Проект по химии "Водород- топливо будущего"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Бурлинская средняя общеобразовательная школа»
Бурлинского района Алтайского края

  Исследовательская работа

«Водород - топливо будущего»

                                                                 Работу выполнил:  ученик 9-А класса

                                                                                                      Жаманбаев Даир                                                                                                         

                                                                 Руководитель проекта:   учитель химии

                                                                               Скрипник  Лариса Ивановна

Бурла

 2019

Содержание

ВВЕДЕНИЕ…………………........................................…………......……….......3

ГЛАВА 1. ВОДОРОД..............................................................…………………..4

1.        Водород на Земле............................. …………………………….…………..4

ГЛАВА 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДОРОДА КАК ТОПЛИВА... ….…………4

1.       Водородная технология...............................……………………….…….....  4

2.       Водородные двигатели........................………………………………………5

ГЛАВА 3 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ         ………………………………6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………................……................................................................  7

Литературные источники……………………................................................      8

2

Введение

Исследования Солнца, звёзд, межзвёздного пространства показывают, что самым распространённым элементом Вселенной является водород. В космосе в виде раскалённой плазмы он составляет 70 % массы Солнца и звёзд. Человек живёт в водородно-гелиевой вселенной, поэтому водород представляет для нас очень большой интерес.

Цель исследования – выявить эффективность использования водорода как топлива.

Влияние и польза водорода в наши дни очень велика. Практически все известные сейчас виды топлива, за исключением, разумеется, водорода, загрязняют окружающую среду. В городах нашей страны ежегодно проходит озеленение, но этого, как видно, недостаточно. В миллионы новых моделей автомобилей, которые сейчас выпускаются, заливают такое топливо, которое выпускает в атмосферу углекислый (СО₂) и угарный (СО) газы. Проблема загрязнения окружающей среды актуальна во все времена, потому как Земля – это наш дом. Дышать загрязненным воздухом и постоянно находиться в такой атмосфере представляет очень большую опасность для здоровья. От этого происходят различные заболевания, многие из которых практически не поддаются лечению, а уж тем более невозможно лечить их, продолжая находиться в можно сказать «заражённой» выхлопными газами атмосфере.

Объект исследования – процесс использования водорода как топлива.

Предмет исследования – водород как топливо.

Гипотеза исследования: если использовать водород как топливо, то выбросы вредных веществ в атмосферу значительно уменьшатся.

Положительное влияние водорода велико, но на практике это можно увидеть не часто. Но всё же разрабатывается множество проектов по его применению. Здоровье нашей планеты должно волновать каждого жителя нашего города, страны и всего мира.

 Задачи:

1.      Поиск и изучение информации о водороде

2.       Проанализировать основные характеристики  водорода, обладающего уникальными свойствами.

3.      Подтвердить гипотезу о водороде как  альтернативном виде топлива, как топливо будущего.

4.      Создать презентацию

3

Глава I . Водород

1.1 Водород на Земле

Водород – один из наиболее распространённых элементов и на Земле. В земной коре из каждых 100 атомов 17 – атомы водорода. Если вспомнить, что воды на земной поверхности более чем достаточно, то становится ясно, что сырья для получения водорода на Земле – неограниченное количество. Водород входит в состав нефти, древесины, угля,  природного газа.  Водород входит в состав всех животных и растительных организмов. Он содержится и в вулканических газах. Основная масса водорода попадает в атмосферу в результате биологических процессов. При разложении в анаэробных условиях миллиардов тонн растительных остатков в воздух выделяется значительное количество водорода. Этот водород в атмосфере быстро рассеивается и перемещаются в верхние слои атмосферы.

Глава II Использование водорода как топлива

2.1 Водородная технология

Под водородной технологией подразумевается совокупность промышленных методов и средств для получения, транспортировки и хранения водорода, а также средств и методов его безопасного использования на основе неисчерпаемых источников сырья и энергии.

В чём же привлекательность водорода и водородной технологии?

Переход транспорта, промышленности, быта на сжигание водорода – это путь к радикальному решению проблемы охраны воздушного бассейна от загрязнения оксидами углерода, азота, серы, углеводородами.

Чтобы накопить ископаемое горючее на нашей планете, нужны миллионы лет, а чтобы получить водород  нужны дни, недели, а иногда часы и минуты.

Универсальность водорода заключается в том, что он может заменить любой вид горючего в самых разных областях энергетики, транспорта, промышленности, в быту. Он заменяет бензин в автомобильных двигателях, керосин в реактивных авиационных двигателях, ацетилен в процессах сварки и резки металлов, природный газ для бытовых и иных целей.  Водород легко транспортируется по трубам и распределяется по мелким потребителям, его можно получать и хранить в любых количествах. В то же время водород – сырьё для ряда важнейших химических синтезов (аммиака, метанола, гидразина), для получения синтетических углеводородов. (1)

4

2.2  Водородные двигатели

Преимущества водородных  двигателей внутреннего сгорания

1.      Главное неоспоримое преимущество автомобилей на водороде – это высокая экологичность, так как продуктом горения водорода является водяной пар.

2.      Простая конструкция.

3.      Отсутствие дорогостоящих систем топливоподачи, которые к тому же опасны и ненадежны.

4.      Бесшумность.

5.      КПД электродвигателя на водородном топливе намного выше, чем у ДВС.

Недостатки.

Имеются и недостатки у автомобилей на водородном топливе:

1. Дорогой и сложный способ получения топлива в промышленных объемах.
2. Отсутствие водородной инфраструктуры заправок автотранспорта.
3. Не разработаны стандарты транспортировки, хранения и применения топлива на водороде.
4. Несовершенство технологий хранения такого топлива.
5. Дорогие водородные элементы.
6. Большой вес транспорта. Работа электродвигателя на водородном топливе требует водородные преобразователи тока и мощные аккумуляторные батареи, которые весят не мало, а также обладают внушительными габаритами.
7. Существует опасность возгорания и взрыва при работе водорода с традиционным топливом.

Ознакомившись с достоинствами и недостатками водородного топлива можно понять, почему до сих пор откладывается серийный выпуск водородных автомобилей. Однако из-за ухудшающейся экологии этот альтернативный источник энергии может оказаться единственным решением проблемы. (2,3)

Мировые производители все же проводят испытание в этой сфере и даже выпускают автотранспорт на водородном топливе:

Toyota — модель Toyota Highlander

Ford Motor Company проводит испытания с концептом Focus

Honda со своей моделью Honda FCX;

Hyundai выпускает Tucson;

DaimlerAG отвечает за модель Mercedes-BenzA-Class;

General Motors.  (4)

5

Глава 3 . Практическая часть

Водители знают, что обычный двигатель дает 7-8% окиси углерода в выхлопных газах, в лучшем случае (если хорошо отрегулировать) до 2%. Но испытания первого двигателя с топливной системой показали, что содержание окиси углерода составило 8 сотых долей процента.. Но главное - количество токсичных выбросов в атмосферe уменьшилось в 3 раза.

Исходя из этого опыта я попробую выяснить насколько снизится содержание вредных веществ в воздухе, если применить водородное топливо на автомобилях.

Один двигатель выбрасывает в атмосферу 7-8% угарного газа (СО), а 1 топливный двигатель – 0,08%. Разница колоссальна и составляет 87,5 раз. Общие выбросы автотранспорта составляют 21,5-22,7%. Можем посчитать сколько процентов составит выброс от 100 тысяч автомобилей, если использовать водородное топливо.

22% - 700  000

х – 8000

х= 22,7*8000/700000

х=0,25%

Это значит, что при использовании водородного двигателя  количество выбросов вредных веществ снизится в 88 раз.

6

Заключение

В результате написанной работы я очень много узнал о таком важном и незаменимом веществе на нашей планете, как водород. Сколько бесценной информации уже смогли открыть учёные, изучая его, и сейчас, остаётся только гадать, что ещё можно открыть и узнать. Если во всём мире частенько возникают вопросы, что же делать с загрязнённой атмосферой, то можно просто не загрязнять ее.

Но, к сожалению, невозможно прекратить работу промышленных объектов, различных станций, заводов, фабрик, невозможно убрать из нашей повседневной жизни автомобили, однако, возможно сделать их максимально чистыми, использовать наиболее эффективные, безотходные технологии. Посмотрите, чем мы дышим, сколько выхлопных газов, разнообразных вредных веществ выбрасываются в атмосферу. И если есть возможность предотвратить попадание этих опаснейших веществ, то нужно это делать. Изучив множество источников, я пришел к выводу, что это возможно. Но нужно, чтобы этого захотели все люди нашей планеты. Вот тогда мы будем жить в экологически чистом доме. Один из способов решения данной проблемы – водородное топливо. Главным и неоспоримым преимуществом автомобилей на водородном топливе является высокая их экологичность.  Продуктом  горения водорода является вода, точнее водяной пар. Таким образом, водород не без оснований называют чудесным топливом будущего.

7

Литературные  источники

.1.Вид топлива - реферат, курсовая работа, диплом....

2.Водород как альтернативный вид топлива — текст работыrevolution.allbest.ru›Производство›00019628_0.html

3. Водородное топливо. | По типу работыwebkursovik.ru›kartgotrab.asp?id=-103858

4.Водородное топливо для автотранспорта - Экология...KazEdu.kz›referat/69842

 

8