"Wodór jako paliwo"

Spis treści

Wstęp 7

Skróty i akronimy 9

ROZDZIAŁ 1. Nośniki energii i paliwa konwencjonalne 13

1.1. Pierwotne nośniki energii 13

1.2. Rodzaje paliw stosowanych w komunikacji 16

1.2.1. Gaz płynny (LPG) 17

1.2.2. Benzyna silnikowa 18

1.2.3. Paliwa lotnicze ? turbinowe 21

1.2.4. Oleje napędowe 23

1.2.5. Paliwa żeglugowe 27

ROZDZIAŁ 2. Wpływ użytkowania paliw na środowisko 29

2.1. Zużycie paliw silnikowych 29

2.2. Skutki ekologiczne wzrostu zużycia paliw 32

2.2.1. Emisja ditlenku węgla 32

2.2.2. Emisja toksycznych składników spalin samochodowych 34

2.2.3. Programy ekologiczne ograniczające oddziaływanie paliw na środowisko 37

ROZDZIAŁ 3. Właściwości wodoru 41

3.1. Wstęp 41

3.2. Charakterystyka ogólna wodoru 43

3.3. Właściwości fizyczne i termodynamiczne wodoru 44

3.4. Właściwości technologiczne wodoru 45

3.5. Właściwości chemiczne wodoru 47

ROZDZIAŁ 4. Metody otrzymywania wodoru 50

4.1. Wstęp 50

4.2. Przemysłowe metody otrzymywania wodoru 50

4.2.1. Reforming parowy metanu 51

4.2.2. Częściowe utlenianie pozostałości rafineryjnych 54

4.2.3. Odzysk wodoru z gazów rafineryjnych 55

4.2.4. Elektroliza wody 57

4.3. Perspektywiczne metody otrzymywania wodoru 58

4.2.5. Zgazowanie węgla 58

4.2.6. Efektywność wytwarzania wodoru 58

4.3.1. Uwarunkowanie ogólne 58

4.3.2. Termoliza węglowodorów 60

4.3.3. Termochemiczny rozkład siarkowodoru 63

4.3.4. Termochemiczny cykl UT-3 66

4.3.5. Cykl termochemiczny I-S 68

4.3.6. Biologiczne metody otrzymywania wodoru 70

4.3.7. Wytwarzanie wodoru z biomasy 72

4.3.8. Perspektywy otrzymywania wodoru z hydratów metanu 75

ROZDZIAŁ 5. Magazynowanie wodoru 80

5.1. Podstawy teoretyczne 80

5.2. Metody magazynowania wodoru 82

5.2.1. Zbiorniki ciśnieniowe wodoru gazowego 82

5.2.2. Zbiorniki ciekłego wodoru 83

5.2.3. Wodorki metali 86

5.2.4. Materiały węglowe 88

5.2.5. Chemiczne magazynowanie wodoru 89

ROZDZIAŁ 6. Ogniwa paliwowe 93

6.1. Podstawy teoretyczne 94

6.2. Systemy funkcjonalne ogniw paliwowych 97

6.2.1. Jak funkcjonują ogniwa paliwowe? 97

6.2.2. Rodzaje systemów i ich funkcje 98

6.2.3. Części składowe ogniw paliwowych 99

6.3. Rodzaje ogniw paliwowych 101

6.3.1. Ogniwa z protonowymienną membraną polimerową (PEMFC) 101

6.3.2. Ogniwa z elektrolitem alkalicznym (AFC) 104

6.3.3. Ogniwa z kwasem fosforowym jako elektrolitem (PAFC) 107

6.3.4. Ogniwa ze stopionymi węglanami (MCFC) 108

6.3.5. Ogniwa ze stałymi tlenkami (SOFC) 110

6.4. Parametry charakteryzujące ogniwa paliwowe 113

6.4.1. Podstawowe reakcje elektrochemiczne 113

6.4.2. Podstawowe warunki pracy ogniw paliwowych 113

6.4.3. Zalety użytkowe ogniw paliwowych 114

ROZDZIAŁ 7. Zasilanie ogniw paliwowych 117

7.1. Bezpośrednie zasilanie ogniw paliwowych metanolem (DMFC) 117

7.2. Wytwarzanie wodoru w samochodzie przez konwersję paliw lekkich 119

7.2.1. Uwagi ogólne 119

7.2.2. Konwersja metanolu 121

7.2.3. Reforming parowy etanolu 122

7.2.4. Konwersja gazu ziemnego do wodoru 123

7.2.5. Konwersja węglowodorów wielowęglowych do wodoru 126

ROZDZIAŁ 8. Wodór jako paliwo silnikowe 127

8.1. Zasady funkcjonowania silnika z zapłonem iskrowym 127

8.2. Wodór jako samodzielne paliwo do silników z zapłonem iskrowym 129

8.2.1. Podstawy teoretyczne 129

8.2.2. Charakterystyka procesu spalania wodoru 130

8.3. Współspalanie wodoru z paliwami węglowodorowymi w silnikach z zapłonem iskrowym 133

8.3.1. Podstawy teoretyczne współspalania wodoru 133

8.3.2. Współspalanie wodoru z gazem ziemnym (metanem) 134

8.3.3. Współspalanie wodoru z LPG lub benzyną 137

8.4. Spalanie wodoru w silnikach z zapłonem samoczynnym 139

8.5. Inne możliwości spalania wodoru 142

8.5.1. Współspalanie wodoru w turbinach gazowych 142

8.5.2. Zastosowanie wodoru w autobusach miejskich 144

ROZDZIAŁ 9. Infrastruktura użytkowania wodoru 145

9.1. Magazynowanie wodoru w pojeździe 145

9.1.1. Wodór ciekły 146

9.1.2. Wodór sprężony 146

9.1.3. Wodorki metali 147

9.2. Infrastruktura wytwarzania wodoru 148

9.2.1. Produkcja scentralizowana 148

9.2.2. Wytwarzanie wodoru w samochodzie 148

9.2.3. Wytwarzanie wodoru w lokalnych stacjach paliw 149

9.3. Przesyłanie wodoru 151

9.3.1. Uwarunkowania ogólne 151

9.3.2. Transport rurociągowy 152

9.3.3. Transport kołowy 153

9.3.4. Inne formy transportu wodoru 154

ROZDZIAŁ 10. Zasady bezpiecznego użytkowania wodoru 155

10.1. Zalety wodoru jako paliwa 155

10.2. Istotniejsze elementy bezpiecznego użytkowania wodoru 156

10.3. Właściwości wodoru związane ze spalaniem 156

10.3.1. Istotniejsze dane liczbowe 156

10.3.2. Skłonność wodoru do wycieków 157

10.3.3. Zapalność i zapłon mieszanin wodorowych 158

10.3.4. Temperatura samozapłonu 160

10.3.5. Spalanie wodoru 160

10.4. Źródła zapłonu wodoru 162

10.3.6. Oddziaływanie fizjologiczne incydentów z wodorem 162

10.5. Przyczyny pożarów instalacji wodorowych w przemyśle 163

10.6. Wodór a katastrofa sterowca ?Hindenburg? 164

Literatura 165

Skorowidz 172