Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Przemysłowa Elektroliza wody

wojtek26072 01 Apr 2014 14:36 15657 51
  • #1
    wojtek26072
    Level 2  
    Witam wiem, że były już podobne tematy ale odpowiedzi były dość prymitywne (choć nie wszystkie),
    Chcę tworzyć wodór na skalę przemysłową za pomocą elektrolizy. W większości przypadków jest to mało opłacalne lub wcale ale nie interesuje mnie ingerencja w naturalne złoża i kopanie w ziemi szukając odpowiednich materiałów do łatwego wydobycia wodoru (wyłączając oczywiście materiał na elektrody). Chodzi mi o czystą tanią energie. Czytałem ostatnio o udziale w elektrolizie 2%-owego Azotku galu i wykorzystaniu tym samym wody o neutralnym Ph.

    I teraz pytania:
    Jakie Elektrody (Platyna, Srebro, Grafit)?? Może jakieś inne sugestie?
    Przyjmując dostęp do około 2GWh rocznie ile wodoru można uzyskać?
    Jak go bezpiecznie przechowywać (czytałem o przechowywaniu w ciałach stałych, czy może lepiej skroplić, a może porostu sprężyć w zbiornikach)?
    Inne sugestie lub nasuwające się pytania mile widziane.
    Chętnie stworze zespół zainteresowanych osób który mógłby zająć się tematem i wzajemnie rozwiązywać różne problemy.
  • #2
    User removed account
    User removed account  
  • #3
    REVISOR
    Level 25  
    Chcesz mieć czystą i tanią energię, z wodoru będziesz miał tylko czystą bo tanie nie będzie.
  • #4
    wojtek26072
    Level 2  
    Będzie i tanie i czyste.
  • #5
    User removed account
    User removed account  
  • #6
    _jta_
    Electronics specialist
    1kWh można sprzedać do sieci za 0.2zł; wytworzenie 1 grama wodoru przez elektrolizę wymaga co najmniej około 0.04 kWh (144 kJ); a więc energię potrzebną do wytworzenia 1kg wodoru (40kWh, teoretyczne minimum, w praktyce zużyje się więcej - będzie dużym sukcesem uzyskanie 1kg wodoru kosztem 50kWh) można sprzedać za 8 zł... a jaka jest cena (hurtowa) wodoru? Wikipedia (EN) podaje w $/funt: koszt produkcji 0.32, koszt ciekłego wodoru z transportem od 1.0 do 1.4 (do przeliczenia na zł/kg należy pomnożyć przez 10). Wikipedia również podaje, jakie metody produkcji są stosowane i dla elektrolizy koszt energetyczny 50kWh/kg.
  • #7
    wojtek26072
    Level 2  
    Gdyby to było łatwe do zrobienia to nie pytałbym się nikogo jak to zrobić... chodzi mi jednak konkretnie o elektrolize i optymalne wykorzystanie każdego użytego wata. Świadomy jestem, że perpetuum mobile nie istnieje, i że straty energii są nieuniknione. _jta_ dzięki za odpowiedź, która sprawia, że cała inwestycja staje się nie opłacalna. Jednak 4% wodoru produkowane jest za pomocą elektrolizy. Proszę jednak pozostawienie mojej ocenie czy będzie to opłacalne czy nie, a jedynie o skupienie się jak sprawić żeby wyprodukować wodór jak najbardziej efektywnie. Pozdrawiam Wojtek
  • #8
    narkoholik
    Level 30  
    Gdyby to było takie łatwe i tanie to rynek już dawno zalałyby auta z nowym napędem.
    Na razie wystarczy wywiercić 4 km szyb i zasysać węglowodorki :) Rafinacja i transport są głównym kosztem.

    Elektroliza nie służy produkcji przemysłowej.
    "...Duże ilości wodoru przy stosunkowo niewielkich kosztach uzyskuje się, działając przegrzaną parą wodną pod wysokim ciśnieniem na metan lub węgiel..."
    Dużym przełomem byłoby pozyskiwanie wodoru z gazów koksowniczych w procesie oczyszczania.

    Najpowszechnieszjy pierwiastek we wszechświecie jest jak gral dla naukowców i na pewno chętnie podzielą się publicznie na forum swoimi osiągnięciami :)
  • #9
    _jta_
    Electronics specialist
    Są sytuacje, w których stosowanie elektrolizy do wytwarzania wodoru może być użyteczne i zapewne z tego powodu jest stosowane:
    1. Zastosowania, do których potrzebny jest wodór o wysokiej czystości - wytworzony przez reakcję chemiczną byłby zbyt "brudny".
    2a. Skala jest za mała, żeby robić instalację do produkcji chemicznej, albo zużycie zbyt nierównomierne, żeby mogła ono dobrze działać, i
    2b. zużycie jest nieprzewidywalne, nagle potrzeba sporo i nie ma skąd go przywieźć (a magazynowanie jest trudne, więc kosztuje).
    3. Wykorzystanie "kapryśnego" źródła energii (np. wiatr, fale) - kiedy mamy nadwyżki i nie ma co z nimi zrobić, produkujemy wodór.

    Aha, uzyskanie wysokiej sprawności (kosztu energii rzędu 50kWh za kg wodoru) nie jest trudne przy użyciu platynowych elektrod.
    Natomiast z elektrodami niklowymi nie ma problemu z uzyskaniem kosztu około 60kWh/kg. I to opisano w dostępnych książkach.
    Ale jeśli ktoś wynalazł tańszy materiał na elektrodę dający dobrą sprawność, to się napracował i chce z tego mieć zarobek.
  • #10
    retrofood
    VIP Meritorious for electroda.pl
    To nie był Prima aprilis?
  • #11
    _jta_
    Electronics specialist
    Chyba nie, skoro autor tylko raz pisał 1-go kwietnia (a potem to poprawiał 3-go i nie dopisał "Prima Aprilis"), a 3-go i 4-go potwierdził, że chce to robić.

    Przy okazji: być może dobrym materiałem na elektrody jest pallad, albo stop zawierający pallad; a może jakaś postać węgla (grafen?). Chodzi o reakcję 2H+ + 2e- -> H2, która wymaga katalizatora, bo inaczej zachodzi z dużymi stratami energii.

    Osobny problem to przechowywanie wodoru - gazowy "przecieka" przez wiele metali, po skropleniu występują kłopoty z powodu izomerów spinowych - jest 75% orto-, który zamienia się w parawodór z wydzielaniem ciepła i wodór wyparowuje.
  • #12
    narkoholik
    Level 30  
    Od kilku lat udoskonala się metody przechowywania w węglowych nanorurkach - ale nie tylko.
  • #13
    _Wojciech_
    Level 14  
    _jta_ wrote:
    Są sytuacje, w których stosowanie elektrolizy do wytwarzania wodoru może być użyteczne i zapewne z tego powodu jest stosowane:
    ...
    3. Wykorzystanie "kapryśnego" źródła energii (np. wiatr, fale) - kiedy mamy nadwyżki i nie ma co z nimi zrobić, produkujemy wodór.


    A czy są dostępne jakieś analizy ekonomiczne dla tego typu rozwiązań? Czytałem o tym kiedyś i wydało mi się to nawet sensowne technicznie. Dodając do tego dotacje do zielonej energii może nawet dałoby się na tym zarobić.
    Są jakieś informacje dostępne w tym temacie?
  • #15
    conx
    Level 11  
    Odgrzebałem bo temat bardzo ciekawy i na czasie.
    Energia z wodoru może byc tania i ekologiczna, jest kilka projektow ktore dzialaja i sie sprawdzaja.

    Do elektrolizy uzywamy pradu z wiatraka/baterii slonecznej(+transformator male nepiecie/duzo pradu). Powstaly wodor sprazamy i gromadimy w specjalnych pojemnikach. Napelnione pojemniki/gaz uzwywamy np to ogrzewania budynkow - inny piec, reszta normalnie.

    Problemy?
    - instalacja sprezania gazu - wycieki
    - prad do kompresora
    - automatyka systemu - elektroliza/kopmresja/dostarczanie wody, zabezpieczenia

    Do zasilania tego ukladu potrzebujemy zewnetrzne zasilanie(mozna probowac brac z baterii/wiatraka) do kompresora i elektroniki/automatyki.

    Przez caly rok powinnismy byc w stanie zgromadzic wystarczajaca ilosc wodoru na ogrzanie domku w zime(zalezy jaki to dom i co za wiatrak). Objetosciowo pojemniki pewnie beda duze - tez zalezy do ilu barow ten wodor skompresujemy.

    Do elektrolizy lepsza jest slona woda, najlepiej takie instalacje robic przy wiatrakach na morzu, bo:
    - duzo slonej wody,
    - nie martwimy sie o bepieczenstwo postronnych

    Stateczek raz na miesiac podplywa i wymienia butle!
    Farmy wiatrakow na morzu Pólnocnym wlasnie produkuja wodor nie prad.

    Czy jest to bardziej niebezpieczne niz np LPG, nie! Czy to sie moze oplacic? Jasne!

    Co sadzicie?
    Pozdrawiam :)
  • #16
    _Wojciech_
    Level 14  
    Quote:
    Czy to sie moze oplacic? Jasne!

    Problemem jest to co zawsze, szczególnie w Polsce: ktoś musiałby wyłożyć wiele milionów na instalację, która może będzie opłacalna, a może nie, ponieważ policzyć to wszystko jest bardzo trudno. Żaden bank tego nie sfinansuje a w Polsce niestety nie ma bogatych, prywatnych przedsiębiorców, którzy chcieliby zaryzykować. Nasi biznesmeni z kasą to raczej jacyś post SB'ccy funkcjonariusze nie bardzo zainteresowani tego typu eksperymentami. My w firmie daliśmy spokój ze względu na finansowanie jak opisałem wyżej.
  • #18
    conx
    Level 11  
    Bardzo się mylicie, nasi juz o tym mówią od jakiegoś czasu, na zachodzie to działa od lat!
    http://wyborcza.biz/biznes/1,100896,17907256,...ergia_z_wiatrakow.html?disableRedirects=true]

    Elektrolizer który mozna kupic za 400$ to chyba nie sa kosmiczne sumy
    https://www.youtube.com/watch?v=m_S-yZDl1-o

    W tym projekcie jest caly zestaw elementow ktory pozwoli uzyskac wodor za darmo i sposob na gromadzenie go w butlach.

    Kazdy inzynier moze to sobie zrobic za jakies 4k-5k PLN.

    Pozdrawiam

    Dodano po 2 [minuty]:

    _jta_ wrote:
    :arrow: conx - Kwestia jest w tym, że przy obecnych cenach bardziej opłaca się sprzedać energię i kupić wodór, niż robić elektrolizę - i wcale nie jest trudno to policzyć!


    a kupia od ciebie? Slyszalem ,ze tylko wybrancy maja taka mozliwosc no i instalacja, przeglady... ponizej 1MW oplaca sie?
    Tu do ogrzania malego domku(80m2) wiatrak o mocy ~10KW powinien wystarczyc.
  • #19
    _jta_
    Electronics specialist
    ... Jak są nadwyżki, z którymi nie ma co zrobić, nie ma dokąd sprzedać, to można wykorzystać na elektrolizę wodoru.

    Ale YT to nie jest źródło informacji, na którym można by było polegać. GW też często podaje przekręcone informacje.

    Co do mocy wiatraka, to jaką liczysz? Maksymalną, jaką może dać przy optymalnym wietrze? A jak często taki będzie?
  • #20
    conx
    Level 11  
    Wiatrak ~10kW to wielki wiatrak, uzywany taki kosztuje 150k PLN.

    Przypuscmy ze mamy wiatrak 1kW, srednio przypuscmy, ze dostajemy 300W, czyli dziennie 7,2KWh, rocznie ~2,6MWh.

    Teraz ile z tego mozna zrobic wodoru? Szczerze, nie liczylem, moze razem to policzmy.

    Sprzedawanie pradu:
    Intuicyjnie, wiatrak, trafo, falownik, zabezpieczenia, akumulatory, ceryfikacja, przeglady, wymiana akumulatorow, dzialalnosc gospodarcza... sadze ze oplacalne to jest raczej na masowa skale.
  • #21
    _jta_
    Electronics specialist
    Podałem, jak się wylicza, ile wodoru wyjdzie (to jeszcze zależy od elektrolizera, jest do niego nota katalogowa?) i jaka jest cena wodoru - wystarczy sprawdzić. Na 300W z wiatraka o maksymalnej mocy 1kW nie ma co liczyć, ale na ten temat też są opublikowane dane i na forum zostały podana namiary - więc możesz sprawdzić, zamiast pisać byle co.

    Jeśli prąd ma być sprzedawany, to stosowanie akumulatorów jest nieopłacalne - sama wymiana akumulatorów będzie kosztować więcej, niż dostanie się za energię, jaką one zmagazynują w sumie przez cały czas eksploatacji.

    Jeśli wiatrak o mocy maksymalnej 10kW ma kosztować 150kzł i dawać średnio np. 300W, a uzyskaną energię sprzedasz za 1.5zł dziennie, to cena zakupu wiatraka zwróci się za jakieś 270 lat; jak będziesz z tego robić wodór i go sprzedawać, to pewnie i 1000 lat będzie mało; a nawet gdyby było 300W z wiatraka za 15kzł, to i tak nie zarobisz na nim tyle, ile wydasz na jego zakup.
  • #22
    conx
    Level 11  
    300W tyczyło się 1kW wiatraka...
    Wodór mozna robić przez cały rok i gromadzic w pojemniku pod cisnieniem np identycznym jak LPG. Nie bedzie ten wodor sprzedawany tylko uzywany do ogrzewania domu zima z instalacji np do ogrzewania na gaz.
  • #23
    _Wojciech_
    Level 14  
    No dobrze ale są piece na wodór ogólnodostępne?
  • #24
    _jta_
    Electronics specialist
    Jeśli wodór ma być do ogrzewania domu, to trzeba policzyć koszt jego uzyskania przez elektrolizę wody i porównać z kosztem innego paliwa.

    A co ze sprawdzeniem zużycia energii przez elektrolizer i rzeczywistej średniej mocy uzyskiwanej z wiatraka na terenie Polski?
  • #25
    conx
    Level 11  
    http://www.greenfuelh2o.com/Commercial_Hydrogen_Generators_s/41.htm

    To tylko taki pomysl w glowie, nie mam biznesplanu. Wydaje mi sie ze to nie jest glupi pomysl - wszystko.

    Przypuscmy ze mamy wiatrak 1kW, srednio przypuscmy, ze dostajemy 300W, czyli dziennie 7,2KWh, rocznie ~2,6MWh.

    Dodano po 12 [minuty]:
    http://hhotop.en.made-in-china.com/product/Gv...na-Hydrogen-Generator-Hho-Fuel-for-Stove.html
    http://hydrogengarage.com/h2eat.html
  • #26
    _jta_
    Electronics specialist
    Zajrzałem do paru opisów tych urządzeń (z pierwszego linku) i nie widzę, żeby tam podawali, ile to prądu potrzebuje - podają, ile wodoru to wytwarza (największe i najdroższe 3.2 litra gazowego wodoru na minutę - jeszcze kwestia, w jakiej temperaturze, i czy to wodór cząsteczkowy H2, czy atomowy; cząsteczkowego w temperaturze pokojowej byłoby nieco ponad ćwierć grama na minutę, 379 gramów na dobę, atomowego 2 razy mniej. Spalenie 1g wodoru daje 34kcal(142kJ) ciepła; tyle samo daje spalenie 9.5g drewna - czyli to urządzenie może zastąpić zbieranie 3.6kg chrustu dziennie. Niestety nic nie wiadomo, ile energii elektrycznej zużyje, ale skoro firma tego nie podaje, to zapewne znacznie więcej, niż lepsze urządzenia.

    Ten drugi link - nie jest to jasno napisane, ale z podanej informacji o wydajności wygląda na to, że to urządzenie produkuje mieszankę H2+O2 w proporcji 2:1, czyli mieszaninę piorunującą, wyjątkowo silny środek wybuchowy. Sprawność jest około 80% teoretycznej. Ale to jest do dużej skali - najmniejsze urządzenie potrzebuje mocy zasilania 9kW. Ten trzeci - tam są małe urządzenia, pierwsze ma dawać 3 litry mieszanki H2+O2 na minutę i potrzebuje zasilania 500W - to by odpowiadało nieco większej sprawności, około 86%.

    Przypuscmy ze mamy wiatrak 1kW, srednio przypuscmy, ze dostajemy 300W, czyli dziennie 7,2KWh, rocznie ~2,6MWh.
    Zamiast przypuszczać, poszukaj informacji, ile można dostać naprawdę (na forum podawano namiary na mapę, ile gdzie się uzyskuje z wiatraków) - trzymajmy się rzeczywistości, zamiast opisywać "pobożne życzenia". Z pewnością jest to znacznie mniej, niż 300W z wiatraka 1kW. Ponoć w Polsce budowanie elektrowni wiatrowych nie jest opłacalne, o ile nie ma do nich sporych dotacji - mamy za mało wiatru, więc jest duży koszt wiatraka, a mała wartość uzyskiwanej energii.
  • #27
    conx
    Level 11  
    Turbina 1kw: Link
    Wiatr: Link
    Quote:
    ...średnia roczna prędkość wiatru w Polsce waha się między 2,8m/s a 3,5 m/s.

    Dla 3.0m/s z wykresu na stronie (brasit.pl) ~100W(może mniej)... czyli rocznie ~0,8MWh... 300W osiaga dla 6.5m/s (czyli na Wichrowych Wzgórzach ;) )
    Cena takiej turbiny + maszt =kilkanaście tysięcy PLN.
    No nic, musimy zainwestować w większy wiatraczek :D
  • #28
    _jta_
    Electronics specialist
    No nic, musimy zainwestować w większy wiatraczek
    My? Może ty masz za dużo pieniędzy i nie umiesz wytrzymać, musisz je zainwestować w jakiś dziwaczny pomysł, z którego będziesz miał dużo mniej, niż włożysz - ja nie muszę. :)

    Moim zdaniem, jak chce się ogrzać dom, to lepiej pójść do lasu i nazbierać chrustu - i taniej, i dla lasu bezpieczniej, bo byle piorun nie spowoduje pożaru, jak chrust się wyzbiera.
  • #29
    _Wojciech_
    Level 14  
    Wszystkie tego typu eksperymenty mają jedną wadę - nie opłaca się :(
    Bynajmniej nie oznacza to żeby nie eksperymentować. Jak najbardziej jednak jeśli ktoś myśli o tańszym ogrzaniu domu czy wytwarzaniu prądu na swoje potrzeby, to na pewno się nie opłaca. Nawet jeśli bilans energetyczny wyjdzie na plus, to awarie skutecznie go "sprowadzą na ziemię".
    W mojej firmie przez jakiś czas zajmowaliśmy się tego typu analizami na większą skalę (przemysłową) i nijak się to finansowo nie kalkulowało.
  • #30
    zwirek1
    Level 30  
    Witam
    conx chcesz sprzedawać energie to kupuj węgiel bo jest teraz tani i rób z niego paliwo ciekłe do ogrzewania domu i napędzania aut .
    Poczytaj o syntezie Fischera-Tropscha będzie bezpieczniej i bardziej opłacalnie :)
    Pzdr