Получение водорода при воздействии на воду напряжением постоянного тока
Данная работа ориентирована на повышение энергоэффективности электролизных установок по получению водорода. Проведено исследование, для выявления зависимостей основных параметров электролиза при постоянном токе. Спроектирована водородная ячейка с коаксиальными электродами, работающая на импульсном напряжении. Представлен расчет повышения эффективности при использовании данного метода электролиза. Проведен расчет экономической перспективности проекта, а также его стоимость. Оценены все риски, вредные и опасные факторы при работе с исследуемым объектом.
Задание на выполнение выпускной квалификационной работы ………………………………………….. 4
Реферат …………………………………………………………………………………………………………………………….. 6
Определения, обозначения, сокращения …………………………………………………………………………….. 7
Введение …………………………………………………………………………………………………………………………. 10
1. Обзор литературы …………………………………………………………………………………………………….. 12
1.1. Разработки Стенли А. Майера………………………………………………………………………………… 12
1.2. Исследования по статье: «Электролиз воды с импульсным индуктивным
напряжением» …………………………………………………………………………………………………………………. 20
1.3. Выводы по обзору литературы……………………………………………………………………………….. 37
2. Экспериментальная часть ………………………………………………………………………………………….. 38
2.1. Эксперименты по выявлению основных параметров для изготовления
экспериментальной установки …………………………………………………………………………………………. 38
2.2. Выводы по экспериментальной части: ……………………………………………………………………. 47
3. Изготовление ячейки ………………………………………………………………………………………………… 48
3.2. Электрическая схема ……………………………………………………………………………………………… 49
3.3. Реализация ячейки …………………………………………………………………………………………………. 53
4. Экспериментальная часть ………………………………………………………………………………………….. 53
4.1. Экспериментальные замеры производительностей ячейки ……………………………………… 53
4.2. Рекомендации для изготовления рабочего прототипа ……………………………………………… 56
4.3. Выводы по экспериментальной части …………………………………………………………………….. 57
5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. Введение ……. 59
5.1. Предпроектный анализ ………………………………………………………………………………………….. 59
5.2. Потенциальные потребители результатов исследования …………………………………………. 61
5.3. Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения ………………………………………………………………………………………………………….. 62
5.4. SWOT – анализ ……………………………………………………………………………………………………… 63
5.5. Оценка готовности проекта к коммерциализации …………………………………………………… 68
5.6. Методы коммерциализации результатов научно – технического исследования ……….. 69
5.7. Инициация проекта ……………………………………………………………………………………………….. 70
5.8. Планирование и формирование бюджета научного исследования ………………………………. 71
5.8.1. Контрольные события проекта………………………………………………………………………………… 71
5.8.2. План проекта ………………………………………………………………………………………………………….. 72
5.9. Бюджет научного исследования (НИ) …………………………………………………………………….. 74
5.9.1. Расчет материальных затрат НИ ……………………………………………………………………………… 74
5.9.2. Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ ………………………………. 75
5.10. Основная заработная плата …………………………………………………………………………………. 76
5.11. Дополнительная заработная плата научно – производственного персонала ………….. 78
5.12. Отчисления на социальные нужды ……………………………………………………………………… 78
5.13. Накладные расходы ……………………………………………………………………………………………. 79
5.14. Организационная структура проекта …………………………………………………………………… 81
5.15. Матрица ответственности …………………………………………………………………………………… 81
5.16. План управления коммуникациями проекта ………………………………………………………… 82
5.17. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности разработки импульсного электролизера ……… 83
Выводы по разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение» ………………………………………………………………………………………………………… 86
6. Социальная ответственность. Введение …………………………………………………………………….. 89
6.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. ……………………………. 90
6.1.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны) правовые нормы
трудового законодательства. ……………………………………………………………………………………………. 90
6.1.2. Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны) правовые нормы
трудового законодательства. ……………………………………………………………………………………………. 91
6.1.3. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ……………………………. 92
6.2. Производственная безопасность …………………………………………………………………………….. 93
6.2.1. Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект исследования.
6.2.2. Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть при проведении
исследований…………………………………………………………………………………………………………………… 97
6.2.3. Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия опасных и вредных
факторов. ………………………………………………………………………………………………………………………… 97
6.3. Экологическая безопасность. …………………………………………………………………………………. 97
6.3.1. Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ……………………………. 97
6.3.2. Анализ «жизненного цикла» объекта исследования. ……………………………………………. 98
6.3.3. Обоснование мероприятий по защите окружающей среды. …………………………………. 99
6.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. ………………………………………………………………. 99
6.4.1. Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект исследований. ……….. 99
6.4.2. Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при исследовании объекта. …… 100
6.4.3. Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка действия в
случае возникновения ЧС. ……………………………………………………………………………………………… 100
6.5. Выводы по разделу: «Социальная ответственность» …………………………………………….. 102
Заключение по магистерской диссертации ……………………………………………………………………… 103
Список источников ………………………………………………………………………………………………………… 104
Приложение А……………………………………………………………………………………………………………….. 110
В наше время современное общество сложно представить без электричества. В связи
с ограниченностью рентабельных для добычи ископаемых видов топлива, таких как нефть,
газ, уголь, уран, переход на не традиционные методы получения энергии становится
необходимостью. Одним из таких методов является водородная энергетика [1].
Водород является самым распространённым элементом на Земле, но проблема
заключается в том, что он находится во все возможных соединениях и отсутствует в чистом
виде. В связи с этим разрабатываются новые и модернизируются уже используемые методы
его получения.
В настоящее время в промышленности применяют 4 основных способа:
Конверсия метана водяным паром в реакторах с кипящим слоем дисперсного
катализатора;
Газификация углерода твердого топлива водяным паром;
Термическое разложение (пиролиз) метана;
Электролиз воды постоянным током.
Каждый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки, но для каждого
требуется большое количество условного топлива для получения необходимого водорода. В
таблице 1 приведен коэффициент удельного расхода условного топлива необходимого для
производства 1 кг водорода [2].
Таблица 1. Коэффициент удельного расхода условного топлива для указанных методов
Проведенные эксперименты с постоянным током и изученной литературой,
позволило провести исследование импульсного электролиза, который показал увеличение
энергоэффективности на 15.4%. Выявленные гипотезы и теории предоставляют возможность
дальнейшего развития данного направления электролиза для достижения поляризационного
распада молекулы воды. Из изученных источников понятно, что данный процесс является
перспективным как в плане энергоэффективности, так и производительности в целом.
В текущей работе, эксперименты с постоянным током показали, что создание
лабораторной водородной ячейки на коаксиальных электродах позволяет прирост
производительности ~ в 2 раза, по сравнению с пластинчатыми, при том же КПД. Так же ее
реализация показала большой перечень проблем, которые нужно будет учесть при создании
опытного образца электролизера.
Проведенный анализ финансового менеджмента, ресурсоэффективности и
ресурсосбережения. Позволил оценить теоретический эффект от установки разработанного
принципа на действующие установки, а также целостность, корректность и перспективность
проекта, наличие слабых сторон и трудностей для реализации. Определены заинтересованные
лица в развитии данной технологии, что в дальнейшем может способствовать инвестициями в
исследования.
Проведенный анализ раздела социальной ответственности отражает все необходимые
меры обеспечения безопасности при работе с электролизными газогенераторами. Был
проведен анализ вредных и опасных факторов не только при исследовании, но и дальнейшей
эксплуатации, так же рассмотрены эффекты от воздействия отходов электролизеров на
литосферу и атмосферу. Выявлена наиболее вероятная ЧС и разработан соответствующий ей
план, позволяющий сохранить жизнь и здоровье сотрудникам, обслуживающим данную
установку.
В приложении А приведен перевод экспериментальной части диссертации.
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.2 (5 отзывов)
4.3 (248 отзывов)
4.5 (9 отзывов)
4.9 (826 отзывов)
4.9 (35 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
4.6 (30 отзывов)
4.9 (298 отзывов)
5 (8 отзывов)
