II BOB. VODOROD ENERGETIKASI - Termiz davlat universiteti fizika-matematika fakulteti nazariy fizika kafedrasi

|
Termiz davlat universiteti fizika-matematika fakulteti nazariy fizika kafedrasi
|
bet | 8/16 | Sana | 25.11.2023 | Hajmi | 0,53 Mb. | | #105330 |
Bog'liq ramazonII BOB. VODOROD ENERGETIKASI
2.1. VODOROD ENERGIYASI TARIXIDAGI ASOSIY BOSQICHLAR
Vodorod energiyasi va Vodoroddan suvni elektroliz qilish natijasida olingan sun'iy yoqilg'i sifatida keng miqyosda foydalanish g'oyasi Jyul Vernning "Sirli orol" ilmiy-fantastik romanida paydo bo'ldi (1874). Uni amalga oshirish uchun birinchi urinishlar 1920-1930 yillarda, Kanadada sanoat elektrolizatorlari tomonidan ishlab chiqarilgan vodorod-gidroksidi va u orqali birlamchi elektr energiyasini hosil qilish asosida paydo bo`ldi. Ushbu dastur 1936-yilgacha amalga oshirildi, undan so'ng u Kanada energiya tizimi bozorining arzon tabiiy gazni iste'mol qilishga bo'lgan ustuvor yo'nalishi o'zgarishi tufayli qisqartirildi [4].
XX asrning 20-40 yillarida vodorod sohasidagi Yevropa olimlari va muhandislarining asosiy faoliyati issiqlik dvigatellarini, birinchi navbatda ichki yonish dvigatellarini (ICE) noan'anaviy yoqilg'ida, shu jumladan vodorodda ishlashga moslashtirishga qaratilgan edi. Natijalar asosida Germaniya va Buyuk Britaniya bunday yondashuvning asosiy imkoniyatini namoyish etdi. Vodorodni yoqilg'i tizimini qayta taqsimlash bilan ishlatish (ichki aralashma hosil bo'lishiga o'tish) ko'rsatilgan dvigatel kuchini 10% yoki undan ko'proqqa oshirish imkonini beradi. An'anaviy vosita yoqilg'isiga qo'shimcha sifatida vodorod yoqilg`isi atmosferada zararli chiqindilarni kamaytirish bilan birga dvigatellarning samaradorligini oshirishga imkon berdi. Umuman olganda, ushbu davrda noan'anaviy yoqilg'i uchun, shu jumladan vodorod energiyasidan 4 mingtagacha avtomobil transportida foydalanilganda, unga sarflangan mablag` bir necha 100 AQSH dollaridan oshmasligi (1970-yil narxlarida) hisoblab chiqilgan. Ushbu ishlanmalarga nemis muhandisi R. Erren asosiy hissa qo'shgan hamda bu transport vositalarida vodoroddan foydalanish bo'yicha keyingi ishlar uchun muhim asos bo'ldi [5].
Shunisi e'tiborga loyiqki, Ikkinchi Jahon urushi davrida ko`pgina tadqiqotlar o'tkazildi hamda ko'rsatilgan va tegishli yo'nalishlardagi o'zgarishlar yanada kuchaytirildi. Ma'lumki, Germaniyada urush yillarida ko'mirni gidrogenlash natijasida hosil bo'lgan sintetik motor yoqilg'isidan keng foydalanilgan.
1942 yildan boshlab, turli mamlakatlarning dengiz kuchlari vodorod ishlanmalariga alohida qiziqish bildirishdi (suvni elektroliz qilish natijasida olingan siqilgan vodorod va kisloroddan sho'ng'ish uchun yoqilg'i sifatida foydalanishda avtonom energiya tizimi bo`lib xizmat qiladi). Urush yillarida neft yetkazib berishni to'xtatib qo'ygan ba'zi mamlakatlarda (masalan, Avstraliya), vodorodning katta hajmdagi ishlab chiqarilishini va uni dvigatel yoqilg'isi sifatida ishlatishni joriy etish bo'yicha keng ko'lamli dasturlar boshlandi. Urushdan keyingi arzon neft ta'minotini tiklash bilan, bu dasturlar to'xtatildi. 1950 yildan boshlab vodorodga bo'lgan qiziqish yonilg'i xujayralari (FC) rivojlanishidagi yutuqlar bilan bog'liq ravishda qayta tiklandi. 1950-yillarning boshlarida Buyuk Britaniya va Germaniyada amaliy foydalanish uchun mos bo'lgan birinchi namunalar paydo bo'ldi.. Keyinchalik (70-80-yillar) bu ishlanmalar kosmosni zabt etish uchun katta ahamiyat kasb etdi. Keyinchalik (90-yillarning o'rtalariga kelib) AQSh hamda SSSR dasturlari va ularning rivojlanishi vodorod energiya tizimlari kontseptsiyasini tubdan qayta ko'rib chiqishga, iste'molchilar tomonidan yonilg'i xujayralaridan foydalanish va vodoroddan foydalanish bosqichida elektr energiyasini ishlab chiqarish samaradorligini sezilarli darajada oshirishga imkon berdi [4].
Vodorod energetikasi va texnologiyasi sohasida dunyoda olib borilgan tadqiqotlar va ishlanmalarning jadal rivojlanishi 1974-1983 yillarga borib taqaladi. Bu esa o'sha paytda ko'plab sanoatlashgan mamlakatlarni qamrab olgan energiya inqirozining bevosita natijasi edi. 1970-yillarning o'rtalaridan boshlab intensiv axborot almashinuvi va vodorod bilan shug'ullanadigan guruhlar faoliyatining xalqaro hamkorligi bir-biridan mustaqil ravishda ishlab boshladi. 1974 yil oxirida Vodorod energetikasi bo'yicha xalqaro assotsiatsiya (Xalqaro Vodorod energiyasi assotsiatsiyasi, IAHE) tuzildi. Unga olimlar, muhandislar va ushbu jarayonga samarali yordam beradigan menejerlar qo`shildi. Assotsiatsiyaning asosiy faoliyati vodorod texnologiyalari sohasidagi tadqiqotlar va ishlanmalarni axborot bilan ta'minlash, shuningdek, keng jamoatchilik va hukumatni ular bilan tanishtirishdan iborat edi. Shu maqsadda Assotsiatsiya har ikki yilda bir marta Vodorod energiyasi bo'yicha Butunjahon konferensiyalarini tashkil qiladi. Jahon vodorod energetikasi konferensiyalari va Xalqaro jurnal tomonidan nashr etilgan vodorod energiyasi bo'yicha (Xalqaro vodorod energiyasi jurnali) Assotsiatsiya dunyoning turli mamlakatlarida tashkil etilishiga erishildi. Vodorod energiyasi bo'yicha bir necha o'nlab milliy uyushmalar paydo bo`ldi [5].
80-yillarning ikkinchi yarmida jahon energetika bozoridagi vaziyatning o'zgarishi vodorod energetikasi o'sishining biroz pasayishiga olib keldi va bu sohadagi tadqiqotlar va ishlanmalar intensivligi kamaydi. Bu, ayniqsa, AQSH da vodorod energiyasining 80% ga qisqartirilishida yaqqol ko`zga tashlandi. Siyosatchilar va ishbilarmonlarning vodorod energetikasida ishlashga bo'lgan qiziqishini to'xtatishning asosiy omili iqtisodiyot edi. Avvalo, bu vodorod ishlab chiqarishning yuqori xarajatlari bilan bog'liq edi (ayniqsa elektroliz orqali). Bundan tashqari, ilgari ko`klarga ko'tarilgan va xayollarga beriladigan vodorod energiyasi kontseptsiyasiga juda katta umid bog'lagan amerikalik olimlarning umidsizliklari ham muhim rol o'ynadi. Bu borada Yevropa va ayniqsa yapon ilmiy-texnik olimlari va ishbilarmon hukumat doiralarining yondashuvi yaxshiroq edi. Bu yerda vodorod texnologiyalarini keng miqyosda joriy etish bir necha o'n yillar davomida hisoblab chiqilgan uzoq muddatli intensiv ishni talab qilishi tushunib yetilgandi. Shunday qilib, Yaponiyada 1974 yilda allaqachon 2000 yilgacha amalga oshirilgan uzoq muddatli "Quyosh nurlari" loyihasi ishga tushirildi. Bu Amerikaning Apollon kosmik dasturi bilan taqqoslanadigan eng katta alternativ energiya dasturi edi. Hammasi bo'lib, taxminan 15 milliard dollar sarflandi, shundan 3,6 milliard dollar vodorod uchun sarflangan edi.
1976 yilda Xalqaro Energetika Agentligi (IEA) tomonidan vodorod ishlarini moliyalashtirish Parijda boshlandi. 1978 yilda Xalqaro Energetika Agentligi (IEA) vodorod dasturi uchun byudjetdan 16 million dollar ajratdi. 80-yillarning oxirida o'tkazilgan iqtisodiy tadqiqotlar natijalari Vodorod energetikasi va texnologiyasini rivojlantirishda muhim bosqich bo`ldi. Mayami Universitetining Toza energiya tadqiqot institutida sanoat va transport chiqindilari tomonidan atmosfera havosining ifloslanishidan kelib chiqadigan iqtisodiy zararni hisoblashning batafsil asoslari ishlab chiqildi va joriy etish usullari taklif qilindi. Ushbu tuzatishlarni hisobga olgan holda vodorodning ekologik tozaligi uni bir qator sanoat tarmoqlarida foydalanish mumkinligiga ishora edi [4].
Umuman olganda, 70-yillarning o'rtalaridan 1990-yillarning oxirigacha bo'lgan davr zamonaviy vodorod texnologiyalarining ilmiy-texnik asoslari yaratilgan chuqur tadqiqotlar va ishlanmalar bilan ajralib turadi. Bu tadqiqotlar yordamida qayta tiklanadigan energiya vodorod ishlab chiqarish sohasida yutuqlarga erishildi. Yaxshilangan xususiyatlarga ega har xil turdagi elektrolizatorlarning asosiy texnik yechimlari takomillashtirildi va tajribaviy sanoat namunalari yaratildi. Bunga parallel ravishda, yoqilg'ining tegishli rivojlanishi ilgari mavjud bo'lgan namunalarga qaraganda yuqori samaradorlik, uzoq umr va ishonchlilikka ega ekanligini ko`rsatdi. Elektrokimyoviy tizimlar uchun yangi texnik yechimlar paydo bo'ldi (yangi avlod elektrolizatorlari va qattiq polimer bilan yonilg'i xujayralari yoki qattiq oksidli elektrolit). Shuningdek, tubdan yangi vodorod ishlab chiqarish uchun ekologik toza texnologiyalar, masalan, biokimyoviy va fotokatalitik texnologiyalar ishlab chiqildi.
Vodorodni issiqlik dvigatellari va elektr stantsiyalari uchun yoqilg'i sifatida ishlatish usullari ham jadal rivojlandi. Bir qator mamlakatlarda (AQSh, Germaniya, Yaponiya, SSSR) 1970-1980 yillarda vodorod yoqilg'isida yoki vodorod qo'shimchalari bilan ishlaydigan ichki yonish dvigatelli avtomobillar va boshqa transport vositalarining namunalari namoyish etildi. Shu bilan birga, vodorodni aviatsiya yoki kosmik yoqilg'i sifatida ishlatish bo'yicha bir qator yirik o'zgarishlar amalga oshirildi. AQShda ("Kosmik Shuttle" dasturi) va SSSRda ("Buran-Energia") yirik asosiy dvigatellari yoqilg'i sifatida suyuq vodoroddan va oksidlovchi vosita sifatida suyuq kisloroddan foydalanadigan tashuvchi vositalar yaratildi. Samolyotda vodorodning birinchi muvaffaqiyatli sinovi (Tu-155 eksperimental modeli, uchta dvigateldan biri suyuq vodorod yoqilg'isida ishlaydigan Tu-154 seriyali samolyoti asosida ishlab chiqarilgan)
|
| |