الفرق بين المراجعتين لصفحة: «الطاقة/الطاقة الهيدروجينية»
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
ط إصلاح باستخدام أوب |
ط بوت: تغييرات تجميلية |
||
سطر 10:
== الحصول على الهيدروجين ==
إن الخاصية التي يتميز بها الهيدروجين هو استحالة توفره في الطبيعة بصورة منفردة، بل يجب استخراجه من مواد أخرى مثل الماء والمكونات الهيدروكربونية أو الكربون المهدرج، أن ما يقرب من نصف الهيدروجين المنتج بالعالم يتم استخراجه من الغاز الطبيعي وذلك من خلال إجراء تفاعلات كيميائية بين الغازالطبيعي وبخار الماء وتعريضه لعوامل أخرى محفزة، حيث يتم في النهاية فصل ذرات الهيدروجين عن ثاني أكسيد الكربون الذي يلعب دورا أساسيا في ارتفاع درجة حرارة الأرض أو ما يسمى بظاهرة الاحتباس الحراري.
ومن الممكن أيضا الحصول على الهيدروجين صناعياً من خلال طريقتين رئيسيتين:
تعتمد الطريقة الأولى على تحويل الفحم الحجري إلى الحالة الغازية( طريقة بوش ) :
سطر 16:
إدخال البخار على فحم الكوك المسخن حتى 1200 C يتم التفاعل الماص للحرارة :
( غاز الماء )
تنخفض درجة الحرارة إلى حوالي 800 C يدخل في الخطوة التالية الهواء ( 4N2+O2) الذي يتفاعل مع الكربون و يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة ثانية إلى حوالي 1200 C ذلك لأنه تفاعل ناشر للحرارة
2C + ( 4N2 + O2 ) → 2CO + 4N2
سطر 31:
CH4 ∆→ C + 2 H2 ( 800-1100) C
لكن لهاتين الطريقتين عيوب كثيرة، أهمها التكلفة الباهظة وزيادة انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون.
و قد ركزت التطبيقات الصناعية على الطريقة الأولى و هي طريقة بوش و فيما يلي إحدى التطبيقات الصناعية العملية لهذه الطريقة ( محطة توليد الهيدروجين ) :
'''نص عريض'''
سطر 57:
== إنتاج غاز Syngas : ==
يتم استخدام فحم كولورادو القاري السريع التبخر الذي مكوناته:
( 73.4% C ، 5.1% H ، 6.5% O ، 1.3% N ، 0.6% S )
نسبة الرطوبة فيه : 11.4% ، و الرماد : 11.7% ، و القيمة الحرارية له : HHV=29.58 Mj/Kg .
سطر 63:
يتم الحصول على الأوكسجين ذو النقاوة 95% بكامله في وحدة فصل الأوكسجين من الهواء ( ASU ) .
يمر بعدها غاز Syngas الذي درجة حرارته 1330 C خلال المبرد حيث يتم تنقيته من الجزيئات و المياه المنحلة و يبرد إلى الدرجة 250 C ثم يتم إشباعه بالبخار حيث تكون نسبة البخار إلى الكربون لا تقل عن 2.1 و ذلك لتفادي تشكل أية مركبات للكربون في مفاعل WGS باتجاه الجريان ( و ذلك وفقاً للمرحلة الأولى لطريقة بوش ).
ثم يمر بعد ذلك غاز Syngas على درجة حرارة عالية 450 C في عملية أديباتية في وحدة WGS التي تحول 87% من مركبات غاز Syngas إلى H2 و CO2 ( و ذلك وفقاً للمرحلة الثانية لطريقة بوش ) و ذلك وفق النسب التالية :
(3.0% CO ، 23.3% CO2 ، 34.2% H2) مما يؤدي إلى رفع درجة الحرارة بحدود 200C .
تستخدم كل مفاعلات WGS الكبريتيد و الأملاح الحامضية للكوبالت كمادة محفزة على شكل حاجز فصل ، حيث يجتاز H2S هذا الحاجز دون أن يتأثر بينما يتم تحويل COS إلى H2S .
=== قاعدة فصل الغاز : ===
تتم هذه العملية باستخدام غشاء فصل هيدروجيني و هو ما يرمز له بالرمز (HSMR) و هو اختصار لـ :
(H2 separation membrane reactor ) و الذي يقوم بمهمة تغيير التركيب الكيميائي لغاز ( Syngas ) إضافة لعملية فصل الهيدروجين .
إن درجة الحرارة القصوى التي تتم تحتها العملية 450 C تضمن حصول حركة كيميائية سريعة و أداء متوازن دائم من خلال تيار الهيدروجين المستمر الذي يتم انتزاعه في نفس الوحدة .
سطر 73:
الخزف النفوذ ، و الخزف الكثيف الناقل للأيونات الموجبة ، و المعدن الكثيف ، و نحن سوف نركز هنا على النوع الثالث و الذي يكون على شكل أنابيب ، و التي تتم فيها العملية بشكل أديباتي و بجريان منتظم للجسم العامل .
يتكون الغشاء من الكبريتيد و فيلم رقيق من عنصر البلاديوم ( Pd ) سماكته
( 10 µm ) مخلوط بنسبة 40% بالنحاس ( Cu )، تحيط به قناة معدنية مسامية داعمة له ، مع وجود طبقة من الأوكسيد لمنع الامتزاج بين الفيلم الرقيق (Pd+Cu) و الركيزة ، و يتم اختبار هذه الأغلفة بظروف هي ( تحت درجة حرارة 300-600 C و ضغط 35 bar ، وبتركيز لغاز H2S أعلى بـ 10% من تركيز الهيدروجين ).
يمكن استخدام و حدات فصل ( HSMR ) بسيطة التصميم و ذات كلفة غير عالية نسبياً.
إن القسم الأكبر من العملية يتم بسرعة في حدود 20% الأولى من طول المفاعل و يتم فيها نفاذ القسم الأكبر من الهيدروجين .
| |||