ʻEhia ka nui o ka wai e hoʻopau ʻia e ka electrolysis
KaʻAnuʻu ʻAkahi: Hana ʻia ka hydrogen
ʻO ka hoʻohana ʻana i ka wai mai nā ʻanuʻu ʻelua: ka hana hydrogen a me ka hoʻoulu ʻana i ka ikehu i luna. No ka hana hydrogen, ʻo ka liʻiliʻi o ka hoʻohana ʻana i ka wai electrolyzed ma kahi o 9 kilokani o ka wai no ka kilo hydrogen. Eia naʻe, me ka noʻonoʻo ʻana i ke kaʻina hana demineralization o ka wai, hiki i kēia lakio ke piʻi mai ka 18 a 24 kilokani o ka wai no ka kilo hydrogen, a i ʻole ke kiʻekiʻe o 25.7 a 30.2..
No ke kaʻina hana e kū nei (methane steam reforming), ʻo 4.5kgH2O/kgH2 ka liʻiliʻi loa o ka wai (koi ʻia no ka pane ʻana), me ka noʻonoʻo ʻana i ka wai kaʻina hana a me ka hoʻomaha ʻana, ʻo ka liʻiliʻi o ka hoʻohana wai he 6.4-32.2kgH2O/kgH2.
KaʻAnuʻu 2: Nā kumu ikehu (ka uila hou a i ʻole ke kinoea maoli)
ʻO kekahi mea ʻē aʻe ʻo ka hoʻohana ʻana i ka wai e hana i ka uila hou a me ke kinoea maoli. ʻOkoʻa ka wai o ka mana photovoltaic ma waena o 50-400 lita / MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) a me ka mana makani ma waena o 5-45 lita / MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2). Pēlā nō, hiki ke hoʻonui ʻia ka hana kinoea mai ke kinoea shale (ma muli o ka ʻikepili US) mai 1.14kgH2O/kgH2 a i 4.9kgH2O/kgH2.
I ka hopena, ʻo ka awelika o ka hoʻohana ʻana i ka wai o ka hydrogen i hana ʻia e ka mana photovoltaic a me ka mana makani e pili ana i 32 a me 22kgH2O/kgH2, kēlā me kēia. Loaʻa nā kānalua mai ka pāhawewe lā, ke ola a me ka ʻike silika. Aia kēia hoʻohana wai ma ke ʻano like o ka nui me ka hana hydrogen mai ke kinoea maoli (7.6-37 kgh2o /kgH2, me ka awelika o 22kgH2O/kgH2).
Ka huina wai kapuaʻi: Haʻahaʻa i ka wā e hoʻohana ai i ka ikehu hou
E like me ka hoʻokuʻu ʻana o CO2, kahi mea e pono ai no ka wāwae wai haʻahaʻa no nā ala electrolytic ka hoʻohana ʻana i nā kumu ikehu hou. Inā hoʻohana ʻia kahi hapa liʻiliʻi o ka uila me ka hoʻohana ʻana i nā wahie fossil, ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka hoʻohana ʻana i ka wai e pili ana i ka uila ma mua o ka wai maoli i hoʻopau ʻia i ka wā electrolysis.
No ka laʻana, hiki ke hoʻohana i ka mana kinoea a hiki i 2,500 lita / MWh o ka wai. ʻO ia hoʻi ka hihia maikaʻi loa no nā wahie fossil (ke kinoea maoli). Inā manaʻo ʻia ka hoʻoheheʻe ʻana o ka lanahu, hiki i ka hana hydrogen ke hoʻopau i ka 31-31.8kgH2O/kgH2 a hiki i ka hana lanahu ke hoʻopau i ka 14.7kgH2O/kgH2. Manaʻo ʻia ka emi ʻana o ka wai mai nā photovoltaics a me ka makani i ka wā e ʻoi aku ka maikaʻi o nā kaʻina hana a me ka hoʻopuka ʻana o ka ikehu no kēlā me kēia ʻāpana o ka mana i hoʻokomo ʻia.
ʻO ka nui o ka hoʻohana wai i 2050
Manaʻo ʻia ka honua e hoʻohana pinepine i ka hydrogen i ka wā e hiki mai ana ma mua o kēia lā. No ka laʻana, manaʻo ʻo IRENA's World Energy Transitions Outlook e koi ʻia ka hydrogen i 2050 ma kahi o 74EJ, a ma kahi o ʻelua hapakolu e loaʻa mai mai ka hydrogen hiki ke hoʻololi ʻia. Ma ka hoʻohālikelike ʻana, ʻo kēia lā (hydrogen maʻemaʻe) ʻo 8.4EJ.
ʻOiai inā hiki i ka hydrogen electrolytic ke hoʻokō i ka koi hydrogen no ka makahiki 2050 holoʻokoʻa, ʻo ka hoʻohana ʻana i ka wai ma kahi o 25 billion cubic mika. Hoʻohālikelike ka kiʻi ma lalo nei i kēia kiʻi me nā kahawai inu wai i hana ʻia e ke kanaka. Hoʻohana ka mahiʻai i ka nui loa o 280 billion cubic mika o ka wai, ʻoiai hoʻohana ka ʻoihana i kahi kokoke i 800 billion cubic mika a hoʻohana nā kūlanakauhale i 470 billion cubic mika. ʻO ka hoʻohana ʻana i ka wai i kēia manawa no ka hoʻoponopono ʻana i ke kinoea kūlohelohe a me ka hoʻoheheʻe ʻana i ka lanahu no ka hana hydrogen ma kahi o 1.5 biliona cubic mika.
No laila, ʻoiai ka nui o ka wai e manaʻo ʻia e hoʻopau ʻia ma muli o ka hoʻololi ʻana i nā ala electrolytic a me ka piʻi ʻana o ka makemake, ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka hoʻohana ʻana i ka wai mai ka hana hydrogen ma mua o nā kahe ʻē aʻe i hoʻohana ʻia e nā kānaka. ʻO kekahi kumu kuhikuhi ʻo ia ka hoʻohana ʻana i ka wai no kēlā me kēia kanaka ma waena o 75 (Luxembourg) a me 1,200 (US) cubic mika i kēlā me kēia makahiki. Ma ka awelika o 400 m3 / (per kapita * makahiki), ʻo ka nui o ka hana hydrogen ma 2050 ua like ia me ka ʻāina o 62 miliona mau kānaka.
ʻEhia ka nui o ka wai a me ka nui o ka ikehu i hoʻohana ʻia
koina
Pono nā pūnaewele electrolytic i ka wai kiʻekiʻe a koi i ka mālama wai. ʻO ka wai maikaʻi haʻahaʻa e alakaʻi i ka wikiwiki a me ke ola pōkole. ʻO nā mea he nui, e like me nā diaphragms a me nā catalysts i hoʻohana ʻia i ka alkalines, a me nā membrane a me nā porous transport layers o PEM, hiki ke hoʻopilikia ʻia e nā haumia wai e like me ka hao, chromium, copper, etc. knm a me ka huina kalapona kalapona ma lalo o 50μg/L.
ʻO ka wai ka hapa liʻiliʻi o ka hoʻohana ʻana i ka ikehu a me nā kumukūʻai. ʻO ke kūlana ʻino loa no nā ʻāpana ʻelua ʻo ka desalination. ʻO ka reverse osmosis ka ʻenehana nui no ka desalination, e helu ana ma kahi o 70 pakeneka o ka mana honua. ʻO ka ʻenehana he $1900- $2000 / m³/d a he 15%. Ma kēia kumukūʻai hoʻokomo, ʻo ke kumukūʻai lapaʻau ma kahi o $1 /m³, a haʻahaʻa paha ma nā wahi i haʻahaʻa nā kumukūʻai uila.
Eia hou, e hoʻonui ʻia nā kumukūʻai moku ma kahi o $1-2 no ka m³. ʻOiai ma kēia hihia, ʻo nā kumukūʻai mālama wai ma kahi o $0.05 /kgH2. No ka hoʻohālikelike ʻana i kēia, ʻo ke kumukūʻai o ka hydrogen hiki ke hiki ke $2-3 /kgH2 inā loaʻa nā kumuwaiwai maikaʻi hou, ʻoiai ʻo ke kumu kūʻai o ka waiwai awelika he $4-5 /kgH2.
No laila, ma kēia ʻano hoʻohālikelike, e emi ana ka wai ma mua o 2 pakeneka o ka huina. Hiki i ka hoʻohana ʻana i ka wai kai ke hoʻonui i ka nui o ka wai i hoʻihoʻi ʻia e 2.5 a 5 mau manawa (ma ke ʻano o ke kumu hoʻihoʻi).
Hoʻohana ikehu
Ke nānā nei i ka hoʻohana ʻana i ka ikehu o ka desalination, he liʻiliʻi loa ia e hoʻohālikelike ʻia i ka nui o ka uila e pono ai e hoʻokomo i ka cell electrolytic. Hoʻopau ka ʻāpana osmosis reverse osmosis i kēia manawa ma kahi o 3.0 kW/m3. ʻO ka mea like ʻole, ʻoi aku ka nui o nā mea kanu desalination thermal, mai 40 a 80 KWH/m3, me nā koi mana hou mai 2.5 a 5 KWH/m3, ma muli o ka ʻenehana desalination. E lawe i ka hihia conservative (ʻo ia hoʻi ke koi ʻoi aku ka ikaika) o kahi mea kanu cogeneration ma ke ʻano he laʻana, me ka manaʻo ʻana i ka hoʻohana ʻana i ka paila wela, e hoʻololi ʻia ka koi ikehu ma kahi o 0.7kWh/kg hydrogen. No ka hoʻomaopopo ʻana i kēia, ʻo ke koi uila o ka cell electrolytic ma kahi o 50-55kWh/kg, no laila, ʻoiai i ka hihia ʻino loa, ʻo ka koi o ka ikehu no ka desalination ma kahi o 1% o ka huina o ka ikehu i ka ʻōnaehana.
ʻO kahi paʻakikī o ka desalination ʻo ka hoʻolei ʻana i ka wai paʻakai, hiki ke loaʻa ka hopena i nā kaiaola kai kūloko. Hiki ke mālama hou ʻia kēia brine e hōʻemi i kona hopena kaiapuni, no laila e hoʻohui hou i $0.6-2.40 /m³ i ke kumukūʻai o ka wai. Eia kekahi, ʻoi aku ka paʻakikī o ka maikaʻi o ka wai electrolytic ma mua o ka wai inu a hiki ke hopena i nā kumukūʻai lapaʻau kiʻekiʻe, akā ke manaʻo ʻia nei he liʻiliʻi kēia e hoʻohālikelike ʻia i ka hoʻokomo mana.
ʻO ke kapuaʻi wai o ka wai electrolytic no ka hana hydrogen he wahi kikoʻī loa ia e pili ana i ka loaʻa ʻana o ka wai kūloko, ka ʻai ʻana, ka hoʻohaʻahaʻa a me ka haumia. Pono e noʻonoʻo ʻia ke koena o nā kaiaola a me ka hopena o ka wā lōʻihi. ʻO ka hoʻohana ʻana i ka wai ka mea keakea nui i ka hoʻonui ʻana i ka hydrogen hou.
Ka manawa hoʻouna: Mar-08-2023