Wodór – paliwo przyszłości. Kierunki badań nad wykorzystaniem źródeł surowcowych dla otrzymywania wodoru

Srogi, K.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wodór – paliwo przyszłości. Kierunki badań nad wykorzystaniem źródeł surowcowych dla otrzymywania wodoru

Autorzy

Srogi K.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Hydrogen – the fuel for the future. Directions od studies on the use of source materials for production of hydrogen

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy dokonano przeglądu literaturowego dotyczącego surowców, z których wodór może być produkowany, metod jego wytwarzania i zastosowania w przemyśle chemicznym, energetyce i motoryzacji. Określono zadania w zakresie opanowania nowych, ekologicznych procesów produkcyjnych, w tym także podziemnego zgazowania węgla, zgazowania odpadów tworzyw sztucznych i magazynowania wodoru. Odniesiono się również do możliwości wytwarzania wodoru z biomasy, metanolu czy etanolu. Zaprezentowano także inne możliwości pozyskiwania wodoru, np. z wody (rozkład wody za pomocą światła słonecznego w obecności katalizatorów). Wytwarzanie wodoru z paliw kopalnych prowadzi do emisji ditlenku węgla do atmosfery, będącego przyczyną globalnego ocieplenia. Dlatego też omówiono możliwości podziemnego magazynowania ditlenku węgla emitowanego do atmosfery przez elektrownie i elektrociepłownie. Należy podkreślić, że wymienione metody produkcji wodoru muszą być oceniane, przede wszystkim pod względem emisji CO₂. Bezpiecznym rozwiązaniem wydaje się otrzymywanie wodoru z biomasy.

A literature review was done on hydrogen source materials, its production methods, and applications in chemistry, automotive and power industries. The tasks have been determined with regard to development of new environmentally acceptable hydrogen production processes including underground gasification of coal, gasification of waste polymers and hydrogen storage methods. Attention was also paid to hydrogen production from biomass, methanol or ethanol. Other possibilities of biological processes of hydrogen production, e.g. from water (water decomposition using solar energy and catalysts) are also discussed. Hydrogen production from fossil fuels results in CO₂ emissions to the atmosphere which is a major cause of global warming. Possibilities of underground storage of carbon dioxide. The idea of underground storage of carbon dioxide are discussed which otherwise is emitted by CHP plants to atmospheric air. It should be noted, that aforementioned methods of hydrogen production have to be evaluated, especially from the point of viewpoint CO₂ emissions. Production of hydrogen from biomass seems to be a reasonable solution.

Słowa kluczowe

wodór reforming parowy zgazowanie węgla biomasa tworzyw sztucznych ogniwo paliwowe magazynowanie wodoru

hydrogen steam reforming gasification of coal biomass waste polymers fuel cell hydrogen storage

Wydawca

Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.

Czasopismo

Karbo

Rocznik

2006

Tom

Nr 2

Strony

65--76

Opis fizyczny

Bibliogr. 101 poz., 1 rys., 3 tabl.

Twórcy

autor

Srogi K.

Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze, krystynasrogi@poczta.onet.pl

Bibliografia

1. Lewandowski W.M., Proekologiczne źródła energii odnawialnej. WNT, Warszawa, 2001.
2. Bednarczyk B., Wodór w systemach i procesach przetwarzania węgla. Przegl. Gór., 1997, t. 38, nr 10, s. 1976.
3. Song X., Guo Zh., A new process for synthesis gas by co-gasifying coal and natural gas. Fuel, 2004, t. 85, s. 525.
4. Winter C.-J., The hydrogen energy economy: an address to the World Economic Forum 2004. Int. J. Hydrogen Energy, 2004, t. 29, s. 1095.
5. Bajdor K., Polska Platforma Technologiczna Wodoru i Ogniw Paliwowych. Przem. Chem., 2005, t. 84, nr 11, s. 791.
6. Ściążko M., Zieliński H. (red.). Termochemiczne przetwórstwo węgla i biomasy, IChPW, IGSMiE PAN, Zabrze-Kraków 2003.
7. Grubb M., Vrolijk C., Brack D., The Kyoto protocol. A guide and assessment. Royal Institute of International Affairs, UK, 1999, s. 333.
8. White C.M., Smith D.H., Jones K.L., Goodman A.L., Jikich S.A., LaCount R.B., DuBose S.B., Ozdemir E., Morsi B.I., Schroeder K. T., Sequestration of Carbon Dioxide in Coal with Enhanced Coalbed Methane Recoverys. Energy Fuels, 2005, t. 19, nr 3, s. 659.
9. Marzec A., Dwutlenek węgla. Emisja do atmosfery - wydzielanie z gazów spalinowych - deponowanie w biosferze, podziemnych zbiornikach i w oceanach. Karbo, 2001, nr 4, s. 116.
10. Marzec A., Perspektywy wykorzystania wodoru jako paliwa - korzyści i zagrożenia dla środowiska. Polityka Energ., 2003, t. 6, s. 213.
11. Marzec A., Carbon dioxide emission from fossil fuels. Major components of greenhouse gases. Pol. J. Ap. Chem., 2002, nr 3-4, s. 143.
12. Marzec A., Emisja dwutlenku węgla z paliw kopalnych. Klimatyczne i społeczne konsekwencje. Nafta-Gaz, 2003, nr 4, s. 173.
13. Yuda Y., Hydrogen energy system: production and utilization of hydrogen and future aspects. Dordrecht; Boston, Kluwer Academic Publishers, 1995.
14. Polska Platforma Technologiczna Wodoru i Ogniw Paliwowych. www.kpk.gov.pl/ppt/ppt.html?id=810&sct=2.
15 Kijeński J., Dlaczego wodór?. Przem. Chem., 2005, t. 84, nr 11, s. 799.
16.Kabata-Pendias A., Pendias H., Biogeochemia pierwiastków śladowych. PWN, Warszawa, 1999.
17. Goltsova L.F., Alimova R.F., Garkusheva V.A., Goltsov V.A., Scientometric studies of the problem of hydrogen energy and technology in the world. Int. J. Hydrogen Energy, 1990, t. 15, s. 655.
18. Goltsov V.A., Veziroglu T.N., From hydrogen economy to hydrogen civilization. Int. J. Hydrogen Energy, 2001, t. 26, s. 909.
19. Staliński B., Terpiłowski J., Wodór i wodorki. WNT, Warszawa, 1987.
20. Ando Y., Tanaka T., Proposal for a new system for simultaneous production of hydrogen and hydrogen peroxide by water electrolysis. Int. J. Hydrogen Energy, 2004, t. 29, s. 1349.
21. Leszczyński S., Przemysłowe otrzymywanie wodoru - przegląd metod. Chemik, 1984, t. 11, s. 304.
22. Hecht E.S., Gupta G.K., Zhu Z., Dean A.M., Kee R.J., Maier L., Deutschmann O., Methane reforming kinetics within a Ni-YSZ SOFC anode suport. App. Catal. A General, 2005, t. 295, s. 40.
23. Cromarty B.J., Hooper C. W., Increasing the throughput an existing hydrogen plant. Int. J. Hydrogen Energy, 1997, t. 22, s. 17.
24. Lohmüller R., Tendencje w rozwoju procesów wytwarzania wodoru. Przem. Chem., 1986, t. 65, nr 3, s. 164.
25. Lesz M., Centralny problem karbochemii - tani wodór. Przem. Chem., 1980, t. 59, s. 313.
26. Molenda J., Gaz ziemny. Paliwo i surowiec. WNT, Warszawa, 1997.
27. Appl M., Gössling H., Herstellung von Synthesegas nach dem Steam-Reforming Verfahren. Chemiker Zeitung, 1972, t. 96, s. 135.
28. Formanski V., Aufbau und Test eines Methanereformers, diploma thesis. Unversity, Karlsrube and Fraunhofer ISE, 1995.
29. Tramer A., Ściążko M., Karcz A., Techniczne aspekty wykorzystania gazu koksowniczego do pozyskania wodoru. Przem. Chem., 2005, t. 84, nr 11, s. 815.
30. Karcz A., Tramer A., Wykorzystanie gazu koksowniczego w syntezie chemicznej, w: Termochemiczne przetwórstwo węgla i biomasy, roz. 7, IChPW, IGSMiE PAN, Zabrze-Kraków 2003, s. 125.
31. Tokarska E.M., Kościelska-Chmurko M., Mapa. Biomasa i Biopaliwa - Zasoby i wykorzystanie w energetyce. Pol. Izba Biomasy 2004.
32. Klass D.L., Biomass for renewable energy, fuels, and chemicals. San Diego, Academic Press, 1998.
33. Kobylecki R., Bis Z, Nowak W., Paliwo z biomasy i paliw alternatywnych - konwersja energii. Czysta Energia, 2005, nr 3, s. 23.
34. Henriksen U., Ahrenfeldt J., Kvist T., Gøbel J.B., Dali Bentzen J., Hindsgaul C., Holst Sørensen L., The Design, Construction and Operation of a 75 kW Two-Stage Gasifier in proceedings of 16th International Conference on Efficiency, Costs, Optimization, Simulation and Environmental Impact of EnergySystems, ECOS, Copenhagen, July 2003.
35. Grzybek A., Kowalczyk K, Gradziuk P., Słoma. Energetyczne paliwo. Pol. Izba Biomasy 2002.
36. Urbaniec K, Grabczak R., Kierunki badań nad wykorzystaniem biomasy do otrzymywania wodoru. Przem. Chem., 2005, t. 84, nr 11, s. 836.
37. Dudyński M., Bajer K., Współspalanie biomasy z wybranymi odpadami - zgazowanie. Czysta Energia, 2005, nr 2, s. 26.
38. Bień J.D., Nowak W., Zgazowanie osadów ściekowych. Wpływ parametrów procesowych na jakość otrzymywanego gazu. Cz. II. Czysta Energia, 2005, nr 5, s. 28.
39. Bień J.D., Nowak W., Zgazowanie osadów ściekowych. Cz. I. Czysta Energia, 2005, nr 4, s. 30.
40. Fjellerup J., Ahrenfeldt J., Henriksen U., Pyrolysis of Pine Wood, Experiments and Theory. Poster presentation and paper V2AVI.16 in proceedings of 14th European Conference and Exhibition: Biomass for Energy, Industry and Climate Protection, Paris. October 2005.
41. Buraczewski G., Bartoszek B., Biogaz, wytwarzanie i wykorzystanie. PWN, Warszawa, 1990.
42. Demirbas A., Gaseous products from biomass by pyrolysis and gasification: effects of catalyst on hydrogen yield. Energy Conver. Mgmt., 2002, t. 43, s. 897.
43. Pengmei L., Jic C., Zuhong X., Haitao H., Chuangzhi W., Yong C., Jingxu Z., Biomass, air - stream gasification in a fluidized bed to procedure hydrogen - Rich gas. Energy Fuels, 2003, t. 17, s. 155.
44. Kowalik P., Potencjalne możliwości energetycznego wykorzystania biomasy w Polsce. Gosp. Paliw. Energ., 1994, nr 4, s. 9.
45. Kurkela E., Laatikainen J., Stahberg P., In: Bemtgen J.M., (Ed.), Clean coal technology programme. Paper, C9, vol. III. University of Stuttgart; 1995, s. 1-20.
46. Sjostrom K., Bjornborn E., Chen G.X., Brage C., Rose’n C., Yu QZ., In: Bemtgen J.M., (Ed.). Clean coal technology programme. Paper C3, vol. III. University of Stuttgart; 1995, s. 1-28.
47. Pinto F., Franco C., Andre R.N., Tavares C., Dias M., Gulyurtlu I., Cabrita I., Effect of experimental conditions on co-gasification of coal, biomass and plastics wastes with air/steam mixtures in a fluidized bed system. Fuel, 2003, t. 82, s. 1967.
48. Waligórska M., Łaniecki M., Biomasa źródłem wodoru. Przem. Chem., 2005, t. 84, nr 5, s. 333.
49. Kotowski W., Weber H., Odpady roślinne źródłem energii. Gosp. Paliw. Energ., 2000, nr 5, s. 19
50. Mianowski A., Tokarska A., Wodór dla sektora małych i średnich przedsiębiorstw. Przem. Chem., 2005, t. 84, nr 11, s. 829.
51. Polaczek Z., Machowska Z., w: Recykling materiałów polimerowych (Błędzki A.K., red.) WNT, Warszawa, 1997.
52. Dybkjaer I., Whar are the options for hydrogen plant revamps?. Hydrocarbon Process, 2005, t. 84, s. 63.
53. Ooshima H., Takakuwa S., Katsuda T., Okuda M., Shirasawa T., Azuma M., Kato J., Production of hydrogen by a hydrogenase - deficient mutant of Rhodobacter capsulatus. J. Ferment. Bioeng.,1998, t. 85, s. 470.
54. Zhu H., Suzuki T., Tsygankov A.A., Asada Y., Miyake J., Hydrogen production from tofu wastewater by Rhodobacter capsulatus immobilized in agar gels. Int. J. Hydrogen Energy, 1999, t. 24, s. 305.
55. Lee Ch.-M., Chen P.-Ch., Wang Ch.-Ch., Tung Y. Ch., Photohydrogen production using purple nonsulfur bacteria with hydrogen fermentation reactor effluent. Int. J. Hydrogen Energy, 2002, t. 27, s. 1309.
56. Dasa D., Veziro T.N., Hydrogen production by biological processes: a survey of literature. Int. J. Hydrogen Energy, 2001, t. 26, s. 13.
57. Momirlana M., Veziroglu T.N., The properties of hydrogen as fuel tomorrow in sustainable energy system for a cleaner planet. Int. J. Hydrogen Energy, 2005, t. 30, s. 795.
58. Nielsen A.T., Amandusson H., Bjorklund R., Dannetun D., Ejlertsson J., Ekedahl L.-G., Lundström L., Svensson BoH., Hydrogen production from organic waste. Int. J. Hydrogen Energy, 2001, t. 26, s. 547.
59. Melis A., Zhang L., Forestier M., Ghirardi M.L., Siebert M., Substained photobiological hydrigen gas production upon reversible inactivation of oxygen evolution in the green alga Chlamydomonas reinhardtii. Plant. Physiology, 2000, t. 122, s. 127.
60. Piotrowski K, Wiltowski T., Mondal K., Piotrowska A., Wodór - nośnik bioenergii. Czysta Energia, 2005, nr 1, s. 28.
61. Hu T., Ion exchange membranes: State of their development and perspective. J. Membrane Science, 2005, t. 263, s. 1.
62. Mazurkiewicz M., Uliasz-Bocheńczyk A., Metody separacji i wychwytywania C02. Pol. Energet., 2005, t. 8, s. 527.
63. Dicks L., Molten carbonate fuel cells, Current Opinion in Solid State and Materials. Science 2004, t. 8, s. 379.
64. Morita H., et al., Performance analysis of molten carbonate fuel cell using a Li/Na electrolyte. J. Power Sources 2002, t. 112, s. 509.
65. Tokuk S., Hitoshi M., Kiyoshi W., Shigeaki Y., Patents Alert. J. Power Sources, 1997, t. 67, s. 327.
66. Boettner D.D., Moran M.J., Proton exchange membrane (PEM) fuel cell-powered vehicle performance using direct-hydrogen fueling and co-board methanol reforming. Energy, 2004, t. 29, s. 2317.
67. Hammerschlag R., Mazza P., Questioning hydrogen. Energy Policy, 2005, t. 33, nr 16, s. 2039.
68. Matysiak Z, BIP, 2004, 132/133, 10.
69. UNFCCC, United Nations Conference on Environment and Development: Framework Convention on Climate Change, 1992, http://www.unfccc.int/resource/conv/conv.html.
70. IEA ocean storage of CO International Energy Agency 2, Greenhouse Gas R&D Programme, 1999, s. 25.
71. Fujioka Y., Ozaki M., Takeuchi K., Shindo Y., Herzog H., Cost comparison in various CO2 ocean disposal options. Energy Conver. Mgmt, 1997, t. 38, s. 273.
72. USDOE, Projects on Ocean Sequestration. Department of Energy (USA), July 21, 2000, http://www.fe.doe.gov/techline/tl_seq_ind1.html.
73. Marchetti C., On geoengineering and the CO2 problem. Climate Change, 1977, t. 1, s. 59.
74. Tarkowski R., Uliasz-Misiak B., Możliwości podziemnego składowania CO2 w Polsce w głębokich strukturach geologicznych (ropo-, gazo- i wodonośnych). Przegl. Gór., 2002, nr 12, s. 25.
75.Tarkowski R., Podziemne magazynowanie dwutlenku węgla z energetyki w Polsce. Pol. Energet., 2003, nr 6, s. 321.
76. Tarkowski R., Uliasz-Misiak B., Struktury geologiczne perspektywiczne do składowania CO2 w Polsce. Polityka Energet., 2005, nr 8, s. 551.
77. Tarkowski R., Uliasz-Misiak B., Wybrane aspekty prawne podziemnego składowania dwutlenku węgla. Polityka Energet., 2005, nr 8, s. 539.
78. Srogi K., Przegląd możliwości podziemnego magazynowania CO2. Czysta Energia, 2006, nr 2, s. 156.
79. Freund P., Ormerod W.G., Progress towards storage of carbone dioxide. Energy Convers. Mgmt, 1997, t. 38, s. 199.
80. Ametistova L., Twidell J., Briden J., The sequestration switch: removing industrial CO2 by direct ocean absorption. Sci. Total Environ., 2002, t. 289, s. 213.
81. Alendal G., Drange H., Two-phase, near-field modelling of purposefully released CO in the ocean. J. Geo. Res. 2001, t. 106(C1), s. 1085.
82. Brewer P., Contemplating Action: Storing Carbon Dioxide in the Ocean. The Roger Revelle Commemorative Lecture Tuesday, National Academy of Sciences, Washington, D.C, November 9, 1999. http://www.mbari.org/ghgases/revelle/text.htm.
83. Brewer P.G., Friederich G., Peltzer E.T., Orr F.M., Direct experiments n the ocean disposal of fossil fuel CO2. Science, 1999, t. 284, s. 943.
84. Herzog H., Understanding sequestration as a means of carbon management, Energy Laboratory Working Paper, MIT. 1998. http://web.mit.edu/sequestration/WhitePaper.pdf
85. Herzog H, Drake E, Adams E., CO2 capture, reuse, and storage technologies for mitigating global climate change. A White Paper, Department of Energy, USA, 1997, http://web.mit.edu/sequestration/WhitePaper.pdf.
86. Herzog H., Caldeira K., Adams E., Carbon sequestration via direct injection, Encyclopedia of Ocean Sciences, preprint, 12 pp., July 2000.
87. Tzimas E., Peteves S.D., The impact of carbon sequestration on the production cost of electricity and hydrogen from coal and natural-gas technologies in Europe in the medium term. Energy, 2005, t. 30, s. 2672.
88. Takeichi N., Senoh H., Yokotab T., Tsurutab H., Hamadab K., Takeshitac H.T., Tanakaa H., Kiyobayashia T., Takanod T., Kuriyamaa T., Hybrid hydrogen storage vessel", a novel high-pressure hydrogen storage vessel combined with hydrogen storage material. Int. J. Hydrogen Energy, 2003, t. 28, s. 1121.
89. Cho S.-W., Han Ch.-S., Park Ch.-P., Akiba E., The hydrogen storage characteristics of Ti-Cr-V alloys. J. Alloys Comp., 1999, t. 288, s. 294.
90. Taizhong H., Zhu W., Xuebin Y., Jinzhou Ch., Baojia X., Tiesheng H., Naixin X., Hydrogen absorption-desorption behavior of zirconium-substituting Ti-Mn based hydrogen storage alloys. Intermetallics, 2004, t. 12, s. 91.
91. Gracco D., Porcheron-Guegan A., Morphology and hydrogen absorption properties of an AB2 type alloy ball milled with Mg2Ni. J Alloys Comp., 1998, t. 268, s. 248.
92. Bobet J.L., Chevalier B., Darriet B., Crystallographic and hydrogen sorption properties of TiMn2 based alloys. Intermetallics, 2000, t. 8, s. 359.
93. Liang G., Huot J., Boily S., VanNeste S., Schulz R., Hydrogen storage properties of nanocrystalline Mg1.9Ti0.1 made by mechanical alloying. J. Alloys Comp., 1999, t. 282, s. 286.
94. http://www.qtww.com/
95. http://www.dynetek.com/
96. Ichikawa S., Doi R., Hydrogen production from water and conversion of carbon dioxide to useful chemicals by room temperature photoelectrocatalysis. Catal. Today, 1996, t. 27, s. 271.
97. Chen G., Andries J., Spliethoff H., Catalytic pyrolysis of biomass for hydrogen rich fuel gas production. Energy Conver., Mgmt., 2003, t. 44, s. 2289.
98. Elama C.C., Padró C.G.E., Sandrock G., Luzzic A., Peter Lindbladd, Elisabet Hagene F., Realizing the hydrogen future: the International Energy Agency’s efforts to advance hydrogen energy technologies. Int. J. Hydrogen Energy, 2003, t. 28, s. 601.
99. Marzec A., Czajkowska S., Prognozy światowego i krajowego zaopatrzenia na energię i surowce energetyczne oraz ich ekologiczne konsekwencje. Karbo, 1999, nr 11, s. 368.
100. Olszowiec P., Wodoru dużo i coraz taniej. www.gigawat.net.pl/article.
101. Price S., Nuclear shows the way to a hydrogen future. Power Engineering International, 2004, nr 4, s. 45.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPP1-0063-0014