Науковий вісник НГУ

Застосування високоефективних систем генерування та зберігання водню для автономного енергозабезпечення

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №3 2021

Останнє оновлення: 25 червня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 3330

Authors:

А. М. Авраменко, orcid.org/0000-0001-8130-1881, Інститут проблем машинобудування імені А. М. Підгорного НАН України, м. Харків, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. А. Шевченко, orcid.org/0000-0002-6009-2387, Інститут проблем машинобудування імені А. М. Підгорного НАН України, м. Харків, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Н. А. Чорна, orcid.org/0000-0002-9161-0298, Інститут проблем машинобудування імені А. М. Підгорного НАН України, м. Харків, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. Л. Котенко, orcid.org/0000-0003-2715-634X, Інститут проблем машинобудування імені А. М. Підгорного НАН України, м. Харків, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (3): 069 - 074

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-3/069

Abstract:

Мета. Розробка науково-технічних рішень, що забезпечують підвищення надійності енергозабезпечення автономних систем і зменшення екологічного навантаження на оточуюче середовище за рахунок використання водневих технологій акумулювання енергії.

Методика. Методика розрахунку забезпечує отримання сукупності оптимальних технічних рішень задля визначення ефективних режимів роботи автономної системи енергозабезпечення для подачі водню до паливної комірки, виходячи із графіків електричного навантаження конкретного споживача за допомогою обчислювального експерименту.

Результати. На підставі проведеного дослідження розроблена технологічна схема автономної системи енергозабезпечення на базі паливних комірок, обґрунтовано підхід до створення металогідридної системи акумулювання водню та його подачі до паливних комірок. Розроблено алгоритм розрахунку, що дозволяє розрахувати річний баланс енергії конкретного споживача й підібрати необхідне обладнання для реалізації схеми, виходячи з річного графіка теплового та електричного навантаження.

Наукова новизна. Запропонована альтернативна схема гарантованого електро- й теплопостачання автономного будинку без використання привізного палива. Перевагою такої схеми є її замкнутість, оскільки водень для живлення паливної комірки виробляється на місці, при цьому металогідридна система зберігання водню здатна забезпечити проведення процесів поглинання та його виділення за рахунок наявних у системі ресурсів гарячої й холодної води.

Практична значимість. Застосування технології перетворення енергії первинних джерел шляхом створення вітроводневого енерготехнологічного комплексу із застосуванням електролізної установки й металогідридної системи акумулювання водню дозволить вирішити проблему згладжування нерівномірності надходження енергії від поновлюваних джерел.

Ключові слова: енергозабезпечення, енергоустановка, водень, паливні комірки, металогідридний акумулятор

References.

1. Han, S., Zhang, B., Sun, X., Han, S., & Höök, M. (2017). China’s Energy Transition in the Power and Transport Sectors from a Substitution Perspective. Energies 10(5), 600. https://doi.org/10.3390/en10050600.

2. Zipunnikov, M.M. (2019). Formation of potassium ferrate in a membrane-less electrolysis process of water decomposition. Issues of Chemistry and Chemical Technology, 1, 42-47. https:/doi.org/10.32434/0321-4095-2019-126-5-42-47.

3. Solovey, V., Khiem, N., Zipunnikov, M., & Shevchenko, A. (2018). Improvement of the Membraneless Electrolysis Technology for Hydrogen and Oxygen Generation. French-Ukrainian Journal Of Chemistry, 6(2), 73-79. https://doi.org/10.17721/fujcV6I2P73-79.

4. Solovey, V.V., Shevchenko, A.A., Zipunnikov, M.M., Kotenko, A.L., Khiem, N.T., Tri, B.D., & Hai, T.T. (2021). Development of high pressure membraneless alkaline electrolyzer. International Journal of Hydrogen Energy. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.01.209.

5. Minko, K.B., Bocharnikov, M.S., Yanenko, Y.B., Lototskyy, M.V., Kolesnikov, A., & Tarasov, B.P. (2018). Numerical and experimental study of heat-and-mass transfer processes in a two-stage metal-hydride hydrogen compressor. International Journal of Hydrogen Energy, 43(48), 21874-21885. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.09.211.

6. Rusanov, A.V., Solovey, V.V., & Lototskyy, M.V. (2020). Thermodynamic features of metal-hydride thermal sorption compressors and perspectives of thеir application in hydrogen liquefaction systems. Journal of Physics: Energy, 2(2), 021007. https://doi.org/10.1088/2515-7655/ab7bf4.

7. Hirscher, M., Yartys, V.A., Baricco, M., Bellosta von Colbe, J., Blanchard, D., Bowman, R.C., …, & Zlotea, C. (2020). Materials for hydrogen-based energy storage – past, recent progress and future outlook. Journal of Alloys and Compounds, 827, 153548. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153548.

8. Bellosta von Colbe, J., Ares, J.-R., Barale, J., Baricco, M., Buckley, C., Capurso, G., ..., & Dornheim, M. (2019). Application of hydrides in hydrogen storage and compression: Achievements, outlook and perspectives. International Journal of Hydrogen Energy, 44(15), 7780-7808. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.01.104.

9. Møller, K.T., Jensen, T.R., Akiba, E., & Li, H. (2017). Hydrogen – A sustainable energy carrier. Progress in Natural Science: Materials International, 27(1), 34-40. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2016.12.014.

10. Lototskyy, M.V., Tolj, I., Pickering, L., Sita, C., Barbir, F., & Yartys, V. (2017). The use of metal hydrides in fuel cell applications. Progress in Natural Science: Materials International, 27(1), 3-20. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2017.01.008.

11. BP Statistical Review of World Energy (68 ^th) (2019). Retrieved from https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2019-full-report.pdf.

12. Zheng, S., Yi, H., & Li, H. (2015). The impacts of provincial energy and environmental policies on air pollution control in China. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier, 49, 386-394. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.04.088.

13. Ma, Z., Eichman, J., & Kurtz, J. (2018). Fuel Cell Backup Power System for Grid-Service and Micro-Grid in Telecommunication Applications. ASME 12^th International Conference on Energy Sustainability. https://doi.org/10.1115/ES2018-7184.

14. Lototskyy, M.V., Davids, M.W., Tolj, I., Klochko, Ye.V., Sekhar, B.S., Chidziva, S., …, & Pollet, B.G. (2016). Metal-hydride systems for hydrogen storage and supply for stationary and automotive low temperature PEM fuel cell power modules. International Journal of Hydrogen Energy, 40(35), 11491-11497. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.01.095.

15. Fuel Cells Market by Type (Proton Exchange Membrane Fuel Cell, Phosphoric Acid Fuel Cell, Alkaline Fuel Cell, Microbial Fuel Cell), Application (Transport, Stationary, Portable), End-User, Region – Global Forecast to 2024 (n.d.) Retrieved from. http://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/fuel-cell-market-348.html.

16. DOE Hydrogen and Fuel Cells Program (2019). Annual Progress Report 2018: DOE/GO-102019-5156, April 2019, 1025. Retrieved from https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/73353.pdf.

17. Zhang, X., Chan, S.H., Ho, H.K., Tan, S.-C., Li, M., Li, G., & Feng, Z. (2015).Towards a smart energy network: The roles of fuel/electrolysis cells and technological perspectives. International Journal of Hydrogen Energy, 40(21), 6866-6919. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.03.133.

18. Eurostat (2013). Manual for statistics on energy consumption in households. Luxembourg: Publications Office of the European Union. Retrieved from https://ec.europa.eu/eurostat/documents/3859598/5935825/KS-GQ-13-003-EN.PDF/baa96509-3f4b-4c7a-94dd-feb1a31c7291.

19. Chorna, N.A., & Hanchyn, V.V. (2018). Modeling Heat and Mass Exchange Processes in Metal-hydride Installations. Journal of Mechanical Engineering, 21(4), 63-70. https://doi.org/10.15407/pmach2018.04.063.

20. Matsevytyi, Y.M., Chorna, N.A., & Shevchenko, A.A. (2019). Development of a Perspective Metal Hydride Energy Accumulation System Based on Fuel Cells for Wind Energetics. Journal of Mechanical Engineering, 22(4), 48-52. https://doi.org/10.15407/pmach2019.04.048.

• < Попередня
• Наступна >