Получение водорода при воздействии на воду напряжением постоянного тока

Ложкин, Анатолий Сергеевич Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)