zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Nghiên cứu đề xuất điều chế nhiên liệu hydrogen bằng phương pháp điện phân

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Báo xấu

28
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ở Việt Nam các nguồn năng lượng chủ yếu được sử dụng gồm: Năng lượng than, thủy điện, nhiệt điện, dầu mỏ, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh khối… Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề năng lượng đối với sự phát triển bền vững, nhiều quốc gia đã xây dựng các chương trình phát triển năng lượng mà trọng tâm là hướng đến các nguồn năng lượng sạch như năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh học…

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu đề xuất điều chế nhiên liệu hydrogen bằng phương pháp điện phân

CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC- SESSION ONE NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT ĐIỀU CHẾ NHIÊN LIỆU HYDROGEN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN Bùi Quang Hậu, Nguyễn Đào Đại Hải, Đinh Vũ Hải, Chu Minh Hoàn, Nguyễn Trung Hiếu, Lê Quang Hưng Sinh viên lớp Điện 1-K13, khoa Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Quang Thuấn. TÓM TẮT Ngày nay, việc khai thác và sử dụng hợp lí các nguồn năng lượng đang trở thành một vấn đề cấp bách mang tính toàn cầu. Sở dĩ như vậy là do nhân loại đang đứng trước hàng loạt nguy cơ mà nguyên nhân của nó chính là vấn đề khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng hóa thạch như than đá, dầu mỏ…). Các nguồn năng lượng này đang có nguy cơ cạn kiệt, tình trạng ô nhiễm môi trường và sự nóng lên của Trái Đất ngày càng cao hơn. Ở Việt Nam các nguồn năng lượng chủ yếu được sử dụng gồm: năng lượng than, thủy điện, nhiệt điện, dầu mỏ, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh khối… Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề năng lượng đối với sự phát triển bền vững, nhiều quốc gia đã xây dựng các chương trình phát triển năng lượng mà trọng tâm là hướng đến các nguồn năng lượng sạch như năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh học… Vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã, đang được Đảng và Nhà nước rất quan tâm. Từ khóa: Hydrogen, điện phân nước 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Qua kiến thức nhiên liệu sinh học môn Hydrogen được phát hiện đầu tiên vào năng lượng tái tạo và qua nghiên cứu các khoảng giữa thế kỷ thứ 16. Trên thực tế loại tài liệu, nhóm tác giả nhận thấy rằng, Hydrogen là một khí đơn giản nhất và là nguồn nhiên liệu Hydrogen có giá trị sử thành phần chủ yếu trong vũ trụ (chiếm dụng rất cao, dễ điều chế với khối lượng đến hơn 90%).Trên Trái Đất, Hydrogen tồn lớn. Tuy nhiên, năng lượng Hydrogen vẫn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất với Oxygen. còn là một khái niệm còn xa lạ với người Hydrogen là một nguồn năng lượng mới Việt Nam. với những ưu điểm sau: có nhiệt độ cháy cao nhất trong tất cả các loại nhiên liệu có 26 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION ONE trong thiên nhiên (khoảng 3200oC), không tốc độ khuếch tán nhanh gấp 3,5 lần chứa bất cứ nguyên tố hóa học nào khác so với không khí . ngoài Oxygen và Hydrogen. • Hydrogen là chất dễ cháy, cháy êm dịu Như vậy, phương pháp điện phân nước trong không khí và tạo ra lượng nhiệt lớn để thu Hydrogen nguyên chất giúp giải (ngọn lửa Hydro tinh khiết với Oxygen quyết các vấn đề liên quan đến nhiên liệu tinh khiết có nhiệt độ khoảng 2500oC). nên Hydrogen được gọi là nhiên liệu sạch • Hydrogen bền ở nhiệt độ thường, rất lý tưởng và thân thiện với môi trường, khó phân ly, Hydrogen chỉ bị phân ly Hydrogen được sản xuất từ nước nên đó là khi nhiệt độ khoảng 2000oC. nguồn năng lượng rất tiềm năng. • Ở nhiệt độ cao, áp suất cao, đặc biệt có các chất xúc tác, Hydrogen hoạt động rất mạnh và thể hiện tính khử cũng rất 2. DỰ KIẾN GIẢI PHÁP THỰC HIỆN Ý TƯỞNG mạnh. Quá trình nghiên cứu đề tài “Điều chế Tồn chứa Hydrogen nhiên liệu Hydrogen bằng phương pháp Tồn chứa Hydrogen dưới dạng khí nén điện phân” chia thành 4 giai đoạn nghiên • Hydrogen có thể được nén trong các cứu như sau: bình chứa với áp suất cao (700 bar). • Ngày nay, các bình chứa áp suất cao Giai đoạn 1: Tìm hiểu về nhiên liệu hiện đại được làm từ composite và Hydrogen, thảo luận nhóm và đưa ra ý tưởng. vật liệu nhẹ hơn thay cho các bình Giai đoạn 2: Nghiên cứu lý thuyết, tìm hiểu thép truyền thống. về phương pháp tạo ra Hydrogen. • Tồn chứa Hydrogen dưới dạng khí hóa Giai đoạn 3: Thiết kế sơ đồ nguyên lý và lỏng phương pháp thu nén khí. • Hydrogen được hóa lỏng ở nhiệt độ Giai đoạn 4: Thực hiện viết tóm tắt, viết cực lạnh (-235oC). báo cáo đề tài. • Ưu điểm tồn trữ Hydrogen dưới dạng Các tính chất của Hydrogen lỏng là cho tỷ trọng năng lượng theo thể • Hydrogen là chất ở điều kiện thường, tích cao nhất và tốn ít không gian nhất. không màu, không mùi và không có • Tồn chứa Hydrogen dưới dạng hợp độc tính. chất • Hydrogen nhẹ hơn không khí , tan rất • Tồn chứa Hydrogen nhờ hấp thụ hóa ít trong nước. học. Ví dụ: NH3BH3, Hydrogen được • Hydrogen khuếch tán rất nhanh với giải phóng ở nhiệt độ từ 100 – 300oC. DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 27
CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC- SESSION ONE • Tồn chứa Hydrogen trong các Hydrua • Tại anot (cực dương) bị oxi hóa: kim loại. 2H20 → O2 + 4H++4e (2) • Tồn chứa Hydrogen trong các ống carbon nano rỗng. Ứng dụng Hydrogen Hydrogen có thể đốt trực tiếp trong động cơ của các loại phương tiện giao thông chạy bằng xăng dầu. Mức tiêu hao nhiên liệu của một xe chạy bằng Hydrogen khoảng 4kg Hydrogen/300km, nếu hóa lỏng Hydrogen thì hết khoảng 0,95lít Hydrogen lỏng/100km. Khối lượng chất được giải phóng ra ở các Vì vậy, Hydrogen có tiềm năng vô cùng lớn điện cực được tính theo định luật Fa-ra-đây: để có thế giúp cải thiện chất lượng sống của người dân các vùng dân tộc thiểu số tại Việt F. n. m = A.I.t (3) Nam hiện nay, như: Hà Giang, Lạng Sơn,… + A: khối lượng mol của chất được giải Và sau đây là một vài phương án ứng dụng: phóng. Phương án 1: Tận dụng các con sông, con + n: Hóa trị của chất giải phóng. suối, chúng ta có thể lắp đặt các trạm cung + I: Cường độ dòng điện chạy qua bình cấp bình Hydrogen mini tại các vị trí tiện điện phân. lợi để bà con đến lấy và mang về sử dụng. + t: thời gian điện phân. + F = 96494 C/mol: số Fa-ra-đây. Phương án 2: Thiết kế bộ điều chế Hydrogen tại nhà với giá bình dân cho bà Phương pháp thu nén khí con vùng sâu vùng xa. Thu nén khí chủ yếu dựa vào phương pháp Tồn chứa Hydrogen dưới dạng khí nén và lọc Cơ sở lí thuyết của đề tài khí bằng cách chỉ cần làm khô khí vì trong lúc Phương pháp này dùng dòng điện để tách điện phân vẫn còn nhiều phần tử hơi nước nước thành Hydrogen và Oxygen. Quá ngoài ra không còn loại tạp khí nào cả. trình gồm hai phản ứng xảy ra ở hai điện cực. Hydrogen sinh ra ở điện cực âm và Sơ đồ nguyên lí oxygen ở điện cực dương: 2H2O+2e → H2+2O2H- (1) • Tại catot (cực âm) H2O bị khử: 28 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION ONE 3. KẾT LUẬN khoảng 5000 đồng/lít, giá thành chất Quá trình tìm hiểu nghiên cứu phương pháp xúc tác NaOH không đáng kể. điều chế Hydrogen bằng phương pháp điện • Việc điều chế Hydrogen rất an toàn vì phân nước, nhóm tác giả thấy rằng: chỉ sử dụng nguồn điện một chiều có • Việc chế tạo một chiếc máy điện phân hiệu điện thế khoảng 12V. rất đơn giản, chi phí thấp vì có thể tận • Điều chế Hydrogen bằng phương dụng các vật liệu rẻ có nhiều trong đời pháp điện phân nước không gây ảnh sống hằng ngày như là các bình nhựa, hưởng tới môi trường vì chỉ tạo ra tấm nhôm, nước,… Oxygen và Hydrogen còn chất xúc • Điều chế ra Hydrogen bằng phương tác NaOH thì không bị mất đi trong pháp điện phân nước cất ít tốn kém quá trình điện phân. TÀI LIỆU THAM KHẢO https://sites.google.com/site/micoengineer/san-pham/ [1] Huy, T. N. (n.d.). Hydrogen - Nguồn năng lượng hóa học thiet-bi-san-xuat/khi-hydrogen-h2?fbclid=IwAR2zQSZouWE của tương lai. www.moit.gov.vn. FyiOyY1hWUY-9eF2sH6j4CM6kNaSpV2CarPBCklEo3PrvPC0 [2] RSC. (n.d.). Royal Society of Chemistry. Retrieved from RSC: [5] Dung, P. N. Hydrogen & Pin nhiên liệu. https://sites.google. https://www.rsc.org/periodic-table/element/1/Hydrogen com/site/vnggenergy/hydrogen [3] Tạo, B. G. (2016). Vật Lý Lớp 11. Hà Nội: Giáo Dục. [6] http://pecc2.com/Detail.aspx?isMonthlyNew=1&news [4] Máy tạo khí Hydro công nghiệp: ID=101472&MonthlyCatID=18&year=2020 TÁC GIẢ Ý TƯỞNG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Đào Đại Hải sinh năm 2000 là sinh viên lớp Thầy Nguyễn Quang Thuấn tốt nghiệp Đại học, nhận Công nghệ kỹ thuật Điện 1-K13, khoa Điện, Trường Đại bằng Thạc sĩ và Tiến sĩ ngành Kỹ thuật điện tại Trường học Công Nghiệp Hà Nội. Đại học Bách khoa Hà Nội lần lượt vào các năm 2000, Lê Quang Hưng sinh năm 2000 là sinh viên lớp Công 2006 và 2016. Năm 2013 thực tập nghiên cứu chuyên nghệ kỹ thuật Điện 1-K13, khoa Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội. đề “Quá điện áp do sét trong trang trại điện gió” tại Đại Đinh Vũ Hải sinh năm 2000 là sinh viên lớp Công nghệ học Supélec, Pháp (nay là CentraleSupélec). kỹ thuật Điện 1-K13, khoa Điện, Trường Đại học Công Hiện tác giả đang công tác tại Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội. nghiệp Hà Nội. Nguyễn Trung Hiếu sinh năm 2000 là sinh viên lớp Hướng nghiên cứu chính: Quá độ điện từ, bảo vệ Công nghệ kỹ thuật Điện 1-K13, khoa Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội. chống quá điện áp trong hệ thống điện, năng lượng Đinh Vũ Hải sinh năm 2000 là sinh viên lớp Công nghệ tái tạo và tiết kiệm năng lượng kỹ thuật Điện 1-K13, khoa Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội. Bùi Quang Hậu sinh năm 2000 là sinh viên lớp Công nghệ kỹ thuật Điện 1-K13, khoa Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội. DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 29

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.