609

15.7. WYKORZYSTANIE WODORU

do obniżenia temperatury pracy ogniw SOFC (700°C), co pozwoli na ułatwienie ich budowy. Aby ogniwo SOFC mogło efektywnie pracować w niższych temperaturach (600 -i- 800°C), konieczne jest zastosowanie stałego elektrolitu tlenowego wykazującego w tych temperaturach duże przewodnictwo jonowe oraz materiałów elektrodowych o odpowiednich właściwościach transportowych i katalitycznych [15.66], Ogniwa te znajdują się w zaawansowanej fazie badawczej.

Ogniwa paliwowe średniotemperaturowe (PAFC) i wysokotemperaturowe (MCFC i SOFC) mogą pracować jako samodzielne jednostki, w układach skojarzonych lub we współpracy z turbinami parowymi i gazowymi. Gazy odlotowe z anody zawierają również H₂, CO i CH₄, dlatego też po zmieszaniu z powietrzem zawartym w odlotowym gazie katodowym zostają dopalone w komorze dopalacza, a spaliny zasilają turbinę gazową. Spaliny odlotowe z turbiny gazowej zasilają kocioł odzyskowy, w którym wytwarzana jest para wodna do napędu turbiny parowej.

Ogniwa paliwowe charakteryzują się nie tylko dużą sprawnością wytwarzania energii elektrycznej i ciepła, ale i stosunkowo małą uciążliwością dla środowiska w miejscu ich pracy. Bardzo dobrze nadają się jako rozproszone źródła energii elektrycznej i ciepła. Problemem są ciągle wysokie koszty inwestycyjne (koszty materiałów) oraz stosunkowo krótki czas życia ogniwa, które ocenia się na 5 —10 lat. Można się spodziewać znacznego rozwoju i stosowania ogniw paliwowych po 2020 roku.

15.7. WYKORZYSTANIE WODORU

W porównaniu z innymi paliwami wodór zapewnia sprawniejszy proces spalania i jest paliwem ekologicznie najczystszym. Może być wykorzystywany w silnikach spalinowych, ogniwach paliwowych, kotłach, palnikach, piecach itp.

Większa wartość opałowa wodoru (120 MJ/kg) w porównaniu z gazem ziemnym (48 MJ/kg) i większa jego lotność pozwala na stosowanie większych prędkości wodoru niż gazu - zwiększa się wykorzystanie rurociągów transportowych. Duża lotność (cząstki wodoru są bardzo małe) powoduje jednak większe straty wodoru w rurociągach i zbiornikach, gdyż dyfunduje on przez metale. Straty wynoszą ok. 1% masy zmagazynowanego wodoru na dobę.

Transport gazowego wodoru rurociągami na duże odległości jest technicznie możliwy i tańszy od przesyłania energii elektrycznej. Wodór jest łatwiejszy i tańszy w magazynowaniu niż energia elektryczna i może być magazynowany w postaci gazowej (zbiorniki ciśnieniowe 20 ~ 60 MPa), ciekłej (w temperaturze —253°C - zbiorniki termoizolowane) oraz stałej w postaci wodorków metali (związków wodoru z innymi pierwiastkami) lub w postaci związków chemicznych (amoniak, metanol). Poszukuje się superlekkich metali o bardzo dużej porowatości. Transport wodoru przez istniejące rurociągi gazu ziemnego choć jest możliwy, to również wątpliwy. Prawdopodobnie do budowy takich rurociągów i zbiorników magazynowych należałoby użyć bardzo drogich stali austenitycznych, które odznaczają się znacznie mniejszą przepuszczalnością niż inne stale.

609