1598005503-634bb8193a0a063d19abf81fb6d27ecd (811219), страница 14
Текст из файла (страница 14)
рсм. псзмп~зю Шпм зрппззс дпгсзьзссть нз 05% Ппказатсам без кзтзмоз- з'пзм 3060 Тепловая могциость реактора, Мвт Расход угля в установке в пересчете иа условиое топливо, !Оз т год Количества производимого газа, млрд. мз год Стоимость устаиовки, млрд. марок ФРГ." реактор влектростаиция газовый завод 5,0 4,46 2,7 !5,5 !3,87 8,4! 2, 690 1,3!О 3,460 2,690 1,3!О 3,285 2,690 1,3!О 2,585 7,460 7,285 6,585 Итого Стоимость сиитез-газа, марок ФРГ за 1 Гдж: капитальная составляюптая уголь и катализаторы ядерное топливо зксплуатациоияые расходы продагка побочных продук- тов 7,28 7,64 0,76 0,74 — 1,44 7,97 7,64 0,86 0,83 — 1,63 !1,88 6,60 1,42 1,37 — 2,88 !5, 00 !7,32 !5,67 !8,!! !8,39 21,34 Итого Стоимость синтез-газа, пфеииигов за ! мз мость производства водорода в этом случае равен 3,69 долл.
США за 1 ГДж На. Зависимость стоимости производства водорода от стоимости угля показана иа рис. 2.8. Стоимость бурого угля, который может использоваться для газификации, рекомендуется принимать равной 0,5 долл. США за 1 ГДж (или в пересчете на условное топливо 15 долл.
США за ! т). При этом стоимость производства водорода составит 4,6 долл. США за 1 ГДж (или в пересчете на условное топливо 138 долл, США за 1 т, илн 550 долл. США за1тН), Для пересчета приведенных по зарубежным данным стоимостей в рубли может быть использован следующий 69 м 16 Рис. 2.8. Зависимость стоимости произ. % водства водорода от стоимости угля: 1-бензин пп иегову Фншеов — Троппьа; 2 — Геш гв аин па меголу Мобил; 6 — мегааол, г — Сжт ° 1О методом гилрогенизаини; 6- водород при аав- $ ленни 20 Мпа; 6 — СЖТШзаменигель природного газа методом Фишера-Транша; 7-мега. иол Е замеангель природного газа прием.
Сопоставление капнтальных затрат на сооружение одинат кового оборудования в США и в Советском Союзе на примере а угольных электростанций показы- вает, что стоимость установки в Сшаимегшь Угм,дава.СШАЛДж ССС!» В рублях В 2 5 раза ниже стоимости у'становки в США в долларах США 1979 г. Процент удельных капитальных затрат для расчета вклада стоимости установки в стоимость производства продукта может быть взят тот же (24то).
Стоимость угля должна приниматься непосредственно по отечественным данным. Используя данные последнего примера, получаем: вклад капитальной составляющей 3,69: 2,5=1,48 руб, за 1 ГДж Нт, стоимость (прнведенные затраты), например, канско-ачинского угля в пересчете на условное топливо 10 руб т †', что соответствует 0,33 руб, за 1 ГДж, Тогда стоимость производства водорода составит 1,48+0,ЗЗХ Х1,75=2,06 руб, за 1 ГДж (или в пересчете на условное топливо 617 руб т-', т. е, 247 руб т-' На). По данным (!8) капитальная составляющая соответствует 2,05 руб, за 1 ГДж Нт, а стоимость утля 0,73 руб.
за 1 ГДж. Это приводит к стоимости 2,78 руб. за 1 ГДж На (нли в пересчете на условное топливо 83,4 руб т-', или 333 руб т — ' На), Из этих данных видно, что, как н отмечалось в начале параграфа, результаты получаются достаточно разноречивыми н могут рассматриваться только как весьма приближенные оценки, Глава третьи Получение водорода из воды путем электролиза З.1.
Физико-химические основы процесса электролиза воды В электрохимии под электродом в простейшем случае понимается некоторый электронный проводник, погруженный в ионный проводник (раствор электролита, расплав) 70 нли соприкасающийся с ним, На межфазной границе раздела электрод — раствор протекают электродные процессы, в результате которых между электродом и раствором устанавливается разность потенциалов — электродный потенциал, значение которого зависит от природы протекающей на поверхности электрода электрохимической реак. ции, Непосредственно измерить можно только разность электродных потенциалов нескольких электродов.
Практическое значение имеют относительные электродные потенциалы, представляющие собой разность электродного потенциала рассматриваемого электрода и электрода сравнения, обычно нормального водородного электрода, электродный потенциал которого условно принят равным нулю. То, что мы обычно называем равновесным электродным потенциалом, есть напряжение ячейки, составленной из этого электрода и электрода сравнения, прн условии, что на всех фазовых границах ячейки установилось равновесие. Электродный потенциал Е, соответствующий условиям равновесия, связан с изменением энергии 1иббса гзсг' электрохимической реакции, протекающей на электроде, так называемой электродной реакции, соотношением (3.1) Е= — —, иР где з — число электронов, участвующих в электрохимическом равновесии; Р— число Фарадея: Е= Ауде; (3.2) здесь А(д — число Авогадро, а е — заряд электрона, Эначение электродного потенциала в этом случае зависит от концентрации с или активности а веществ, участвующих в электрохнмическом равновесии, Для металлических электродов Е=Ее+ — !игтме ' (3.3) где Š— универсальная газовая постоянная; Т вЂ” температура; Ео — нормальный электродный потенциал, соответствующий электродному потенциалу системы, в которой активность находящихся в электрохимическом равновесии веществ равна единице.
Электрод может состоять из нескольких последовательно включенных фаз, и на каждой из межфазных границ может осуществляться какая-то отдельная стадия полной электродной реакции, Поэтому электродную реакцию следует рассматривать как суммарный, итоговый 71 (3.5) ЛН= — гР~Š— Т ~ — ~ 1.
(3.9) Зависимость ЭДС ячейки от давления, особенно важная для газовых электродов, может быть получена из (3.1): (3. РВ) процесс, который слагается из ряда последовательных стадий. Если вместо изменения энергии Гиббса подставить ал- гебраическую сумму химических потенциалов рз всех ком- понентов полной реакции, то ЭДС ячейки может быть выражена формулой Е.= — — = — — Хч; мн аа (3.4) »Р ря где тп — стехиометрический коэффициент компонента 1 в суммарной реакции ячейки.
Продифференцнровав уравнение (3.1) по температуре, получим температурный коэффициент ЭДС ячейки где ЛЯ вЂ” изменение энтропии в полной реакции. Обратимое выделение ялн поглощение теплоты в электрохнмнческой ячейке определяется величиной — ТЛ3 = — ЛН+М, (3.6) где ЛН вЂ” изменение энтальпии в полной реакции нли ее тепловой эффект. Если ЛН<ЛО, то энергия, освобождае- мая прн реакции, оказывается больше той, которая мо- жет быть превращена во внешнюю работу, и ячейка ра- зогревается. Если, напротив, ЛН)Л6, то в работу пре- вращается больше энергии, чем освобождается при реакции, и ячейка охлаждается, Итак, выделение или по- глощение теплоты %" прн обратимой работе ячейки опре- деляется соотношением Яу = ЛΠ— ЛН = — ТЛЯ = — зЛ' ( — 1, (3.7) дх /р' Если воспользоваться уравнением Гиббса — Гельм- гольца ЛН=Ла — т~ — ~ /дЬО з (3.8) ~ дг ), и формулами (3.1) и (3.5), то можно получить простую зависимость для теплового эффекта реакции где ЛР— изменение объема системы при стехиометрическом превращении в расчете на 1 моль образовавшегося газа, Если пренебречь изменениями объемов жидких и твердых фаз, то.
М'= — —, Тгт Р (3.11) и вместо (3.10) получим (дЕ) й' 1 (3.1 2) др /т »Р р ЭДС или равновесное напряжение ячейки Е зависит не только от температуры и давления, но и от концентраций с; (актнвностей ьи) веществ, участвующих в электродных реакциях. В соответствии с суммарным уравнением процесса разложения воды но н,+ — 'о, (333) для получения 1 м' (90 г) водорода требуется 805 г воды и 2394 А ч электричества, Затраченная в этом процессе электроэнергия, кВт ч, равна произведению количества электричества на падение напряжения на ячейке и(в): %',„=2,3941). Теоретическое значение ЭДС ячейки Б„необходимой для осуществления обратимой реакции разложения воды, определяется соотношением (3.1) — - оно соответствует той части энергии, которую необходимо подвести в виде работы, Тепловой эффект реакции разложения воды равен ЛН и представляет собой сумму работы и теплоты, затраченных в процессе, Соответствующее этому тепловому эффекту напряжение ячейки Е»=ЛН/зЕ носит название термонейтрального напряжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
