تحقیق در مورد هیدروژن و سوخت هیدروژنی

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

 

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 

تعداد صفحات: 20


فهرست مطالب :
مقدمه
ویژگیهای سوخت هیدروژنی
فناوریهای تولید هیدروژن
فناوریهای عرضه و ذخیره هیدورژن
فناوریهای مصرف هیدروژن- پیلهای سوختی



مصرف گسترده و کلان انرژی حاصل ازسوختهای فسیلی اگرچه رشد سریع اقتصادی جوامع مدرن صنعتی را به همراه داشته است اما بواسطه نشر آلاینده های حاصل از احتراق و افزایش غلظت گاز کربنیک در اتمسفر  و پیامدهای آن، جهان را با تغییرات برگشت ناپذیر و تهدید آمیزی مواجه ساخته است. افزایش دمای کره زمین، تغییرات آب و هوایی، بالا آمدن سطح آب دریاها و نهایتا تشدید منازعات بین المللی از جمله این پیامدها محسوب می شوند. از دیگر سوی اتمام قریب الوقوع  منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمتها  بیش از  پیش بر اهمیت و لزوم جایگزین سیستم انرژی فعلی تاکید دارد.
مجموعه انرژیهای تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری در سیستم تامین انرژی جهان بعهده می گیرند. این منابع امکان پاسخگویی همزمان به هر دو مشکل اساسی منابع فسیلی را نوید می دهند. انرژیهای تجدید پذیر بویژه برای کشورهای در حال توسعه از جاذبه بیشتری برخوردار است، لذا در برنامه ها و سیاستهای بین المللی از جمله در برنامه های سازمان ملل متحد در  راستای توسعه پایدار جهانی، نقش ویژه ای به منابع تجدید پذیر انرژی محول شده است اما سازگار کردن این منابع انرژی با  سیستم فعلی مصرف انرژی جهانی هنوز با مشکلاتی همراه است که بررسی و حل آنها حجم مهمی از تحقیقات علمی جهان را دردهه های اخیر به خود اختصاص داده است
کارشناسان بر این باور هستند که با جایگزینی انرژیهای پاک بجای انرژیهای پاک بجای انرژیهای پاک بجای انرژیهای حاصل از سوختهای فسیلی می توان از میزان آلودگیهای زیست محیطی کاست. از خطرات ناشی از جلوگیری به عمل آورد.

سوخت هیدروژن

سوخت هیدروژن 

امروزه گاز هیدروژن برای استفاده در موتورهای احتراقی و وسایل نقلیه الکتریکی باتری‌دار مورد بررسی قرار گرفته است. هیدروژن در دما و فشار طبیعی، یک گاز است و به این علت، انتقال و ذخیره آن از سوخت های مایع دیگر،دشوارتر است. سامانه ‌هایی که برای ذخیره هیدروژن توسعه یافته‌اند، عبارتند از:

هیدروژن فشرده، هیدروژن مایع و پیوند شیمیایی میان هیدروژن و یک ماده ذخیره (برای مثال، هیدرید فلزات).

با این که تاکنون هیچ سامانه حمل و نقل و توزیع مناسبی برای هیدروژن وجود نداشته، اما توانایی تولید این سوخت از مجموعه متنوعی از منابع و خصوصیت پاک سوز بودن آن، هیدروژن را به سوخت جانشین مناسبی تبدیل کرده است.

هیدروژن یکی از ساده‌ترین و سبک‌ترین سوخت های گازی است که در فشار اتمسفری و دمای جوی حالت گاز دارد. سوخت هیدروژن همان گاز خالص هیدروژن نیست، بلکه مقدار کمی اکسیژن و دیگر مواد را نیز با خود دارد.

منابع تولید سوخت هیدروژن شامل گاز طبیعی ، زغال سنگ ، بنزین و الکل متیلیک هستند. فرآیند فتوسنتز در باکتری ها یا جلبک ها و یا شکافتن آب به دو عنصر هیدروژن و اکسیژن به کمک جریان الکتریسیته یا نور مستقیم خورشید از آب، روش های دیگری برای تولید هیدروژن هستند. در صنعت و آزمایشگاه های شیمی، تولید هیدروژن به طور معمول با استفاده از دو روش شدنی است:

 1- الکترولیز

 2- تولید گاز مصنوعی از بازسازی بخار یا اکسیداسیون ناقص

در روش الکترولیز با استفاده از انرژی الکتریکی، مولکول‌های آب به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌شوند. انرژی الکتریکی را می‌توان از هر منبع تولید الکتریسیته که شامل سوخت های تجدید پذیر نیز می‌شوند، به دست آورد.

وزارت نیروی آمریکا به این نتیجه رسیده است که استفاده از روش الکترولیز برای تولید مقادیر زیاد هیدروژن در آینده مناسب نخواهد بود.

روش دیگر برای تولید گاز مصنوعی، بازسازی بخار گاز طبیعی است. در این روش، می‌توان از هیدروکربن‌های دیگر نیز به عنوان ذخایر تامین مواد استفاده کرد.

برای نمونه، می‌توان زغال سنگ و دیگر مواد آلی (بیوماس) را به حالت گازی درآورد و آن را در فرآیند بازسازی بخار برای تولید هیدروژن به کار برد. از طرفی چون هیدروکربن های فسیلی محدود و رو به اتمام هستند، پس بهتر است دید خود را به سمت استفاده از منابع تجدید شونده معطوف کنیم.

تعداد صفحات: 8

پایانامه در مورد خودروهای آینده

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)


تعداد صفحه:115

پیشرفت تکنولوژی در مسیر صدساله تاریخ صنعت خودروسازی باعث شده است هر ساله شاهد تولید اتوموبیل هایی با کیفیت بهتر و مصرف پائین تر سوخت باشیم، اما در تمام این سال ها، دغدغه تأمین سوخت و انرژی های جایگزین برای اتومبیل ها همواره شرکت های معتبر خودروسازی را به خود مشغول ساخته است. این روزها در مورد تولید اتومبیل های دوگانه سوز یا هیبریدی مطالبی شنیده می شود، اتومبیل های الکتریکی از ایده به واقعیت رسیده اند و حتی روش های منحصربه فردی جهت رانش اتومبیل ها ابداع شده است؛ اما هنوز هیچ کدام، از نظر صرفه اقتصادی و کاربری آسان به پای سوخت های فسیلی مانند بنزین و گازوئیل نمی رسند. با این حال ملاحظاتی همچون مشکلات زیست محیطی به وجود آمده در ابعاد کلان از یک سو و تنگناهای مربوط به کاهش ذخایر سوخت های فسیلی از سوی دیگر، باعث شده است تا جهت گیری به سمت انرژی های جایگزینی روند جدی تری به خود بگیرد.
در سال های گذشته سوخت ها و انرژی های جایگزین متعددی برای خودروها معرفی شده است که حتی بعضی از این روش ها تا مرز تولید صنعتی هم پیش رفته و نیز بعضی از این روش ها به تولید انبوه دست یافته است. در این مقاله قصد بررسی این راهکارها را داریم تا به روش های جایگزین برای سوخت های فسیلی دست یابیم.

تحقیق درباره سوخت هیدروژن

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

 

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 

تعداد صفحه:3

فهرست و توضیحات:

سوخت هیدروژن

عنصر طبیعت محسوب می شود بنابراین دانشمندان در تلاش اند تا راهی بیابند که بتوان از هیدروژن به عنوان سوخت در خودروها استفاده کرد.

آزمایشات انجام گرفته در ایستگاه فضایی بین المللی می تواند حرکت به سوی اقتصاد مبتنی بر هیدروژن را تسریع کند. تصور کنید برای سوخت گیری خودروتان به سمت جایگاه سوخت رسانی حرکت می کنید، دهانه لوله سوخت رسانی را وارد مخزن سوخت خودرو می کنید، اما سوختی که مصرف می کنید، از نوع سوخت های متداول نیست بلکه هیدروژن است. هیدروژن گازی بی رنگ و بی بو است که از سوختن آن فقط بخار آب حاصل می شود که سریع و بدون هیچ خطری توسط محیط اطراف جذب می شود. یک کیلوگرم از هیدروژن تقریباً سه برابر همین میزان بنزین انرژی آزاد می کند.

و این در حالی است که هیدروژن فراوان ترین عنصر طبیعت محسوب می شود! پس جای تعجب نیست که چرا دانشمندان در تلاش اند تا راهی بیابند که بتوان از هیدروژن به عنوان سوخت در خودروها استفاده کنند. ال ساکو مدیر مرکز تولید مواد پیشرفته تحت جاذبه ضعیف (CAMMP) در دانشگاه نورسسترون بوستون که زیر نظر ناسا مشغول فعالیت است در این زمینه می گوید: «ده ها شرکت از جمله بزرگ ترین شرکت های سازنده خودرو، موتورهایی را طراحی کرده اند که از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می کند. این موتورها بسیار شبیه به موتورهای احتراق داخلی هستند که ما امروزه به طور گسترده ای از آنها استفاده می کنیم. سلول های سوختی - یکی دیگر از منابع ممکن برای تولید نیرو در خودروها - نیز از هیدروژن استفاده می کنند. برای آنکه استفاده از این فناوری ها در زندگی روزمره ممکن شود، لازم است دانشمندان راهی برای ذخیره سازی و انتقال ایمن هیدروژن بیابند که از لحاظ هزینه به صرفه بوده و با هزینه های استفاده از بنزین قابل مقایسه باشد.»

اما انجام این کار چندان هم آسان نیست. گاز هیدروژن سبک و فرار است. مولکول های کوچک H2 از طریق روزنه ها و شکاف ها و همچنین از طریق بست ها و شیرها بسیار سریع نشت می کنند و هنگامی که از این طریق خارج شدند خیلی زود تبخیر می شوند. هیدروژن چهار برابر سریع تر از متان و ده برابر سریع تر از بخارهای بنزین نفوذ می کند. این مسئله در مورد حفظ ایمنی دستگاه از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است چرا که قطرات هیدروژن بسیار سریع تبخیر شده و در محیط پراکنده می شوند و می توانند ایمنی سیستم را به خطر اندازند. این مسئله می تواند برای هر کسی که می خواهد گاز هیدروژن را ذخیره کند، دردسرساز شود. هر چند که هیدروژن مایع بسیار متراکم است و ذخیره سازی آن آسان به نظر می رسد، اما در عین حال ذخیره کردن آن می تواند مشکلاتی را نیز به همراه داشته باشد. هیدروژن حدوداً در دمای 20 درجه کلوین (253 درجه سانتی گراد) مایع می شود. نگهداری از یک مخزن پر از هیدروژن مایع نیازمند استفاده از یک سیستم خنک کننده جانبی سنگین است، فعلاً استفاده از این سیستم ها در خودروهای مسافربری معمولی مقدور نیست. هیدروژن مایع چنان سرد است که حتی می تواند باعث منجمد شدن هوا نیز شود.

این امر می تواند به مسدود شدن شیرها و اتصالات منجر شود که افزایش ناخواسته فشار را به همراه دارد. البته ممکن است گفته شود برای مقابله با انجماد هوا از سیستم های عایق کاری استفاده شود، اما این کار نیز مشکلاتی را در پی دارد که از جمله آنها می توان به افزایش وزن سیستم ذخیره سازی سوخت اشاره کرد. با این تفاسیر چگونه می توان بر مشکلات پیش رو غلبه کرد؟ ساده است: چند قطعه سنگ را در داخل مخزن سوخت قرا دهید. البته در این مورد نمی توان از سنگ های معمولی استفاده کرد بلکه باید از سنگ های ویژه ای که زئولیت (Zeolite) نام دارند استفاده کرد. ساکو در تشریح خواص این سنگ ها می گوید: «زئولیت ها موادی از جنس سنگ هستندکه بسیار متخلخلند و به همین دلیل می توانند به عنوان اسفنج های مولکولی عمل کنند. زئولیت ها در شکل کریستالی خود به صورت شبکه گسترده ای از حفره ها و شکاف های به هم پیوسته در نظر گرفته می شوند که بسیار شبیه کندوی زنبور عسل است. یک مخزن سوخت که در ساختار آن از این موارد کریستالی استفاده شده است، می تواند گاز هیدروژن را «در حالت شبه مایع و بدون نیاز به سیستم های خنک کننده سنگین» به دام انداخته و در خود ذخیره کند. ساکو و همکارانش در نظر دارند، با استفاده از کمک های برنامه توسعه تولیدات فضایی ناسا که در مرکز پروازهای فضایی مارشال مستقر است، ایده استفاده از زئولیت ها در مخزن سوخت را عملی سازند. نام زئولیت از کلمات یونانی «Zeo » به معنای جوشیدن و «lithos » به معنای جوشیدن مشتق شده است و معنای تحت اللفظی آن «سنگی که می جوشد» است. این نام را به این دلیل به این سنگ ها اطلاق می کنند که هنگامی که تحت تاثیر حرارت قرار می گیرند، محتویات خود را خارج می کنند. ساکو طرز کار مخزن های سوخت زئولیت دار که در دما کنترل می شود را این گونه شرح می دهد: «در ابتدا باید مقداری یون های با بار منفی را به این زئولیت ها بیافزاییم. این یون ها مثل تشتک عمل می کنند، درست مثل درپوش دوات؛ و بدین ترتیب حفره های موجود در شبکه کریستالی را مسدود می کنند. می توان با حرارت دادن زئولیت به میزان بسیار جزیی یون ها را از مقابل این حفره ها به کناری راند. می توان زئولیت ها را از هیدروژن انباشته کرد و سپس دمای آن را به حالت عادی برگرداند، با این کار یون ها به جای قبلی خود برمی گردند و مانع خروج محتویات حفره ها می شوند

انیمیشن سوختن هیدروژن

انیمیشن زیبای سوختن هیدروژن و تشکیل آب