По пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике
Представлены результаты сравнительных характеристик газообразного, жидкого и металлического водорода, способы производства и области применения. Показаны перспективные направления и ожидаемые эффекты в энергетике и физике процессов преобразования энергии водорода....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Гідроенергетика України |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57926 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | По пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике / Г.М. Федоренко, А.И. Яковлев // Гідроенергетика України. — 2011. — № 1. — С. 59-60. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57926 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Федоренко, Г.М. Яковлев, А.И. 2014-03-16T08:51:47Z 2014-03-16T08:51:47Z 2011 По пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике / Г.М. Федоренко, А.И. Яковлев // Гідроенергетика України. — 2011. — № 1. — С. 59-60. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1812-9277 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57926 662.76; 662.7.002.82 Представлены результаты сравнительных характеристик газообразного, жидкого и металлического водорода, способы производства и области применения. Показаны перспективные направления и ожидаемые эффекты в энергетике и физике процессов преобразования энергии водорода. ru Інститут електродинаміки НАН України Гідроенергетика України Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці По пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
По пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике |
| spellingShingle |
По пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике Федоренко, Г.М. Яковлев, А.И. Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці |
| title_short |
По пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике |
| title_full |
По пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике |
| title_fullStr |
По пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике |
| title_full_unstemmed |
По пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике |
| title_sort |
по пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике |
| author |
Федоренко, Г.М. Яковлев, А.И. |
| author_facet |
Федоренко, Г.М. Яковлев, А.И. |
| topic |
Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці |
| topic_facet |
Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Гідроенергетика України |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України |
| format |
Article |
| description |
Представлены результаты сравнительных характеристик газообразного, жидкого и металлического водорода, способы производства и области применения. Показаны перспективные направления и ожидаемые эффекты в энергетике и физике процессов преобразования энергии водорода.
|
| issn |
1812-9277 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57926 |
| citation_txt |
По пути к металлическому водороду и его использованию в энергетике / Г.М. Федоренко, А.И. Яковлев // Гідроенергетика України. — 2011. — № 1. — С. 59-60. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT fedorenkogm poputikmetalličeskomuvodoroduiegoispolʹzovaniûvénergetike AT âkovlevai poputikmetalličeskomuvodoroduiegoispolʹzovaniûvénergetike |
| first_indexed |
2025-11-25T20:42:29Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:42:29Z |
| _version_ |
1850527885263110144 |
| fulltext |
Гідроенергетика України, 1/2011, ISSN 1812�9277 5959
Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
СС
вой ства га зо об раз но го во до ро да. Во -
до род лег чай шее из всех из ве ст ных ве -
ществ (в 14,4 ра за лег че воз ду ха) плот -
ность 0,0899 г/л при 0 °С и 1 атм.
Из всех га зов об ла да ет на и боль шей теп лоп ро -
вод ностью, рав ной при 0°С и 1 атм 0,174 вт/(м·К),
т.е. 4,16 ·10−4 кал/(с·см·°С). Удель ная теп ло ём -
кость во до ро да при 0°С и 1 атм Ср 14,208·103
Дж/(кг·К), т. е. 3,394 кал/(г·°С). Во до род ма ло
раст во рим в во де (0,0182 мл/г при 20°С и 1 атм),
но хо ро шо во мно гих ме тал лах (Ni, Pt, Pa и др.),
осо бен но в пал ла дии (850 объ ё мов на 1 объ ём Pd).
С кис ло ро дом во до род об ра зу ет во ду:
Н2+1/2·О2= Н2О с вы де ле ни ем 285,937·103 Дж/ моль,
т.е. 68,3174 ккал/моль теп ла (при 25°С и 1 атм).
Смесь 2 объ ё мов Н2 и 1 объ ё ма О2 на зы ва ют гре -
му чим га зом.
Спо со бы по лу че ния и хранения во до ро да
[5]. Ос нов ные ви ды сырья для про мыш лен но го
по лу че ния во до ро да — при род ные га зы, кок со вый
газ и га зы неф те пе ре ра бот ки, а так же про дук ты
га зи фи ка ции твёр дых и жидких топ лив (глав ным
об ра зом уг ля). Во до род по лу ча ют так же из во ды
элект ро ли зом (в мес тах, где имеет ся де ше вая
элект ро э нер гия). Важ ней ши ми спо со ба ми про -
из во д ства во до ро да из при род но го га за яв ляет ся
ка та ли ти чес кое вза и мо дей ствие уг ле во до ро дов,
глав ным об ра зом ме та на, с во дя ным па ром
(конвер сия): СН4 + Н2О = СО + 3Н2, и не пол ное
окис ле ние уг ле во до ро дов кис ло ро дом:
СН4+1/2·O2 = СО + 2Н2. Об ра зу ю ща я ся окись уг -
ле ро да так же под вер га ет ся кон вер сии: СО + Н2О
= СО2 + Н2. Во до род, до бы ва е мый из при род но го
га за, са мый де шё вый.
Получение водорода из сероводородного
“супа” Чер ного мо ря. Чер ное мо ре уни каль но:
оно в ми ре са мое …се ро во до род ное. Его морс кие
во ды со дер жат вы сокую кон це нт ра цию се ро во до -
ро да (Н2S) — до 10%. Оче вид но, что су ще ст ву ет
мощ ный ис точ ник се ро во до ро да, на хо дя щий ся
под дном Чер но го мо ря [1]. Се ро во до род лег ко
раз ла га ет ся на водо род и се ру. Од на ко по сво ей
зна чи мос ти для че ло ве че ст ва се ра не идет ни в ка -
кое срав не ние с во до ро дом. Это ве ще ст во яв ля ет -
ся очень ка ло рий ным и к то му же эко ло ги чес ки
чис тым топ ливом. На и бо лее прив ле ка тель ным
спо со бом (ме то дом) по лу че ния во до ро да из Чер -
но го мо ря яв ля ет ся би о ло ги чес кий. Есть все ос -
но ва ния ут ве рж дать, что уже в 1<й по ло ви не XXI
сто ле тия Чер но мо рс кий бассейн (ре ги он) ожи да -
ет неф тя ной, га зо вый и во до род ный — од ним сло -
вом энер ге ти чес кий бум [3].
Ме тал ли чес кий во до род. В 1971 го ду по я ви -
лась ра бо та со ве тс ких те о ре ти ков во гла ве с Юри -
ем Ка га ном, ко то рые до ка зы ва ли, что ме тал ли -
чес кий во до род мо жет ока зать ся ме тас та биль -
ным. Сло во "ме тас та биль ный" оз на ча ет, что пос -
ле сня тия вы со ко го дав ле ния во до род не прев ра -
тит ся сно ва в газ с ди э ле кт ри чес ки ми, неп ро во дя -
щи ми свой ства ми, а бу дет ос та вать ся ме тал лом.
Пер вый ус пех, свя зан ный с во до ро дом, был
дос тиг нут, ког да в фев ра ле 1975 го да груп па уче -
ных под ру ко во д ством Ле о ни да Ве ре ща ги на из
Инс ти ту та фи зи ки вы со ких дав лений по лу чила
во до род в ме тал ли чес ком сос то я нии. При тем пе -
ра ту ре 4,2 К (тем пе ра ту ра ки пе ния ге лия) в тон -
ком слое во до ро да, под ве рг ну тым с по мощью ал -
маз ных на ко ва лен дав ле нию око ло 300 ГПа, уче -
ные наб лю да ли умень ше ние элект ри чес ко го соп -
ро тив ле ния во до ро да в нес коль ко мил ли о нов раз,
что слу жи ло сви де тель ством пе ре хо да в ме тал ли -
чес кое сос то я ние.
ПО ПУТИ К МЕТАЛЛИЧЕСКОМУ ВОДОРОДУ
И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ В ЭНЕРГЕТИКЕ
ФЕДОРЕНКО Г.М., докт. техн. наук,
Институт электродинамики НАНУ, г. Киев,
ЯКОВЛЕВ А.И., докт. техн. наук, профессор,
Национальный аэрокосмический
университет "ХАИ" им. Н.Е. Жуковского, г. Харьков.
УДК 662.76; 662.7.002.82
Предс тав ле ны ре зуль та ты срав ни тель ных ха рак те рис тик га зо об раз но го, жид ко го и ме -
тал ли чес ко го во до ро да, спо со бы про из во д ства и об лас ти при ме не ния. По ка за ны перс пек тив -
ные нап рав ле ния и ожи да е мые эф фек ты в энер ге ти ке и фи зи ке про цес сов пре об ра зо ва ния
энер гии во до ро да.
* * *
"Энергия — основа мироздания и каждое значительное научное открытие в этой
области — шаг в будущее, существенный вклад в благополучие человеческой
цивилизации". Лауреат Нобелевской премии академик Ж.И.Алферов.
* * *
“…в XXI сто ле тии сос то ит ся эпо халь ная сме на ос нов но го энер го но си те ля: уг ле -
во до род ное топ ли во бу дет вы тес нять ся аль тер на тив ны ми энер го но си те ля ми, в пер -
вую оче редь, во до ро дом т.е. обус лов ле на не из беж ность пе ре хо да че ло ве че ст ва к во -
до род ной энер ге ти ке.”
проф. Товажнянский Л.Л. ректор НТУ "ХПИ", д.т.н., заслуженный деятель науки и техники Украины.
В ПРОЯДКЕ ДИСКУССИИВ ПРОЯДКЕ ДИСКУССИИ
ЯКОВЛЕВ А.И.
ФЕДОРЕНКО Г.М.
Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
Гідроенергетика України, 1/2011, ISSN 1812�92776060
Предва ри тель ные ис пы та ния опыт ных об раз -
цов металлического водорода ука зы ва ют на его
уни каль ные свой ства.
Уточ нен ная в нас то я щее вре мя оцен ка ве ли -
чи ны дав ле ния, при ко то ром во до род дол жен пе -
ре ходить в ме тал ли чес кое сос то я ние, сос тав ля ет
2,6 млн. атм. По ка по доб ные дав ле ния еще не мо гут
быть соз да ны в экс пе ри мен те. Од на ко ра бо ты по по -
лу че нию дав ле ний та ко го по ряд ка ин тен сив но ве -
дут ся давно. В Инс ти ту те фи зи ки вы со ких дав ле ний
(Россия) уже по лу че ны дав ле ния до 1 млн. атм, а
уче ные Кор нельс ко го уни вер си те та (США) счи та -
ют, что в бли жай шие три го да они дос тиг нут дав ле -
ний в нес коль ко мил ли о нов ат мос фер. Пред ло же ны
так же ме то ды по лу че ния та ких дав ле ний с по -
мощью взры вов, од на ко ес те ст вен но, что пос ле опы -
та не уда ет ся сох ра нить об раз цы.
Ис сле до ва ние ме тал ли чес ко го во до ро да ста -
нет од ной из ос нов ных за дач в об лас ти мак рос ко -
пи ческой фи зи ки.
Ме тал ли чес кий во до род, сог лас но раз ра бо тан -
ным мо де лям, яв ля ет ся свер хпро вод ни ком при
наиболь шей кри ти чес кой тем пе ра ту ре Рис. 1. Не -
ко то рые прог но зы гла сят, что мож но до бить ся его
ус той чивос ти да же при нор маль ном дав ле нии, что
су лит боль шие перс пек ти вы в об лас ти энер ге ти ки.
При сня тии дав ле ния и об рат ном пе ре хо де из
ме тал ли чес кой фа зы в ди э ле кт ри чес кую вы де ля -
ет ся энергия ~ 290 МДж/кг, что в нес коль ко раз
вы ше, чем да ет лю бой из ве ст ный вид топ ли ва.
По пыт ки по лу че ния ме тал ли чес ко го во до ро -
да важ ны не толь ко для фун да мен таль ной науки,
но и свя за ны с по тен ци аль ны ми прик лад ны ми ас -
пек та ми его ис поль зо ва ния.
Вы во ды
1. Во до род са мый расп ро ст ра нен ный эле мент
во Все лен ной (92 % мас сы звезд, на Солн це в ви -
де плаз мы, в межз ве зд ном прост ра н стве и га зо -
вых ту ман нос тях, в ви де от дель ных мо ле кул, ато -
мов и ио нов, мо ле ку ляр ных об ла ков; на Зем ле
весь во до род на хо дит ся в ви де ор га ни чес ких со е -
ди не ний: в зем ной ко ре и в клет ках жи вых ор га -
низ мов по чис лу ато мов на во до род при хо дит ся
поч ти 50 %, тя же лые пла не ты Юпи тер и Са турн
бо лее чем на 90 % по мас се сос то ят из ме тал ли чес -
ко го во до ро да, (Табл. 1).
2. Кро ме дос тиг ну то го сос то я ния во до ро да с
уве ли чен ной свер хэ ле кт ри чес кой про во ди мостью,
ме тал ли чес кий во до род, пос ле силь но го сжа тия до
3,75 млн атм. ме то дом взры ва под действи ем удар -
ной вол ны в ал маз ной прес сфор ме, ког да ис ход -
ный во до род не из беж но наг ре ва ет ся до нес коль -
ких ты сяч граду сов Кель ви на в те че ние мик ро се -
кун ды и на нес коль ко по ряд ков по вы ша ет свою
плот ность по срав нению с ис ход ным сос то я ни ем,
пос лед ний по теп лот вор ной спо соб нос ти мо жет
быть приб ли жен к трансура но вым ве ще ст вам, а,
сле до ва тель но, мо жет быть ис поль зо ван в ка че ст ве
стерж ней твер до го топ ли ва для ра кет. Эти фан тас -
ти чес кие воз мож нос ти уже нес коль ко де ся ти ле тий
об суж да ют ся в Ин тер не те.
3. Рас смат ри вая про цесс по лу че ния ме тал ли -
чес ко го во до ро да как ак ку му ли ро ва ние энер гии,
мож но спрог но зи ро вать ис поль зо ва ние его преж -
де все го для пок ры тия пи ко вых наг ру зок в сис те -
мах элект рос наб же ния и ге не ри ро ва ния. Спе ци а -
лис та ми ИПБ НА НУ про ве де на прог ноз ная
оцен ка теп лот вор ной спо соб нос ти ме тал ли чес ко -
го во до ро да при его сжи га нии. Она ока за лась на
уров не ~ 377000 ккал/г. Подт ве рж де ние этих
прог но зов на уч ным экс пе ри мен том отк ро ет фан -
тас тические воз мож нос ти для ре ше ния проб лем
фун да мен таль ной энер ге ти ки сов ре мен ных и бу -
ду щих по ко ле ний.
ЛИ ТЕ РА ТУ РА
1. Со об ще ние из Ли вер мо рс кой На ци о наль ной ла бо ра -
то рии США от 26.03.1996 г. — по лу че ние и ис пы та ние экс пе -
ри мен таль ной фа зы ме тал ли чес ко го во до ро да (уче ные Сэм
Вейр, Арт Мит челл, Билл Нел лис).
2. Ерин Ю.И. Ме тал ли чес кий во до род — свер хпро вод -
ник с на и боль шей кри ти чес кой тем пе ра ту рой. Internet. Об -
зор ра бот [12, 15, 16].
3. Ере ме ев И., Са мой лов Ю. "Са мое си нее в ми ре Чер ное мо -
ре…" Зна чи мость Чер но го мо ря для ми ро вой энер ге ти ки //Энер -
ге ти чес кая по ли ти ка Ук ра и ны. — 2003. — № 2. — С. 40—43.
4. Гинс бург В.Л. О фи зи ке и аст ро фи зи ке. — М. : На у ка,
1980. — С. 29—87.
5. Ме тал ло гид рид ные тех но ло гии: дайд жест /Под ред.
В.В.Со ловья, Ю.М. Ма це ви то го. — Харь ков.: ИП МАШ
им.А.Н.Под гор но го, 2009. — 37 с.
Рис. 1. Зависимость критической температуры металлического
водорода от давления. Максимум в 242 К достигается при
давлении 450 ГПа.
Таблица 1. Сравнительные величины давлений
© Федоренко Г.М., Яковлев А.И., 2011
|