Racjonalista - Strona głównaDo treści
Sód zamiast wodoru - odsalanie opłacalne?

Ten wątek jest przedawniony

Działy Forum » Nauka
NapisanoAutorTytuł
06-01-2008 12:16Jarek Duda (1185 punktów)Sód zamiast wodoru - odsalanie opłacalne?
Ocena 1 na 1
Ciekawa sprawa - komórka na wodę, a dokładnie to na sód i wodę - powstaje wodór z którego uzyskujemy energię i NaOH.
Tyle się mówi o paliwie wodorowym, a dlaczego nie kupować sodu i tankować samochodów ... wodą?
Sód w szczelnych kardridżach przewozimy ciężarówkami - jest to trochę bezpieczniejsze niż cały biznes z wodorem...
A potem z NaOH odzyskujemy sód.

Skąd brać sód?
Odsalanie jest dość powszechnym dziś zjawiskiem - głównie żeby uzyskiwać wodę pitną - zwykle chyba robi się to tak, że ta sól jednak pozostaje w wodzie (np. odwrócona osmoza).
Można to też robić na przykład elektrodialzą - kosztuje to dużo więcej energii, ale dostajemy sód, chlor i czystą wodę.
Sód można sprzedać jako paliwo, z chlorem jest problem, ale pewnie też można go np. jakoś związać żeby odzyskać trochę energii.

No i może w końcu stałoby się ekonomicznie możliwy proces tchnięcia życia w pustynie
Na przykład wielkie kompleksy używające energii słonecznej i produkujące sód na Saharze, która z czasem mogłaby m.in. znacząco poprawić problem z CO2 w atmosferze...

Co o tym sądzicie?
Autor wątku ma uprawnienia do usuwania wypowiedzi, jeżeli łamią regulamin Forum lub znacznie odbiegają od tematu.

A.G. (1725 punktów)
Ciekawy pomysl. Znikł by problem magazynowania wodoru - jak wiadomo przechowywanie tego gazu jest dość kłopotliwe. Sód by wystarczyło zamknąc tylko w jakimś szczelnym pojemniku by nie miał dostępu do powietrza.
Moje zastrzenia buzi tylko sposób pozyskiwania sodu. W wyniku elektrolizy roztworu NaCl powstaje w prawdzie sod ale natychmiast wchodzi on w reakcje z woda z roztworu i powstaje NaOH i gazowy wodor.
Zeby otrzymac metaliczny sod (z tego co pamietam) przeprowadza sie reakcje elektrolizy stopionego NaCl. Nie wiem jednak nic o tym jaka jest sprawnosc takiego procesu - bo to wlasnie moze byc najwieksza przeszkoda.
Druga sprawa to utylizacja produktów procesu. Chlor reaguje praktycznie ze wszystkim i chyba nie będzie z nim problemu. Nie wiem natomiast co zrobić z NaOH - można go łatwo zobojętnic, ale do produkcji kwasow konieczna jest energia

>Na przykład wielkie kompleksy używające energii słonecznej
>i produkujące sód na Saharze, która z czasem mogłaby m.in.
>znacząco poprawić problem z CO2 w atmosferze...

Szcerze mówiąc zastanawiam dlaczego takie kompleksy jeszcze nie powstały. Niezależnie czy będziemy używać wodoru czy innego paliwa takie komplesky juz dawno powinny byc budowane.
Jarek Duda (1185 punktów)
>Moje zastrzenia buzi tylko sposób pozyskiwania sodu. W wyniku elektrolizy roztworu NaCl powstaje w prawdzie sod ale natychmiast wchodzi on w reakcje z woda z roztworu i powstaje NaOH i gazowy wodor.
Owszem - tutaj jest dużo do zrobienia, żeby jak najefektywniej przekształcać energię elektryczną/słoneczną w chemiczną.
Myślałem o elektrolizie ... ale jestem tylko matematykiem...
Skoro nie to pewnie kwestia czasu - np. enzymatycznie robić jakiś kompleks i wyprażać, czy jakieś triki jak w ogniwach wodorowych, czy użyciu nanorurek do hydrolizy wody, czy kolektorów słonecznych ... ?

>Szcerze mówiąc zastanawiam dlaczego takie kompleksy jeszcze nie powstały.
Gdy nie wiesz o co chodzi...

pozdrawiam
A.G. (1725 punktów)
Trochę poszperałem i oto co znalazłem: metaliczny sod otzrymuje sie w wyniku elektrolizy stopionego NaCl w tzw ogniwie Downsa. Temperatura procesu to 600 stopni.
Jednak aby wykorzystywac sod jako "baterie" energia do jego pozyskiwania musi pochodzic z zrodel odnawialnych
Zastanawialem sie rozwniez nad wykorzystaniem sodu jako zrodla energii cieplnej - jako alternatywny dla wegla. Taki piec do spalania sodu nie emitowal by spalin. Pozatym proces spalania mozna by bylo latwo kontrolowac, poprzez regulacje doplywu powietrza. Produkt spalania Na2O mozna by ponownie przetworzyc na sod - tylko ze znow klania sie problem energii odnawialnej.
Masz moze jakies informacje ile ciepla powstaje w wyniku reakcji sodu z tlenem?
@ffe?
>Co o tym sądzicie?

Że to kompletny nonsens. tak z ekonomicznego, jak z technologicznego punktu widzenia stosowanie sodu jako paliwa zupełnie się nie kalkuluje.
Jarek Duda (1185 punktów)
Dlaczego?
Z wiki - "metallic sodium costs about 15 to 20 US cents per pound (US$0.30/kg to US$0.45/kg) in 1997."
To jest w wyniku elektrolizy z NaCl.
Żeby to robić z NaOH dodatkowo na przykład używamy zamkniętego obiegu chloru.
Metody transportu pewnie też są już dobrze opracowane.
Brakuje tylko sensownego silnika, który pewnie też używałby egzoenergetycznej reakcji łączenia sodu z wodą.
@ffe?
>Dlaczego?
>Z wiki - "metallic sodium costs about 15 to 20 US cents per pound (US$0.30/kg to US$0.45/kg) in 1997."
>To jest w wyniku elektrolizy z NaCl.
>Żeby to robić z NaOH dodatkowo na przykład używamy zamkniętego obiegu chloru.
>Metody transportu pewnie też są już dobrze opracowane.
>Brakuje tylko sensownego silnika, który pewnie też używałby egzoenergetycznej reakcji łączenia sodu z wodą.

W sumie chodzi tu przecież o produkcję wodoru nie, jak zwykle, poprzez elektrolizę wody, tylko z reakcji sodu z wodą. Ale ten sód trzeba najpierw też wyprodukować elektrolitycznie przy nakładzie energii znacznie większym niż produkcja wodoru, a potem dopiero go zhydroksylować. Droga, jak widać, bardzo okrężna...
Twój sensowny silnik byłby zwykłym silnikiem spalinowym lub termoogniwem zasilanym wodorem. To nic nowego ani trudnego. Tyle,że musiałby wlec ze sobą ciężką i kosztowną instalację do produkcji tego wodoru z sodu i wody, i jeszcze wytwarzałby na każdy kilogram wodoru 40 kg trującego odpadu w postaci NaOH.
Jarek Duda (1185 punktów)
Nie problem w produkcji energii, tylko w zmagazynowaniu jej do swobodnego użytku.
Żeby uniezależnić się od kończących się dostaw ropy i przy okazji ekonomicznie zmotywować do odsalania pustyń.

Owszem - są straty, jednak elektroliza jest bardzo efektywnym procesem i jeśli nad tym popracują, ze względu na wysoką reaktywność, pewnie może być bardziej efektywny niż standardowy silnik.
Wojtek (3465 punktów)
Sądzę, że nie jest to dobry pomysł. Dlaczego?
1) Uzyskanie sodu metalicznego ma dwie fazy - pierwsza to uzyskanie soli sodu (najłatwiejsze a i źródła obfite), druga to wydzielenie ze stopionego NaCl sodu i chloru. Koszt energetyczny jest znaczny, nie rekompensuje go na pewno egzotermiczny charakter reakcji sodu z wodą. Wydzielony chlor, silnie toksyczny i żrący gaz trudno jest przechowywać i transportować. Szczególnie, wziąwszy pod uwagę masową produkcję.
2) Sód metaliczny reaguje z wodą w sposób gwałtowny. Trudno jest wymyślić dobry sposób transportu sodu do reaktora, nawet wziąwszy pod uwagę to jak łatwo się go kroi, np. nożem. Poza tym wyobraź sobie wpadający do wody, po kraksie, samochód. Co za wspaniałe fajerwerki i jaka piękna eksplozja. Oczywiście, wodór jest również niebezpieczny, choć zbiorniki ciśnieniowe są równie odporne na działanie z wewnątrz jak i z zewnątrz (poza tym, konstrukcje tych zbiorników rozwijane są od dziesiątków lat).
3) Produkt reakcji, wodorotlenek sodu, jest mocno reaktywny i szkodliwy dla organizmów żywych. Zatem musi być magazynowany w pojeździe. Porównując - w silniku na ciekły wodór masz jedynie zbiornik ciśnieniowy (dosyć ciężki) na wodór. W sodowym masz zbiornik wody, zbiornik sodu, zbiornik NaOH. Dodatkowo, skomplikowany układ reaktora wodoru.
Oczywiście te instalacje mogą być zainstalowane na stacjach i wydawać tylko czysty wodór. Zastrzeżeniem jest jedynie możliwość wycieku NaOH do wód gruntowych. Oczywiście, wielu leje kreta do rur, ale nie w dziesiątkach ton dziennie, bezpośrednio do rzeki lub wód podziemnych.
4) Ostatnia i dosyć istotna, według mnie, kwestia. W reakcji elektrolizy wody otrzymujemy 2H + 0 (wiem, że zapis mało poprawny). W reakcji sodu z wodą otrzymujemy NaOH + H. Czyli uzysk z tej samej ilości jest o połowę mniejszy. Mamy jeszcze uzysk energii cieplnej, ale żeby go wykorzystać, instalacja reaktora musi być bardziej skomplikowana i cięższa.

I to by było na tyle.

Pozdrawiam
Jarek Duda (1185 punktów)
1. Jendak teraz kosztuje całkiem niewiele - myślę że już teraz wychodziłby znacznie taniej niż benzyna, a co dopiero za kilkadziesiąt lat.
Elektroliza to bardzo efektywny proces.
A chlor bez problemu chociażby z czymś związać, może odzyskując część energii.
2. Jak wymyślili jak zrobić to bezpiecznie do komórek, to myślę że i z samochodami nie będzie problemu - pewnie jakieś specjalne, hermetycznie zabezpeczone kardridże.
Chociażby granulat pływający w nafcie...
Myślę że może być bezpieczniekszy niż benzyna czy sprężony wodór.
3. NaOH może być magazowany np. w jakimś roztworze buforowym, w specjalnym zbiorniku.
Oczywiście trzebaby zapobiegać wylewaniu tego 'w krzaczki', na przykład tak że tylko stacje benzynowe/serwisowe mają odpowiednie autoryzacje, czy skupując za sensowną cenę.
4. Uzyskiwanie energii z wodoru jest dziś czysto elektrochemiczne - dzięki temu też mamy wysoką sprawność i te systemy zajmują niewiele miejsca.
Korzystamy z półprzepuszczalnych błon które przepuszczają protony, nakazując elektronom przejść przez obwód.
Błony półprzepuszczalne dla jonów sodu dobrze znamy chociażby z biologii ... kwestia zapewnienia odpowiedniego środowiska reakcji.
Ewentualnie pewnie można skonstruować silnik cieplny, który może używać obydwu reakcji...

Jak sobie wyobrażam taki samochód...
Oczywiście panele na dachu plus akumulator, a sód używany raczej do ładowania akumulatorów.
Wody nie potrzeba wiele - możemy ją dodatkowo wyłapywać z przelatującego powietrza, dalej gdy nie ma co robić z energią z paneli - można wodę odzyskiwać odwrotną osmozą z roztworu... a może i odzywskiwać elektrolitycznie sód.
Ewentualnie nie ma problemu z zamontowaniem dodatkowo niewielkiego zbiornika na wodór - na przykład do ładowania akumulatorów używamy energii termicznej, a wodór magazynujemy.
Dzięki tej uniwersalności używanego paliwa, na małych stacjach 'benzynowych' nie trzeba by było instalować drogiej instalacji wodorowej, tylko dowozić sód w kardridżach.

I taki napęd wcale wcale nie musi być duży czy kosztowny...

Pozdrawiam
Wojtek (3465 punktów)
Mimo Twych zacnych argumentów uważam, że cały proces jest zbyt skomplikowany i za mało wydajny. Mogę się oczywiście mylić, co więcej nawet chciałbym. Obawiam się jednak, że przyszłość należy (na razie) do sprężonego wodoru.

Pozdrawiam serdecznie
Jarek Duda (1185 punktów)
Pewnie masz rację... specjaliści pewnie już to rozważali
Sodu używa się w
en.wikipedia.org/wiki/Direct_borohydride_fuel_cell
ale to jednak trochę inna bajka...

W każdym razie dobrze że powoli wychodzimy z zachwytu niekończącą się energią ... jak ery silników cieplnych, które jednak z definicji mają dość kiepską efektywność... jednak daleko nam jeszcze do efektywności układów biologicznych...
Bardzo pozytywny jest nieintuicyjny fakt, że niby wbrew termodynamice, możemy czerpać pracę prosto z ciepła, chociażby światło z rozgrzanego metalu...
www.racjonalista.pl/forum.php/s,91622

pozdrawiam
krutki (1550 punktów)

>No i może w końcu stałoby się ekonomicznie możliwy proces tchnięcia życia w pustynie
>Na przykład wielkie kompleksy używające energii słonecznej i produkujące sód na Saharze

   Sodu tu chyba nie będą produkować, ale ciekawe czy to wypali.

tnij.org/am9n

"I know you gotta be free, so free yourself
I know you gotta be free to kill yourself"
Jarek Duda (1185 punktów)
Fajnie że w czasach wydawania gigantycznych pieniędzy na podbój kosmosu, przypomną sobie czasem że za nieporównywalnie mniejsze środki można wykorzystać do poprawy problemów z przeludnieniem/wyczerpującymi się dobrami naturalnmi, wykorzystać w końcu takie miejsca jak pustynie, morza (np. wykorzystanie prądów przybrzeżnych, nawożenie fitoplanktonu żelazem), a może i biegunów (np. pół roku słońca i łatwe chłodzenie do silników stirlinga z termoelektrowni...).
A z używaniem zapasowo innych elektrowni, trzeba pamiętać że sam ich rozruch jest dość kosztowny - może lepiej zainwestować w ogólnoświatową nadprzewodnikową sieć energetyczną (która przy okazji magazynuje zapasy enegii w postaci wodoru) - zawsze gdzieś świeci słońce

Wróć do listy wątków działu Nauka

  

Zaloguj przez OpenID..
Jeżeli nie jesteś zarejestrowany/a - załóż konto..

Szukaj na Forum  Przewodnik  Regulamin i instrukcja obsługi Forum  Kolegium Moderatorów

 


[ Regulamin publikacji ] [ Bannery ] [ Mapa portalu ] [ Reklama ] [ Sklep ] [ Zarejestruj się ] [ Kontakt ]
Racjonalista © Copyright 2000-2018 (e-mail: redakcja | administrator)
Fundacja Wolnej Myśli, konto bankowe 101140 2017 0000 4002 1048 6365