

Принципиальным фактором возобновляемых носителей энергии является возможность использования их в качестве моторного горючего в газотурбинных и поршневых движках внутреннего сгорания. Так, заменителем бензина является биоэтанол, получаемый способом дрожжевого сбраживания сахаро— либо крахмалосодержащего растительного сырья. Например в США для получения биоэтанола исполь зуют кукурузу, в Бразилии — сладкий тростник, в Канаде — пшеницу. Заменителем дизельного и газотурбинного горючего является биодизель, в качестве которого употребляются растительные масла в чистом виде либо в виде метилового (этилового) эфира, более удовлетворяющего требованиям к дизельному горючему. В странах Европы делается более 2 млн тонн биодизеля, в главном из рапса. В тропических странах для этих целей употребляется пальмовое масло.

Как видно, биоэтанол и биодизель (биотопливо) создают из пищевого сырья. Это приводит к конфликту «топливо либо продукты питания», также к изъятию злачных земель для производства горючего. Не считая того, ряд профессионалов считают, что реальный объем замещения нефтяного горючего биотопливом не превзойдет 10%, что подтверждается практикой.

дним из вероятных вариантов возобновляемого экологически незапятнанного моторного горючего может быть горючее на азотно–водородной базе. А именно, это аммиачная селитра NH4NO3 — окислитель и карбамид (мочевина CO(NH2)2 — малокалорийное горючее вещество, которые выполняются на хим заводах десятками миллионов тонн в год в качестве удобрений. Эти вещества образуют консистенции, легкорастворимые в воде и спиртах, что наращивает технологичность их использования. Более того, индустрия производит аква раствор консистенций этих веществ, так именуемый раствор КАС. Он непожароопасен, невзрывоопасен, нетоксичен (4–й класс угрозы — малотоксичное вещество). Их концентрированные смеси поблизости стехиометрической пропорции (80% аммиачной селитры и 20% карбамида) в критериях завышенной температуры (более 300 °С) под давлением в присутствии катализаторов реагируют экзотермически с высочайшим газообразованием. По энерго– и газовыделению отмеченная композиция веществ в обозначенных выше критериях близка к пироксилиновому пороху.

Как видно из формул, в аммиачной селитре и карбамиде содержится водород, кислород, углерод и азот, последний является связывающим элементом в обоих субстанциях. При термолизе связи частей распадаются, водород окисляется кислородом, в маленьком количестве появляется также углекислый газ. Азот, выполнив функцию связывающего элемента, выделяется в молекулярном виде:

3NH4NO3 + CO(NH2)2 = CO2 + 4N2 + 8H2O

Содержание горючего водорода в таковой топливной консистенции в связанном виде эквивалентно равному объему криогенного водорода, но не просит ни высочайшего давления, ни сверхнизких температур. Не считая того, в этом же объеме находится кислород, нужный для сгорания водорода. Часть энергии выделяется от сгорания углерода. Энергетический эффект реакции окисления водорода кислородом составляет 80–90% от общего энерговыделения. По этому признаку внедрение отмеченных азотных соединений в качестве горючего можно считать разновидностью водородной энергетики.

В итоге реакции термолиза 1 кг равновесной по кислороду водянистой консистенции аммиачной селитры (55–80%), карбамида (15–20%) и воды (10–20%) выделяется 990 л парогаза с температурой до 2 000 °С (H2O — 51%, N2 — 35%, CO2 — 14%) и до 850 ккал тепла. Продукты реакции азотного горючего представляют собой водяной пар, молекулярный азот и углекислый газ, т.е. не содержат ядовитых компонент. Выделение углекислого газа на единицу энергии при всем этом значительно меньше, чем при использовании нефтяного горючего, потому что в начальных субстанциях маленькое содержание углерода. Как следует, выброс парни- ковых газов и воздействие азотного горючего на изменение климата будут малы. Создание и внедрение азотного горючего стопроцентно соответствует циклу круговорота азота в природных критериях.

Финансовая оценка по действующим мировым ценам указывает, что уже сейчас азотное горючее конкурентоспособно: цена единицы механической энергии обходится в 2–3 раза дешевле по сопоставлению с обыденным вариантом использования светлых нефтепродуктов.

Огромным преимуществом азотного горючего будет то, что оно комбинируется из производимых индустрией в большенном объеме товаров фиксации атмосферного азота. Тут уместно отметить, что в Европе достижение нормативов «Евро–4» и «Евро–5» на автотранспорте обеспечивается инжекцией раствора карбамида в отработавшие газы движков. Потому работа в этом направлении в промышленно продвинутых странах с высочайшей степенью автомобилизации требуется при любом сценарии увеличения экологичности авто транспорта.

Проведены 1-ые опыты внедрения смесей азотного горючего на макетном образчике установки, генерирующей продукты реакции с высочайшими параметрами. Опыты имели положительные результаты, и в текущее время идет отработка технологического оборудования для спец варианта промышленного использования азотного горючего.

Итак, азотное горючее позволяет получать механическую энергию как в поршневых, так и в газотурбинных движках, оно дешевле нефтяного, не небезопасно для человека, а отработавшие газы не содержат ядовитых веществ.

Сейчас синтез азотных соединений делается за счет конверсии природного газа. Хотя это непищевое сырье, но оно невозобновляемое. Имеется вариант решения и этой задачи. Для синтеза азотного горючего нужно получить первичную фиксацию азота в виде его соединения с водородом — аммиака NH3, также с кислородом — оксидов азота NOx. В текущее время методом электролиза воды получают водород, мембранные технологии обеспечивают разделение воздуха на азот и кислород, в итоге имеется возможность синтеза аммиака из водорода и азота. Имеются также технологии «сжигания воздуха» для получения окислов азота, преобразуемых дальше в азотную кислоту, нужную для производства аммиачной селитры. Потому, если использовать электроэнергию, полученную на гидро- и ветряных электрических станциях, больших фотопреобразовательных установках, также при использовании в качестве источника диоксида углерода возобновляемого сырья (древесной породы либо травы злаковых культур), создание азотного горючего будет на сто процентов на базе возобновляемых источников энергии. Более того, многие процессы синтеза азотного горючего проходят с выделением термический энергии, что позволяет ее утилизировать и уменьшить потребление электроэнергии от наружных источников энергии, создавая всеохватывающие энерготехнологические производства.

Таким макаром, существует разработка, потенциально позволяющая создавать моторное горючее на азотной базе. Такое горючее представляет кандидатуру нефтяному, является возобновляемым энергоэлементом, также обладает экологической чистотой. Азот дает возможность получения технологичного водянистого горючего, содержащего как водород, так и кислород, с возможностью довести эти элементы до мотора и за счет их окисления получить энергию при высочайшей эффективности процесса и низкой цены.

Разработка обусловлена на теоретическом уровне, испытана в лабораторных критериях и на макетной установке промышленного масштаба. Результаты испытаний положительные.

Итак, кандидатурой нефти может служить азотное горючее. Что для этого необходимо? Развивать азотную индустрия, сначала на базе возобновляемых источников энергии, создавать ветвь синтеза азотных топлив, улучшать двигателестроение для обеспечения работы движков на азотном горючем и в целом осваивать азотную энергетику так же, как население земли осваивало энергию падающей воды и ветра в стародавние времена, паровую технику (XVIII–XIX вв.), ДВС (XIX век), атомную энергию (ХХ век). XXI век может стать веком возникновения и утверждения азотно–водородной энергетики.

Литература
1. Юлина И.В., Трунин А.С., Макаров А.Ф. Физико-химический подход к дилемме других экологически незапятнанных топлив//Вестник КазНУ, серия хим, Казахстан, Алматы, 2007, № 3. C. 25—32.
2. Некрасов В.Г., Макаров А.Ф. Нитратные консистенции как другой возобновляемый экологически незапятнанный энергоэлемент//Сибирский промышленник, Наша родина, Новосибирск, 2007, № 2. C. 10—11.
3. Некрасов В.Г., Макаров А.Ф. Пороховой движок//Другая энергетика и экология. Наша родина, Саров, 2007, № 3. C. 74—80.
4. Макаров А.Ф., Некрасов В.Г. «Жидкий порох» — возобновляемое и экологически незапятнанное горючее// Техномир, Наша родина, Санкт-Петербург, 2007, № 1. C. 10—16.
5. Некрасов В.Г., Макаров А.Ф. Азот — неприятель либо друг?//Экология и общество, Казахстан, Алматы, 2007, № 3. C. 4—9.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв