Energetyka wodorowa w.2025

Opis

Przedstawiamy Państwu najnowsze wydanie pierwszego na polskim rynku studium poświęconego nowoczesnej i bardzo perspektywicznej technologii wykorzystania wodoru w XXI w.

Książkę Energetyka wodorowa – wydanie II [rozszerzone, zaktualizowane] napisało dwóch znawców tematu, jednocześnie naukowców dwóch wiodących uczelni technicznych w Polsce – prof. dr hab. inż. Tadeusz Chmielniak(Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki) – wybitny polski naukowiec, studiował, między innymi, eksperymentalną specjalność „Energetyka jądrowa” na Politechnice Śląskiej ), oraz dr hab. inż. Tomasz Chmielniak – wykładowca Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw.

Energetyka wodorowa obejmuje nowoczesną i pojemną gałąź technologii energetycznych, na którą składają się sposoby wytwarzania wodoru, jego magazynowania, transportu i konwersji do różnych postaci energii.

W tej publikacji Czytelnicy będą mogli znaleźć następujące treści:

- Wybrane zagadnienia termodynamiczne
- Podstawowe własności wodoru
- Produkcja wodoru
- Transport i infrastruktura transportu
- Magazynowanie wodoru
- Energetyczne wykorzystanie wodoru (energetyka stacjonarna / zastosowania mobilne / ogniwa paliwowe
- Układy hybrydowe / turbiny gazowe / silniki tłokowe i inne)
- Wybrane zagadnienia transportu

W publikacji względem I wydania zaszło sporo zmian praktycznie w każdym rozdziale (uaktualnienie, poszerzenie), zupełnie nowe treści pojawiły się za to w rozdziałach poświęconych:

- Metodom rozkładu wody na wodór i tlen
- Energetycznym wykorzystaniem wodoru
- Procesom produkcji wodoru na drodze pirolizy metanu

Książka Energetyka wodorowa – wydanie II [rozszerzone, zaktualizowane] znajdzie swoich Czytelników wśród słuchaczy studiów I, II i III stopnia oraz studiów podyplomowych na kierunkach związanych z energetyką, transportem, elektrotechniką czy inżynierią środowiska.

Zainteresuje również inżynierów energetyków czy specjalistów OZE.

Spis treści

Przedmowa / 9
Podziękowania / 10
Wykaz używanych skrótów / 11

Rozdział 1
Wprowadzenie / 13
1.1. Ogólna charakterystyka scenariuszy zwiększenia roli wodoru w gospodarce / 13
1.2. Produkcja i wykorzystanie wodoru. Główne zadania i możliwości rozwoju / 17
1.3. Zakres opracowania / 26
Bibliografia do rozdziału pierwszego / 28

Rozdział 2
Podstawy termodynamiczne / 29
2.1. Funkcje stanu / 29
2.2. Prawo zachowania energii. Pierwsza zasada termodynamiki / 30
2.3. Druga zasada termodynamiki. Generacja entropii / 35
2.4. Połączenie pierwszej i drugiej zasady termodynamiki / 38
2.5. Praca maksymalna / 39
2.6. Metoda entropowa analizy technologii energetycznych / 41
2.7. Potencjał chemiczny / 48
2.8. Układy z reakcjami chemicznymi / 52
2.9. Warunki równowagi / 53
2.10. Uogólnione równanie fundamentalne / 54
2.11. Reakcja standardowa / 55
2.12. Reakcja tworzenia / 57
2.13. Bilansowanie procesów spalania / 58
2.14. Reakcje jonowe / 63
Bibliografia do rozdziału drugiego / 65

Rozdział 3
Wodór. Podstawowe właściwości / 67
3.1. Izotopy i molekuły wodoru / 67
3.2. Równanie stanu / 69
3.3. Temperatura adiabatycznego spalania / 73
3.4. Efekt Joule’a-Thomsona ( J-T) / 74
Bibliografia do rozdziału 3 / 74

Rozdział 4
Wytwarzanie wodoru z paliw węglowodorowych / 75
4.1. Technologie produkcji wodoru z paliw gazowych i ciekłych / 76
4.1.1. Reforming parowy gazu ziemnego / 78
4.1.2. Reforming parowy alkanów C₂-C4 [4.1] / 84
4.1.3. Reforming parowy ciekłych węglowodorów [4.1] / 85
4.1.4. Częściowe utlenianie węglowodorów / 89
4.1.5. Reforming autotermiczny metanu / 90
4.1.6. Piroliza metanu / 90
4.2. Technologie produkcji wodoru z węgla / 96
4.2.1. Zgazowanie węgla / 97
4.2.2. Piroliza węgla / 120
4.2.3. Opcje technologiczne instalacji wytwarzania wodoru na drodze zgazowania i pirolizy węgla / 130
4.2.4. Obciążenie emisją CO₂ procesów produkcji wodoru z węgla / 130
4.2.5. Koszty produkcji wodoru z węgla / 137
4.3. Zgazowanie biomasy / 144
4.3.1. Technologie zgazowania biomasy / 144
4.3.2. Produkcja wodoru / 146
4.3.3. Koszty produkcji wodoru z biomasy / 159
Bibliografia do rozdziału czwartego / 163

Rozdział 5
Metody rozkładu wody na wodór i tlen / 169
5.1. Wprowadzenie / 169
5.2. Istota działania podstawowego modułu elektrolizera / 171
5.3. Napięcie standardowe procesu / 175
5.4. Ogólna charakterystyka napięcia w rzeczywistym module elektrolizera / 182
5.4.1. Nadnapięcie aktywacyjne. Równanie Butlera-Volmera / 183
5.4.2. Straty koncentracji / 185
5.4.3. Straty omowe / 186
5.5. Bilansowanie substancji i energii w elektrolizerach. Ogólne założenia / 188
5.5.1. Bilans substancji w elektrolizerze (polimerowym) / 190
5.6. Bilans energii / 201
5.7. Sprawność procesu elektrolizy / 205
5.8. Elektrolizery alkaliczne / 207
5.9. Elektrolizery fosforowe (z elektrolitem H
3PO
4) / 211
5.10. Elektrolizery tlenkowe / 212
5.10.1. Modele dyfuzji / 212
5.10.2. Charakterystyka napięciowo-prądowa / 219
5.10.3. Bilans energii i entropii / 224
5.11. Koelektroliza / 231
5.11.1. Charakterystyka napięciowo-prądowa / 231
5.11.2. Bilans energii / 238
5.11.3. Sprawność koelektrolizy / 240
5.12. Generatory wodoru / 241
Bibliografia do rozdziału piątego / 248

Rozdział 6
Wybrane zagadnienia transportu i magazynowania wodoru / 251
6.1. Transport rurociągowy / 251
6.2. Magazynowanie / 253
6.3. Termodynamiczne aspekty ładowania i wyładowania magazynów (zasobników) wodoru / 261
6.4. Bezpieczeństwo / 269
Bibliografia do rozdziału szóstego / 270

Rozdział 7
Energetyczne wykorzystanie wodoru / 273
7.1. Ogólna charakterystyka struktur technologicznych / 273
7.2. Ogniwa paliwowe i ich charakterystyki / 280
7.2.1. Ogólna charakterystyka ogniw paliwowych / 280
7.2.2. Istota działania ogniwa paliwowego / 281
7.2.3. Bilans energii dla ogniwa / 283
7.2.4. Siła elektromotoryczna ogniwa / 285
7.2.5. Ogólna charakterystyka strat potencjału w rzeczywistym ogniwie / 290
7.2.6. Ogólna charakterystyka technologiczna stosowanych ogniw (instalacji) paliwowych / 305
7.3. Instalacje energetyczne z ogniwami paliwowymi / 322
7.3.1. Skojarzona produkcja elektryczności i ciepła / 323
7.3.2. Integracja ogniwa paliwowego z turbiną gazową / 332
7.4. Charakterystyki modułów pracujących w instalacjach wytwarzania i wykorzystania wodoru zintegrowanych z OZE / 338
7.4.1. Analityczny opis promieniowania słonecznego / 338
7.4.2. Charakterystyki ogniw fotowoltaicznych / 349
7.4.3. Turbiny wiatrowe / 363
7.4.4. Model baterii / 366
7.4.5. Model zbiornika wodoru / 368
7.4.6. Model sprężarki / 369
7.5. Integracja układów elektrolitycznego wytwarzania wodoru z układami energii napędowej różnej postaci / 370
7.5.1. Bezpośrednie połączenie paneli ogniw fotowoltaicznych i elektrolizerów / 370
7.5.2. Układy zawierające wiele modułów / 372
7.6. Spalanie wodoru w turbinach gazowych / 373
7.6.1. Wprowadzenie / 373
7.6.2. Analiza prostej wodorowej instalacji turbiny gazowej / 374
7.6.3. Obiegi złożone / 377
Bibliografia do rozdziału siódmego / 378

Rozdział 8
Wybrane zagadnienia transportu / 385
Bibliografia do rozdziału ósmego / 390

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie