Badania zbiorników adsorpcyjnych przeznaczonych do magazynowania wodoru przy wykorzystaniu systemu stabilizacji temperatury

• Autorzy: Kotowicz Janusz , Walewska Aleksandra , Jurczyk Michał

Warianty tytułu

EN

Research of adsorption tanks designed for hydrogen storage using a temperature stabilization system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wraz ze wzrostem zainteresowania wodorem oraz ze względu na jego duże zapotrzebowanie w wielu gałęziach gospodarki prowadzone są liczne badania naukowe dotyczące metod oraz technologii wytwarzania wodoru. Zwiększona skala produkcji H2 wpływa na konieczność opracowania nowych rozwiązań pozwalających na bezpieczne i efektywne magazynowanie wodoru. Ze względu na właściwości fizyczne wodoru, sam proces jego magazynowania jest kłopotliwy, dlatego najczęściej przechowywany jest on pod postacią skroploną, sprężoną do wysokiego ciśnienia. Stosunkowo nowe rozwiązania wodoru oparte jest na wykorzystaniu w tym celu wodorków metali oraz zbiorników z powłokami adsorbującymi. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych dla dwóch zbiorników adsorpcyjnych o pojemności znamionowej wynoszącej 800 dm3 n. Badania były prowadzone dla dwóch temperatur wynoszących odpowiednio 20 °C i 10 °C. Temperatura zbiornika wodoru była stabilizowana za pomocą systemu kąpieli wodnej. Krótszy czas ładowania zbiornika został osiągnięty dla niższej temperatury.

EN

Along with the growing interest in hydrogen and due to its great demand in many branches of the economy, numerous scientific research is carried out on the methods and technologies of hydrogen production. The increased scale of H2 production makes it necessary to develop new solutions for safe and effective hydrogen storage. Due to the physical properties of hydrogen, the very process of its storage is troublesome, therefore it is most often stored in a liquefied form, compressed to high pressure. Relatively new hydrogen solutions are based on the use of metal hydrides and tanks with adsorbent coatings for this purpose. The article presents the results of laboratory tests for two adsorption tanks with a nominal capacity of 800 dm3 n. The research was conducted for two temperatures 20°C and 10°C. The temperature of the hydrogen reservoir was stabilized by a water bath system. Shorter tank loading time was achieved with the lower temperature.

Słowa kluczowe

PL

wodór; odnawialne źródła energii; magazyn energii; zbiorniki adsorpcyjne

EN

hydrogen; renewable energy sources; energy storage; adsorption tanks

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 1
• Strony: 62--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kotowicz Janusz

• Politechnika Śląska w Gliwicach

autor

Walewska Aleksandra

• doktorantka w Zespole Miernictwa i Automatyki Procesów Energetycznych w Katedrze Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach

autor

Jurczyk Michał

• Katedra Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej

Bibliografia

• [1] Busque R., Torres R., Grau J., Roda V., Husar A.: Effect of metal hydride properties in hydrogen absorption through 2D-axisymmetric modeling and experimental testing in storage canisters. Dostęp online 8.12.2021 http://www.iri.upc.edu/files/scidoc/1897-Effect-of-metal-hydride-properties-in-hydrogen-absorption-through2D--axisymmetric-modeling-and-experimental-testing-in-storage-canisters.pdf.
• [2] Cavo M., Gadducci E., Rattazzi D., Magistri L.: Dynamic analysis of PEM fuel cells and metal hydrides on a zero-emission ship: A model-based approach. International journal of hydrogen energy 46 (2021) 32630- 32644.
• [3] Ek G., Fjellvågb Ø. S., Vajeestonc P., Armstrongd J., Sahlberga M., Häussermanne U.: Vibrational properties of High Entropy Alloy based metal hydrides probed by inelastic neutron scattering. Journal of Alloys and Compounds 877 (2021) 160320.
• [4] Elberry A.M., Thakur J., Santasalo-Aarnio A., Larmi M.: Large-scale compressed hydrogen storage as part of renewable electricity storage systems. International Journal of Hydrogen Energy 46 (2021) 15671-15690.
• [5] Kotowicz J., Węcel D., Jurczyk M.: Analysis of component operation in power-to-gas-to-power installations. Applied Energy 216 (2018) 45-59.
• [6] Kotowicz J., Węcel D., Brzęczek M.: Analysis of the work of a “renewable” methanol production installation based ON H2 from electrolysis and CO2 from power plants. Energy Volume 221, 15 April 2021, 119538. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119538.
• [7] Kotowicz J., Bartela Ł., Węcel D., Dubiel K.: Hydrogen generator characteristics for storage of renewablygenerated energy. Energy Volume 118, 1 January 2017, Pages 156-171. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.11.148.
• [8] Kotowicz J., Jurczyk M., Węcel D.: The possibilities of cooperation between a hydrogen generator and a wind farm. international journal o f hydrogen energy 46 (2021) 7047-7059.
• [9] Lee H., Shao Y., Lee S., Roh G., Chun K., Kang H.: Analysis and assessment of partial re-liquefaction system for liquefied hydrogen tankers using liquefield natural gas (LNG) and H2 hybrid propulsion. International Journal of Hydrogen Energy 44 (2019) 15056-15071.
• [10] Li Y., Teliz E., Zinola F., Diaz V.: Design of a AB5-metal hydride cylindrical tank for hydrogen storage. International journal of hydrogen energy 4 6 (2021) 33889-33898.
• [11] Longden T., Beck F. J., Jotzo F., Andrews R., Prasad M.: ‘Clean’ hydrogen? – Comparing the emissions and costs of fossil fuel versus renewable electricity based hydrogen. Applied Energy 306 (2022) 118145.
• [12] Sander M., Gehring R., Neumann H., Jordan T.: LIQHYSMES storage unit – Hybrid energy storage concept combining liquefied hydrogen with Superconducting Magnetic Energy Storage. International Journal of Hydrogen Energy 46 (2012) 14300-14306 [13] Schlund D., Schonfisch M.: Analysing the impact of a renewable hydrogen quota on the European electricity and natural gas markets. Applied Energy 304 (2021) 117666.
• [14] Sharma P., Bera T., Semwal K., Badhe R. M., Sharma A., Ramakumar S.S.V., Neogi S.: Theoretical analysis of design of filament wound type 3 coposite cylinder for the storage of compressed hydrogen gas. International Journal od Hydrogen Energy 45 (2020) 25386-25397.
• [15] Sunku prasad J., Muthukumar P.: Experimental investigation on annular metal hydride reactor for medium to large-scale hydrogen storage applications. Journal of Energy Storage 44 (2021) 103473.
• [16] Szymak P: Metody magazynowania wodoru w platformach podowdnych. Logistyka 3/2011.
• [17] Tetuko A. P., Shabani B., Andrews J.: Thermal coupling of PEM fuel cell and metal hydride hydrogen storage using heat pipes. international journal of hydrogen energy 41 (2016) 4264-4277.
• [18] Tiwari S., Sharma P.: Optimization based methodology to design metal hydride reactor for thermal storage application. Journal of Energy Storage 41 (2021) 102845.
• [19] Ye Y., Ding J., Wang W., Yan J.: The storage performance of metal hydride hydrogen storage tanks with reaction heat recovery by phase change materials. Applied Energy, Volume 299, 2021.
• [20] Zhao L., Zhao Q., Zhang J., Zhang S., He G., Zhang M., Su T., Liang X., Huang C., Yan W.: Review on studies of the emptying process of compressed hydrogen tanks. International Journal of Hydrogen Energy 46 (2021) 22552-22573.