Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wodór jako element transformacji energetycznej

Król Anna, Kukulska-Zając Ewa, Holewa-Rataj Jadwiga, Gajec Monika

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 7

524--534

PL

W publikacji zaprezentowano dostępne i perspektywiczne procesy pozyskiwania i oczyszczania wodoru w odniesieniu do planowanych strategicznych zmian rynku wodoru. W związku z koniecznością wprowadzania zmian związanych z ograniczaniem użytkowania paliw kopalnych na rzecz zastąpienia ich mniej emisyjnymi źródłami energii, głównie odnawialnymi (OZE), nieodzowne będą zmiany zarówno w skali, jak i sposobie wykorzystania wodoru. Dokumenty strategiczne tworzone w tym obszarze pokazują, że w perspektywie lat 2025–2030 nastąpi zwiększenie wykorzystania wodoru jako paliwa transportowego (m.in. w transporcie samochodowym, ciężkim kołowym i kolejowym). Rozważane są również zmiany polegające na wykorzystaniu wodoru pochodzącego ze źródeł odnawialnych w obszarze budownictwa i energetyki, a także wytwarzania ciepła technologicznego. Perspektywy zwiększenia zapotrzebowania na wodór pochodzący z OZE powodują konieczność rozwoju nowych lub niszowych obecnie metod jego wytwarzania oraz separacji i oczyszczania. W artykule przeprowadzono analizę dostępnych metod wytwarzania i oczyszczania wodoru, która wykazała, że wodór w skali przemysłowej produkowany jest najczęściej z paliw kopalnych w procesach reformingu parowego i autotermicznego oraz częściowego utlenienia. Natomiast wodór z odnawialnych źródeł energii otrzymywany jest w procesie elektrolizy oraz w procesach biologicznych i termicznych. Wydajność pozyskiwania wodoru w znanych obecnie procesach jest zróżnicowana (0,06–80%). Także skład pozyskiwanej mieszaniny gazowej jest różny i w związku z tym zachodzi konieczność dobrania metod separacji i oczyszczania wodoru nie tylko w zależności od wymagań podczas jego dalszego zastosowania, ale również w zależności od składu mieszaniny poreakcyjnej zawierającej wodór. Do oczyszczania wodoru w skali przemysłowej najczęściej stosowane są technologie adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA), które pozwalają na pozyskanie wodoru o czystości nawet do 99,99%. Jeśli oczekiwana czystość nie przekracza 95%, istnieje możliwość zastosowania metody destylacji kriogenicznej. Trzecia grupa metod separacji i oczyszczania wodoru to technologie membranowe, stosowane od dawna m.in. do oczyszczania gazów. Do oczyszczania i separacji wodoru najczęściej stosowane są membrany polimerowe, metaliczne lub elektrolityczne.

EN

The publication presents the available and prospective processes for obtaining and purifying hydrogen in relation to the planned strategic changes in the hydrogen market. Due to the necessity to introduce changes related to the limitation of the use of fossil fuels in order to replace them with less emitting energy sources, mainly renewable ones (RES), changes in both the scale and the manner of using hydrogen will be indispensable. Strategic documents developed in this area indicate that in the 2025–2030 perspective, the use of hydrogen as a transport fuel will increase (e.g. in car, heavy road and rail transport). Changes involving the use of hydrogen from renewable sources in the fields of construction and energy as well the generation of process heat, are also considered. The prospects for increasing the demand for hydrogen from renewable energy sources generate the need to develop new or niche methods of its production, separation and purification. The article analyzes the available methods for the production and purification of hydrogen, which showed that hydrogen is produced on an industrial scale mostly from fossil fuels in the processes of steam and autothermal reforming and partial oxidation. On the other hand, hydrogen from renewable energy sources is obtained in the electrolysis process as well as in biological and thermal processes. The hydrogen recovery efficiency in the currently known processes varies (0.06–80%). The composition of the obtained gas mixture is also different, and therefore it is necessary to select the methods of hydrogen separation and purification depending not only on the requirements for its further use, but also on the composition of the hydrogen-containing post-reaction mixture. For the purification of hydrogen on an industrial scale, the most commonly used technology is pressure swing adsorption (PSA), which allows to obtain hydrogen with a purity of up to 99.99%. If the expected purity does not exceed 95%, it is possible to use the cryogenic distillation method. The third group of hydrogen separation and purification methods are membrane technologies, which have long been used for gas purification, among other things. Polymer, metallic or electrolytic membranes are most often used for hydrogen purification and separation.

2

Rodzaje zanieczyszczeń i sposoby oczyszczania wodoru magazynowanego w kawernach solnych w aspekcie zastosowania go w urządzeniach wytwarzających energię

Janocha Andrzej

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 4

288--298

PL

W artykule dokonano skondensowanego przeglądu literatury na temat podziemnych magazynów gazu (PMG) w kawernach solnych. Przedstawiono analizę możliwości powstawania zanieczyszczeń podczas magazynowania wodoru w kawernach solnych. Część zanieczyszczeń może powstać w początkowej fazie oddawania komory solnej do używania i napełniania, a część – w związku z zachodzącymi procesami chemicznymi i mikrobiologicznymi w trakcie użytkowania kawerny i jej wyposażenia. Wcześniejsze badania wykonane przez Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy w kawernach magazynujących gaz ziemny wykazały obecność pyłów i składników kwaśnych. Oznacza to, że podobnych zagrożeń można się spodziewać przy magazynowaniu wodoru w kawernach solnych. W trakcie prowadzenia prac wiertniczych, a następnie w procesie ługowania komory solnej mogą pozostać w niej składniki, które przez pewien czas mogą generować zanieczyszczenia. Źródłem zanieczyszczeń może być woda słodka używana do ługowania kawerny. Często stosowana jest woda rzeczna (lub ściekowa), która jest tylko filtrowana w celu usunięcia cząstek stałych. Mechanizmy zanieczyszczenia gazowego kawern solnych są także wywoływane obecnością wprowadzonych tam bakterii. Żyją one w komorze solnej na dnie i w obecności siarczanów i węglanów pobierają wodór, wytwarzając H2S i/lub metan. W kolejnej części artykułu wyszczególniono wymagania czystości i zawilgocenia wodoru przerabianego na energię elektryczną: bardzo rygorystyczne wymagania w przypadku ogniw paliwowych i dużo łagodniejsze w przypadku turbin. Następnie przedstawiono oryginalne badania i obliczenia symulacyjne procesu osuszania wodoru z zastosowaniem instalacji glikolowej z wykorzystaniem programu ChemCAD. Uzyskano osuszenie wodoru z zawartością wody na poziomie 0,00048% mol. W końcowej części artykułu dokonano syntetycznego przeglądu technologii oczyszczania wodoru. Wyszczególniono kilka grup metod oczyszczania wodoru. Pierwsza technologia jest oparta na adsorpcji zmiennociśnieniowej gazów PSA. Technologia separacji kriogenicznej nie w pełni pozwala na bezpośrednie wykorzystanie produktu wodorowego do ogniw paliwowych. Trzecią grupą technologii oczyszczania wodoru jest zastosowanie różnych typów membran, z których tylko część pozwala na uzyskanie bardzo wysokiej jakości wodoru. Na otrzymanie najwyższego stopnia czystości wodoru (6N) pozwala technologia elektrochemicznego oczyszczania. System ten oparty jest na membranie do wymiany protonów (PEM-EHP).

EN

The article presents a condensed literature review on underground gas storage (UGS) in salt caverns. An analysis of the possibility of formation of pollution during hydrogen storage in salt caverns is presented. Some of the contaminants may appear in the initial phase of cavern completion and filling, and some due to the ongoing chemical and microbiological processes during the use of the cavern and its equipment operation. Earlier research carried out by the Oil and Gas Institute – National Research Institute in the caverns storing natural gas showed the presence of dust and acid components. This means that similar hazards can be expected when storing hydrogen in salt caverns. During the drilling operation and then in the salt chamber leaching process, components may remain in it, which may generate contamination for some time. The source of contamination may be the freshwater used to leach the cavern. Often, this is river (or sewage) water that is only filtered from solid particles. The mechanisms of gas pollution of salt caverns are also caused by the presence of bacteria introduced there. They live in a salt cavern at the bottom and in the presence of sulphates and carbonates they take up hydrogen, producing H2S and/or methane. The next part of the article lists the requirements for the purity and moisture of hydrogen converted into electricity: very stringent requirements for fuel cells and much milder requirements for turbines. Then, original tests and simulation calculations of the hydrogen drying process were carried out with the use of a glycol installation with the use of the ChemCAD program. Hydrogen was dried with a water content of 0.00048 mol%. At the end of the article, a synthetic review of the hydrogen purification technology is made. Several groups of hydrogen purification methods have been specified. The PSA technology is based on gas adsorption. The cryogenic separation technology does not fully allow the direct use of the hydrogen product in fuel cells. The third group of hydrogen purification technologies is the use of various types of membranes, only some of which allow for obtaining very high-quality hydrogen. The electrochemical purification technology allows to obtain the highest degree of hydrogen purity (6N). The system is based on a proton exchange membrane (PEM-EHP).

3

Wodór - paliwo przyszłości

Kwaśniewski Michał, Żmuda Klaudia

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2022

|

Nr 6

2--10

PL

W artykule przedstawiono analizę ekonomiczną sposobów magazynowania wodoru. Wskazano również metody wytwarzania, magazynowania i transportowania wodoru. W opracowaniu zawarto również kwestię bezpieczeństwa związanego z użytkowaniem paliwa wodorowego oraz porównano koszty magazynowania oraz transportu.

EN

The article presents an economic analysis of hydrogen storage methods. Methods of producing, storing and transporting hydrogen are also indicated. The work also takes into account the safety issue related to the use of hydrogen fuel and compares the costs of storage and transport.

4

BaCe(Ti,Y)O3 – ceramic protonic conductors for hydrogen purification

Osiadły M., Pasierb P., Komornicki S.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 3

316-321

EN

The aim of this work was to construct the model of electrochemical hydrogen pump and to determine its performance. The influence of titanium and yttrium on physicochemical properties of BaCeO3 material selected for pump construction was investigated. X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis and termogravimetry (DTA, TG), scanning electron microscopy (SEM) and DC electrical measurements were used as experimental techniques. It was found the introduction of titanium caused an improvement of corrosion resistance against CO2 and better sinterability [1]. On the other hand, doping by Ti decreased the total and ionic conductivities of the material. Doping by yttrium caused the opposite effect; the increase of electrical conductivity was observed. Basing on the obtained results the optimal composition of the material was selected from the point of view of the construction of electrochemical membrane for hydrogen purification.

PL

Celem pracy było zbudowanie modelu elektrochemicznej pompy wodoru i oznaczenie jej osiągów. Zbadano wpływ tytanu i itru na właściwości fizykochemiczne materiału BaCeO3, wybranego do budowy pompy. Jako techniki eksperymentalne wybrano dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego (XRD), termiczną analizę różnicową i termograwimetrię (DTA, TG), skaningową mikroskopię elektronową (SEM) i stałoprądowe pomiary elektryczne. Stwierdzono, że wprowadzenie tytanu spowodowało poprawę odporności na korozję CO2 i lepszą spiekalność [1]. Z drugiej strony, domieszkowanie Ti zmniejszyło przewodność całkowitą i jonową materiału. Domieszkowanie itrem spowodowało efekt przeciwny - zaobserwowano wzrost przewodności elektrycznej. Opierając się na uzyskanych wynikach wybrano optymalny skład materiału z punktu widzenia zbudowania elektrochemicznej membrany do oczyszczania wodoru.

5

Elektrochemiczne pompy i separatory wodoru

Pasierb P., Rękas M.

Materiały Ceramiczne

|

2009

|

T. 61, nr 3

159-172

PL

W pracy dokonano krótkiego przeglądu metod oczyszczania wodoru, ze szczególnym uwzględnieniem elektrochemicznych pomp i separatorów wodoru. Podano zasadę ich działania, sformułowano podstawowe kryteria służące doborowi stosownych materiałów do ich konstrukcji. W części doświadczalnej przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości proszków i spieków ceranu baru domieszkowanego itrem oraz o niestechiometrii w podsieci kationowej. Porównano strukturę, mikrostrukturę i odporność chemiczną na działanie CO2 materiałów otrzymanych dwiema metodami: metodą standardową z wykorzystaniem stałych substratów oraz metodą "sol-gel" (tzw. metoda Pechiniego). Przedstawiono także przykładowy wynik wyznaczania charakterystyki pompowania wodoru, wskazujący na możliwość praktycznego zastosowania wysokotemperaturowych przewodników protonowych do konstrukcji pomp lub membran do separacji wodoru.

EN

In this work different methods of hydrogen purification were presented and discussed. Special emphasis was given to electrochemical hydrogen pumps and membranes. The general principle of operation of such devices was presented, the basic criteria for materials selection were formulated. The experimental part shows the results of structural, microstructural and chemical stability against CO2 investigations done on BaCeO3 samples modified by yttrium dopant or by the change of Ba/Ce cationic ratio. Two methods were used for the powders preparation: standard procedure, where solid-state reagents were used and "sol-gel" wet method (Pechini process). The example results, concerning the pumping efficiency, were also presented, demonstrating the possibility of application of high-temperature protonic conductors for the construction of pump or membrane for hydrogen purification.