Vodíkový autobus. Marián Ďuriš, Pavol Gajdoš, Jakub Leško, Natália Mačová, Tomáš Olejník, Micheala Štofaníková 1.D

Transkript

1 Vodíkový autobus Marián Ďuriš, Pavol Gajdoš, Jakub Leško, Natália Mačová, Tomáš Olejník, Micheala Štofaníková 1.D

2 Čo je to VODÍK? Vodík je dnes veľmi dôležitou chemickou surovinou, ktorá našla uplatnenie v rade syntéz, pri rafináciach a uplatňuje sa i ako palivo. Označuje sa ako palivo 21.storočia, pretože pri jeho spaľovaní nevznikajú žiadne oxidy síry, nevzniká oxid uhličitý, ktoré by znečisťovali atmosféru a prispievali tak ku skleníkovému efektu. Vznik oxidov dusíka pri spaľovaní vodíka vzduchom nie je možné zabrániť, pretože vznikajú oxidáciou vzdušného dusíka pri vysokých teplotách. Produktom spaľovania vodíka je voda, z ktorej sa môže opäť vyrobiť vodík. Vodík ako pohonná hmota sa používa v raketovej technike, v palivových článkoch a skúšajú sa i možnosti pohonu motorových vozidiel či lietadiel. Spalné teplo vodíka je kJ/kg a výhrevnosť je kj/kg.

3 Vodík je možné vyrábať alebo získavať nasledujúcimi spôsobmi: 1. Štiepenie uhľovodíka vodnou parou 2. Parciálna oxidácia uhľovodíka 3. Konverzia vodného plynu 4. Vodík z reformovania benzínu 5. Koksárenský plyn- zdroj vodíka 6. Elektrolýza vody, kyselín, chloridu sodného 7. Rozklad vodnej pary železom 8. Rozklad metanolu 9. Rozklad amoniaku 10. Rozklad vody 11. Moderné procesy pre výrobu vodíka

4 Elektrolýza Najmodernejším spôsobom výroby vodíka je elektrolýza horúcej pary (pri 900 až stupňoch Celzia). Klasickou metódou je elektrolýza vody, kyslého alebo zásaditého vodného roztoku elektrickým prúdom, nevýhodou je však malá účinnosť. Molekuly vody sa na anóde rozkladajú katalytickým účinkom platiny na kyslík, elektróny a jadrá vodíka (protóny), ktoré prechádzajú PEM membránou. Na katóde dochádza k zlučovaniu jadier s elektrónmi za vzniku molekúl vodíka. Vodíkové hospodárstvo Princíp vodíkového hospodárstva je využitie vodíka ako nosič a zásobník energie. Vodík ako zdroj energie pre notebooky Počítačové spoločnosti pripravili palivové články na báze metanolu, ktoré ako zdroj energie sú určené pre vreckové počítače, ale aj ako nabíjačky pre mobilné telefóny a PDA. Taktiež vodík našiel uplatnenie už aj v automobilovom priemysle (autá na vodíkový pohon).

5 Emisie v doprave Emisie z dopravy za rok CO 2 NO x CO SO 2 4,19 mil. ton 53 tis. ton 185 tis. ton 3 tis. ton Vodíkový autobus má nulové emisie, vzniká len H 2 O.

6 Získavanie paliva Rezervy ropy vydržia len 40 rokov, ale vody je oveľa viac a ľahko sa získať z morskej vody. Voda neznečisťuje životné prostredie, ale havárie ropných tankerov spôsobujú obrovské ekologické katastrofy!

7 Myslíte si že je bezpečné prevážať deti na vodíkovej bombe? Vodík tvorí výbušnú zmes s kyslíkom a je taký rýchly, že pri úniku vzniká vysoké teplo, pri ktorom vybuchuje. Niečo také sa stalo so vzducholoďou Hindenburg 6. mája 1937 v ktorej vyhaslo 35 životov, keď vzbĺkol požiar a za pol minúty bola v plameňoch celá loď. Toto nešťastie zapríčinila jediná iskra!

8 Nebolo by lepšie používať iné palivá? Napríklad metán ktorý sa nachádza v zemnom plyne a nie je podľa súčasných poznatkov príliš škodlivý a aj finančne výhodnejší pre spaľovacie motory. Tiež sa prejavuje menším obsahom emisií vo výfukových plynoch. Aj keď zemný plyn predstavuje možné riziko výbuchu, vieme ako ho bezpečne uskladňovať a používať, pričom vodík nie. Môj osobný názor je, že vodík ako palivo by sme mali používať až keď sa nájde spôsob ako ho bezpečne a výhodne skladovať a používať. Ak nie ešte stále máme dve nohy ktorými môžeme ísť pešo.

9 Spaľovanie vodíka v klasických motoroch: Vodík (stlačený alebo skvapalnený) sa spaľuje obdobne ako bežné pohonné hmoty. Pri spaľovaní vodíka vzniká iba neškodná voda a malé množstvo oxidov dusíka. Tento spôsob má v súčasnosti však dve podstatné nevýhody: 1. výroba vodíka je v dnešnej dobe drahá 2. vodík v zmesi so vzduchom je silno výbušný. Proti klasickým akumulátorom elektromotorov majú palivové články pár výhod, predovšetkým: 1. vyšší jazdný dojazd 2. ekologická čistota 3. vyradené palivové články nezaťažujú životné prostredie ťažkými kovmi ako klasické olovené akumulátory.

10 Ceny a zaujímavosti: cena autobusu eur ( Sk). cena paliva je porovnateľná s naftou úprava autobusu okolo eur ( Sk). vodíková čerpacia stanica okolo eur ( Sk). autobus s 20kg tekutého vodíka prejde okolo 300 Km. Náklady na kilometer jazdy sú porovnateľné s naftovými autobusmi, podstatnou výhodou oproti klasickému palivu sú však nulové emisie. Presnejšie - len vodná para.

11 Názory odborníkov: Ulf Bossel (odborník na palivové články): tvrdí, že ekonomika založená na vodíku sa proste nevyplatí. Vo svojom článku argumentuje tým, že extrakcia vodíka je príliš náročná na energiu. Predpokladá sa, že sa objaví ďalšia, pokročilá nová technológia, ktorá výrobu vodíka uľahčí, viacmenej stále to nebude stačiť na to, aby sa to vyplatilo. Navrhuje preto "elektrónovú ekonomiku". Andrew Oswald(ekonóm britskej University of Warwick): Podľa Oswalda by si konverzia každého auta v USA na vodíkovú energiu vyžadovala vybudovanie jedného milióna veterných turbín, alebo tisícky atómových elektrární. Vodík sa vyrába štiepením molekúl vody pomocou elektrickej energie, ktorá zas musí byť nejako vyrobená - ak by to bolo z fosílnych palív, zas by sa len zvýšili emisie oxidu uhličitého do ovzdušia

12 Výhody a nevýhody autobusov poháňaných na vodík Výhody: Nevýhody: vysoká účinnosť energickej transformácie v dôsledku priamej premeny chemickej energie paliva na elektrickú energiu veľmi nízke emisie škodlivín (o niekoľko radov nižšie ako u iných technológii spaľovania fosílnych palív) dlhé periódy medzi občasnými poruchami možnosť použitia množstva plynných palív (po úprave) nehlučný prevoz v dôsledku absencie pohyblivých častí (s výnimkou prídavných zariadení kompresory atď.) citlivosť k niektorým prímesiam v palive,prípadne v okysličovadle vysoké investičné náklady zatiaľ veľmi nízka životnosť s dobou prevádzky klesá účinnosť uloženie potrebného množstva čistého vodíka by vyžadovalo buď nepraktický vysoký tlak plynného vodíka, alebo extrémne nízku teplotu vodíka tekutého

13 Ako pracuje palivový článok? Molekuly umelo vyrobeného vodíka a atmosférického kyslíka sa ocitnú na dvoch stranách membrány palivového článku. Na jej povrchu sa molekuly oboch plynov pod vplyvom katalyzátora štiepia. Protóny vodíka po tom, ako elektróde odovzdali elektrón, prechádzajú membránou k druhej elektróde. Tu sa zlučujú s aniónmi kyslíka na vodu, pričom sa uvoľňuje teplo. Elektróny membrána neprepúšťa vedením sú odvádzané vonkajším elektrickým obvodom a stávajú sa zdrojom elektrickej energie, ktorá poháňa napríklad elektromotor automobilu.

14 Bezpečnosť Samozrejme, že bezpečnosť vodíkových technológii bola testovaná v najnáročnejších skúškach. K bezpečnosti jazdy prispieva aj samotná povaha vodíka: je asi štrnásťkrát ľahší ako vzduch, a tak v prípade akejkoľvek netesnosti v systéme uniká rýchlo nahor a bezpečne sa rozriedi vo vzduchu. Autobusy v sériovej výrobe budú navyše v kritických miestach vybavené senzormi, ktoré pri nepatrnom zvýšení koncentrácie vodíka uzavrú všetky prívody.

15 Chcete sa voziť a pritom šetriť životné prostredie používajte ekoautobus!!! chráni životne prostredie chráni zdravie ľudí znižuje emisie škodlivých plynov v ovzduší využíva vodíkový pohon

16 Ďakujeme za pozornosť! Marián Ďuriš, Pavol Gajdoš, Jakub Leško, Natália Mačová, Tomáš Olejník, Micheala Štofaníková 1.D