Pila ka tubig ang makonsumo sa electrolysis?

Pila ka tubig ang nahurot sa electrolysis

Lakang 1: Pagprodyus sa hydrogen

Ang pagkonsumo sa tubig gikan sa duha ka mga lakang: ang produksiyon sa hydrogen ug ang produksiyon sa tigdala sa enerhiya sa ibabaw. Alang sa produksyon sa hydrogen, ang minimum nga konsumo sa electrolyzed nga tubig mao ang gibana-bana nga 9 ka kilo nga tubig kada kilo sa hydrogen. Bisan pa, kung gikonsiderar ang proseso sa demineralization sa tubig, kini nga ratio mahimong gikan sa 18 hangtod 24 ka kilo nga tubig matag kilo sa hydrogen, o bisan ingon ka taas sa 25.7 hangtod 30.2.

 

Alang sa kasamtangan nga proseso sa produksyon (methane steam reforming), ang minimum nga konsumo sa tubig mao ang 4.5kgH2O/kgH2 (gikinahanglan alang sa reaksyon), nga gikonsiderar ang proseso sa tubig ug pagpabugnaw, ang minimum nga konsumo sa tubig mao ang 6.4-32.2kgH2O/kgH2.

 

Lakang 2: Mga tinubdan sa enerhiya (mabag-o nga kuryente o natural nga gas)

Ang laing bahin mao ang pagkonsumo sa tubig aron makahimo og renewable nga kuryente ug natural gas. Ang konsumo sa tubig sa photovoltaic power lainlain tali sa 50-400 ka litro /MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) ug sa kusog sa hangin tali sa 5-45 ka litro/MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2). Sa susama, ang produksiyon sa gas gikan sa shale gas (base sa datos sa US) mahimong madugangan gikan sa 1.14kgH2O/kgH2 ngadto sa 4.9kgH2O/kgH2.

 

Sa konklusyon, ang kasagaran nga kinatibuk-ang konsumo sa tubig sa hydrogen nga namugna sa photovoltaic power generation ug wind power generation maoy mga 32 ug 22kgH2O/kgH2, matag usa. Ang kawalay kasiguruhan naggikan sa solar radiation, tibuok kinabuhi ug sulod sa silicon. Kini nga konsumo sa tubig anaa sa samang han-ay sa gidak-on sa produksyon sa hydrogen gikan sa natural nga gas (7.6-37 kgh2o /kgH2, nga adunay aberids nga 22kgH2O/kgH2).

 

Kinatibuk-ang footprint sa tubig: Ubos kon mogamit ug renewable energy

Sama sa CO2 emissions, usa ka kinahanglanon alang sa usa ka ubos nga water footprint alang sa electrolytic rota mao ang paggamit sa renewable energy sources. Kung gamay ra nga bahin sa elektrisidad ang namugna gamit ang mga fossil fuel, ang konsumo sa tubig nga adunay kalabotan sa elektrisidad labi ka taas kaysa sa tinuud nga tubig nga gigamit sa panahon sa electrolysis.

 

Pananglitan, ang gas power generation makagamit ug hangtod sa 2,500 ka litro/MWh nga tubig. Kini usab ang labing kaayo nga kaso alang sa fossil fuels (natural gas). Kung konsiderahon ang gasification sa karbon, ang produksiyon sa hydrogen makakonsumo sa 31-31.8kgH2O/kgH2 ug ang produksiyon sa karbon makakonsumo ug 14.7kgH2O/kgH2. Ang konsumo sa tubig gikan sa photovoltaics ug hangin gilauman usab nga mokunhod sa paglabay sa panahon samtang ang mga proseso sa paggama mahimong mas episyente ug ang output sa enerhiya matag yunit sa na-install nga kapasidad mouswag.

 

Kinatibuk-ang konsumo sa tubig sa 2050

Ang kalibutan gilauman nga mogamit sa daghang beses nga mas daghang hydrogen sa umaabot kaysa karon. Pananglitan, ang IRENA's World Energy Transitions Outlook nagbanabana nga ang panginahanglan sa hydrogen sa 2050 mga 74EJ, diin mga dos-tersiya gikan sa renewable hydrogen. Sa pagtandi, karon (pure hydrogen) kay 8.4EJ.

 

Bisan kung ang electrolytic hydrogen makatubag sa panginahanglan sa hydrogen sa tibuuk nga 2050, ang konsumo sa tubig mga 25 bilyon kubiko nga metro. Ang numero sa ubos nagtandi niini nga numero sa ubang hinimo sa tawo nga mga sapa sa konsumo sa tubig. Gigamit sa agrikultura ang labing kadaghan nga kantidad nga 280 bilyon nga metro kubiko nga tubig, samtang ang industriya naggamit hapit 800 bilyon nga metro kubiko ug ang mga lungsod naggamit 470 bilyon nga metro kubiko. Ang kasamtangang konsumo sa tubig sa natural nga gas reforming ug coal gasification alang sa hydrogen production maoy mga 1.5 billion cubic meters.

Mao nga, bisan kung daghang tubig ang gilauman nga makonsumo tungod sa mga pagbag-o sa mga agianan sa electrolytic ug nagkadako nga panginahanglan, ang pagkonsumo sa tubig gikan sa produksiyon sa hydrogen labi ka gamay kaysa sa ubang mga agos nga gigamit sa mga tawo. Ang laing reperensiya mao nga ang konsumo sa tubig kada capita maoy tali sa 75 (Luxembourg) ug 1,200 (US) cubic meters kada tuig. Sa aberids nga 400 m3 / (per capita * year), ang kinatibuk-ang produksiyon sa hydrogen sa 2050 katumbas nianang sa nasod nga 62 ka milyon ka tawo.

 

Unsa ka dako ang gasto sa tubig ug pila ka kusog ang gigamit

 

gasto

Ang mga electrolytic cell nanginahanglan taas nga kalidad nga tubig ug nanginahanglan pagtambal sa tubig. Ang ubos nga kalidad nga tubig mosangpot sa mas paspas nga pagkadaot ug mas mubo nga kinabuhi. Daghang mga elemento, lakip ang diaphragms ug catalysts nga gigamit sa alkalines, ingon man ang mga lamad ug porous transport layers sa PEM, mahimong maapektuhan sa mga hugaw sa tubig sama sa iron, chromium, copper, ug uban pa. cm ug kinatibuk-ang organikong carbon ubos sa 50μg/L.

 

Ang tubig nag-asoy sa medyo gamay nga bahin sa konsumo sa enerhiya ug gasto. Ang pinakagrabe nga senaryo sa duha ka parameter mao ang desalination. Ang reverse osmosis mao ang nag-unang teknolohiya alang sa desalination, nga nagkantidad sa hapit 70 porsyento sa global nga kapasidad. Ang teknolohiya nagkantidad og $1900- $2000/m³/d ug adunay learning curve rate nga 15%. Niini nga gasto sa pagpamuhunan, ang gasto sa pagtambal maoy mga $1/m³, ug mahimong mas ubos sa mga dapit diin ubos ang gasto sa kuryente.

 

Dugang pa, ang mga gasto sa pagpadala motaas sa mga $1-2 kada m³. Bisan sa kini nga kaso, ang gasto sa pagtambal sa tubig mga $0.05 /kgH2. Sa pagbutang niini sa panglantaw, ang gasto sa renewable hydrogen mahimong $2-3/kgH2 kon maayo renewable resources anaa, samtang ang gasto sa kasagaran nga kapanguhaan mao ang $4-5/kgH2.

 

Busa niining konserbatibong senaryo, ang tubig mokantidad ug ubos sa 2 porsyento sa kinatibuk-an. Ang paggamit sa tubig-dagat makadugang sa gidaghanon sa tubig nga nabawi sa 2.5 ngadto sa 5 ka beses (sa termino sa recovery factor).

 

Pagkonsumo sa enerhiya

Sa pagtan-aw sa konsumo sa enerhiya sa desalination, kini usab gamay kaayo kon itandi sa gidaghanon sa elektrisidad nga gikinahanglan sa pag-input sa electrolytic cell. Ang kasamtangan nga naglihok nga reverse osmosis nga yunit naggamit ug mga 3.0 kW/m3. Sa kasukwahi, ang mga planta sa thermal desalination adunay mas taas nga konsumo sa enerhiya, gikan sa 40 ngadto sa 80 KWH/m3, nga adunay dugang nga mga kinahanglanon sa kuryente gikan sa 2.5 ngadto sa 5 KWH/m3, depende sa teknolohiya sa desalination. Pagkuha sa konserbatibo nga kaso (ie mas taas nga panginahanglan sa enerhiya) sa usa ka cogeneration nga planta isip usa ka panig-ingnan, sa pag-ingon nga ang paggamit sa usa ka heat pump, ang panginahanglan sa enerhiya makabig ngadto sa mga 0.7kWh/kg sa hydrogen. Aron ibutang kini sa panglantaw, ang panginahanglan sa elektrisidad sa electrolytic cell mga 50-55kWh/kg, mao nga bisan sa pinakagrabe nga sitwasyon sa kaso, ang panginahanglan sa enerhiya alang sa desalination mga 1% sa kinatibuk-ang input sa enerhiya sa sistema.

 

Usa ka hagit sa desalination mao ang paglabay sa parat nga tubig, nga mahimong adunay epekto sa lokal nga Marine ecosystem. Kini nga brine mahimong dugang nga pagtratar aron makunhuran ang epekto niini sa kinaiyahan, sa ingon makadugang ug $0.6-2.40/m³ sa kantidad sa tubig. Dugang pa, ang kalidad sa tubig nga electrolytic mas estrikto kaysa tubig nga mainom ug mahimong moresulta sa mas taas nga gasto sa pagtambal, apan kini gilauman nga gamay ra kung itandi sa input sa kuryente.

Ang tunob sa tubig sa electrolytic nga tubig alang sa produksiyon sa hydrogen usa ka piho nga parameter sa lokasyon nga nagdepende sa pagkaanaa sa lokal nga tubig, pagkonsumo, pagkadaot ug polusyon. Ang balanse sa mga ekosistema ug ang epekto sa dugay nga mga uso sa klima kinahanglan nga tagdon. Ang pagkonsumo sa tubig mahimong usa ka dakong babag sa pagpadako sa nabag-o nga hydrogen.