|
|
Posouzení dopadů využívání zemního plynu obohaceného vodíkem
Galík, Tomáš ; Pospíšil, Jiří (oponent) ; Baláš, Marek (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá tématem vodíku v rámci Evropské a tuzemské energetiky. Jeho využití v plynárenství, teplárenství i elektroenergetice může hrát zásadní roli na cestě k dosažení ambiciózních cílů Evropské Unie zaměřených na snížení produkovaných emisí. V práci jsou popsány specifikace technologií výroby, přepravy i spotřeby vodíku a jejich dopad na dnešní energetické systémy a bezpečnost. Práce klade důraz na technický, ekonomický, ale i politický kontext. Praktická část se zabývá vlivem příměsí vodíku ve směsi zemního plynu na změnu fyzikálně-chemických vlastností plynu. Práce analyzuje koncentrace 0, 5, 10, 15, 20 a 25 molárních procent vodíku v reálném složení zemního plynu měřeném na předávacím uzlu přepravní soustavy. Pro tyto směsi byly poté zpracovány výpočty změny charakteristik zadaného modelového výměníku. Výsledky ukázaly, že s vyššími koncentracemi vodíku roste výkon daného výměníku, nicméně výkon hořáku se z důvodu nižší výhřevnosti snížil. V poslední části byla provedena ekonomická analýza nákladů na nákup paliva a emisních povolenek za využití výše zmíněných koncentrací vodíku ve směsi. Pro výpočet bylo využito konkrétních hodnot paroplynové elektrárny Počerady z roku 2019. Výsledky ukázaly, že v žádném ze tří uvažovaných scénářů růstu ceny emisních povolenek se nejeví nahrazování zemního plynu vodíkem jako ekonomicky výhodné.
|
|
|
Studium vlastností elektrolyticky upravených roztoků NaCl
Brázda, Lukáš ; Mika, Otakar Jiří (oponent) ; Mašek, Ivan (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá studiem vlastností elektrolyticky připravených roztoků NaCl a jejich využitím k desinfekci vody. Dále posouzením možnosti koroze kovů určené pro rozvod vody způsobené aktivním chlórem. Byly použity roztoky o koncentraci 0,25 mol/l, 0,1 mol/l a 0,05 mol/l . Při elektrolýze bylo vloženo stejnosměrné napětí 6 V a 12 V. Během elektrolýzy bylo měřeno pH, vodivost. Po ukončení byl měřen obsah aktivního chlóru a chloridů na čase. Při elektrolýze byla použita diafragma.
|
|
|
Možnosti výroby vodíku z obnovitelných zdrojů
Balko, Michal ; Kropáč, Jiří (oponent) ; Houdková, Lucie (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce je vytvořit shrnutí současných možností výroby vodíku, a to jak z fosilních paliv, tak z obnovitelných zdrojů. V úvodní části je práce zaměřena na výrobu parním reformováním zemního plynu a elektrolýzu vody. Následuje popis produkce vodíku z biomasy metodami fotofermentace a fermentace, pozornost je věnována požadavkům na vstupní materiály a provozní podmínky. V závěrečné části práce jsou vybrané způsoby výroby vodíku srovnány podle energetické náročnosti každé z nich, zjištěné zjednodušeným výpočtem.
|
|
|
Elektrické charakteristiky diafragmového výboje v roztocích elektrolytů
Dřímalková, Lucie ; Slavíček, Pavel (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Hlavním cílem této diplomové práce je diagnostika diafragmového výboje ve vodných roztocích elektrolytů (především NaCl) a popis konkrétních procesů probíhajících před a po zapálení výboje. Ke generaci výboje se využívá stabilizovaného repulzního stejnosměrného vysokonapěťového zdroje generujícího napětí do 2 kV. Ačkoli byla v posledních letech objevena celá řada aplikací elektrického výboje v kapalinách, vlastní mechanismus vzniku tohoto výboje není dosud znám. Z tohoto důvodu je tato práce zaměřena na studium dějů předcházejících zapálení výboje, parametry zapálení výboje a na samotný výboj jak v oblasti náhodného průrazu, tak i pravidelného výboje . Teoretická část popisuje možné mechanismy vzniku výboje ve vodných roztocích včetně stručného popisu vybraných druhů známých výbojů v kapalné fázi. Diafragmový výboj je jedním z mnoho typů elektrických výbojů generovaných ve vodě. Ve skutečnosti je elektrický výboj nízkoteplotní nerovnovážné plazma, které je generováno pomocí vysokého napětí. V plazmových kanálcích (tzv. „streamerech“) dochází k celé řadě fyzikálních a chemických procesů. Mezi fyzikální procesy se řadí působení silného elektrického pole, generace rázové vlny a v neposlední řadě emise elektromagnetického záření ve viditelné a ultra-fialové oblasti. Mezi nejdůležitější chemické procesy patří generace aktivních látek a částic, zejména peroxidu vodíku a OH radikálů. V této práci jsou využívány tři reaktory o různém objemu (4 l, 100 ml a 50 ml) s diafragmovou konfigurací. Výboj je tvořen v otvoru (dírce) v diafragmě, která odděluje oba elektrodové prostory reaktoru. Výboj je generován pomocí repulzního stejnosměrného vysokého napětí o velikosti do 4 kV. Elektrody jsou vyrobeny z nerezové oceli nebo platiny a jsou umístěny v proměnné vzdálenosti od diafragmy v obou elektrodových prostorech. Diafragma je vyrobena z PET nebo Shapal-MTM keramiky s proměnnou tloušťkou (0,2-2 mm), v níž je vždy centrální otvor s vnitřním průměrem 0,2-1,5 mm. Časově rozlišené charakteristiky průběhu proudu a napětí jsou zaznamenávány pomocí čtyřkanálového osciloskopu, který snímá jejich výstupní hodnoty. Velikosti napětí i proudu jsou zaznamenávány za postupného zvyšování stejnosměrného napětí s krokem po cca 100 V. Proměřovány jsou roztoky elektrolytu chloridu sodného při pěti vodivostech. Naměřené časově rozlišené charakteristiky napětí a proudu umožňují stanovení zápalných napětí, popisují průběh proudu a napětí určitých částí V-A charakteristiky. Je prokázáno, že se zvyšující se vzdáleností elektrod od diafragmy se snižuje napětí potřebné pro zapálení výboje. Nicméně, změna vzdálenosti elektrod od 4 cm dále již nevyvolává žádné významné změny zápalného napětí. Vliv průměru dírky v diafragmě není ve studovaném rozmezí zřejmý, ale je pozorováno mírné zvýšení zápalného napětí s rostoucím průměrem dírky. Zvýšení tloušťky diafragmy posune naměřenou křivku V-A charakteristiky směrem k nižším napětím. Práce ukazuje, jak je V-A charakteristika závislá na změně vodivosti a také na druhu anorganických solí. Zvýšením vodivosti se měřená charakteristická V-A křivka posouvá směrem k nižšímu napětí, což znamená, že zápalné napětí se snižuje. Velikost reaktoru nemá žádný vliv na procesy před ani po zapálení výboje.
|
|
|
Deponované vrstvy na bázi olova a kobaltu pro Li-ion akumulátory
Dorotík, David ; Libich, Jiří (oponent) ; Máca, Josef (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá principy fungovaní lithium iontových baterii a jejich vlastností při použití deponovaných tenkých vrstev. Práce je zaměřena především na vytvoření tenkých vrstev pomocí elektrolytické metody a následně testováním vlastnosti tenké vrstvy v elektrochemické cele. Testovacími kritérii jsou především hodnota kapacity připravené elektrody a dopad cyklování na samotnou vrstvu elektrody kde se posuzuje deponovaná vrstva před cyklováním a po cyklování na SEM mikroskopu.
|
|
|
Vliv elektrolýzy na degradaci vodných roztoků barviv
Olexová, Barbora ; Možíšková, Petra (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Základním tématem této práce je studium vlivu elektrolýzy na rozklad organických barviv ve vodných roztocích. Elektrolýza je fyzikálně-chemický děj, při kterém dochází vlivem procházejícího stejnosměrného proudu k chemickým reakcím uvnitř systému. Vhodným zvolením vstupních podmínek lze docílit zásadních změn ve struktuře molekul organických látek a tím například jejich postupného odbourání. Tohoto jevu lze využít v procesu čištění odpadních vod. Hlavním úkolem práce je podrobné studium vlivu různě zvolených chemických a fyzikálních podmínek na míru rozkladu azobarviv, jakožto nejpočetnější skupiny organických barviv používaných v průmyslu, a z tohoto důvodu ve velké míře obsažených v průmyslovém i komunálním odpadu. Azobarviva byla pro tento pokus zvolena pro jejich velmi dobrou rozpustnost ve vodě. Další výhodou je, že jejich rozklad je doprovázený viditelným odbarvením roztoku a jejich koncentrace v roztoku je lehce stanovitelná pomocí metody UV-VIS spektrometrie. Konkrétně byla použita dvě přímá azobarviva - Saturnová modř LB (C.I. Direct Blue 106) a Saturnová červeň L4B (C.I. Direct Red 79). Experiment byl prováděn v jednoduchém reaktoru složeném z vaničky s míchadlem, do které byly vloženy dvě elektrody napojené na zdroj stejnosměrného napětí. Každá série měření probíhala při konstantním proudu, jehož hodnoty byly voleny v rozsahu od 100 mA do 1 000 mA. Elektrické napětí se pohybovalo v rozmezí 7 V až 22 V. Během pokusu byly odebírány dílčí vzorky roztoku a u každé série byl vyhodnocen pokles koncentrace barviva. Tímto vyhodnocením byla potvrzena hypotéza, že se barviva obsažená v roztoku skutečně odbourávají, což bylo doprovázeno i očekávaným odbarvováním roztoku. K odbarvování vodného roztoku barviva dochází proto, že je narušována struktura molekuly barviva, která tak ztrácí své charakteristické prvky způsobující barevnost (konjugovaný systém dvojných vazeb a přítomnost příslušných substituentů). Dohromady bylo naměřeno 16 sérií s různými vstupními podmínkami (Fe a Pt elektrody, elektrolyty NaCl, Na2SO4, a NaNO3 a jejich různá koncentrace, různé hodnoty proudu), které více či méně ovlivňovaly míru rozkladu zkoumaných látek. Bylo zjištěno, že lépe se elektrolyticky odbourává modré barvivo. Příčinou může být chemická struktura jeho molekul, které jsou menší a méně rozvětvené než molekuly použitého červeného barviva. K největšímu odbourání modrého barviva pak došlo při nejvyšších hodnotách voleného konstantního proudu 800 mA a 1 000 mA. Lze tedy předpokládat, že čím větší proud prochází systémem, tím větší je pokles koncentrace barviva. Za použití elektrod z nerezové oceli probíhala degradace modrého barviva rychleji, než v případě platinových elektrod. Jako nejvhodnější elektrolyt se jevil chlorid sodný, přičemž platilo, že čím větší koncentrace (resp. vodivost) elektrolytu byla zvolena, tím efektivněji probíhal rozklad.
|
|
|
Sezónní akumulace využívající technologii power-to-gas
Zavadil, Jan ; Martin Pešek (EGÚ Brno, a. s. ) (oponent) ; Pospíšil, Jiří (vedoucí práce)
Diplomová práce pojednává o sezonní akumulaci energie do syntetických paliv, jenž je řešena systémem Power to Gas (P2G). Ten umožňuje konverzi elektrické energie v době přebytku, například z obnovitelných zdrojů energie do syntetického plynu, zejména do vodíku a syntetického metanu. Dále jsou identifikovány limity výroby, přepravy a skladovacích kapacit těchto syntézních plynů. V práci je kladen důraz na technicko-ekonomické posouzení P2G na vybraném aplikovaném úseku plynovodu Gazela. Technická analýza předpokládá vtláčení vodíku o určité molární koncentraci dle čtyř navržených scénářů do přepravní soustavy zemního plynu na vybraném úseku, kterým byl plynovod Gazela. Výsledky ukázaly, že nárůst molárního zlomku vodíku v zemním plynu bude způsobovat problémy při přepravě plynu a bude docházet ke zvětšování tlakových ztrát, nárůstu rychlosti toku a snížení akumulační kapacity potrubí. Ekonomická analýza zkoumá nasazení technologie P2G v českých podmínkách a demonstruje výši výrobních nákladů na výrobu 1 MWh syntetického plynu v závislosti na ceně elektrické energie a době provozu výrobního zařízení. Citlivostní analýza ukázala, že pro rentabilitu vodíku a syntetického metanu bude důležité znevýhodnit jinak velmi levný zemní plyn, a to navýšením ceny emisní povolenky nebo zavedením uhlíkové daně v podobné výši.
|
|
|
Vodíková paliva
Umlauf, Martin ; Bébar, Ladislav (oponent) ; Jícha, Jaroslav (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce je vytvoření základní rešerše k problematice konzervace energie z obnovitelných zdrojů. Hlavním cílem práce je posouzení vodíkových paliv získaných pomocí elektrické energie elektrolýzou vody. V úvodní části je práce zaměřena na výrobu energie z obnovitelných zdrojů a možnosti její akumulace. V další části jsou popsány způsoby výroby vodíku a využití vodíku jako paliva pro spalovací motory. Pozornost je věnována jednotlivým konstrukčním uspořádáním spalovacích motorů na vodík. V závěrečné části práce jsou porovnány spalovací motory, spalující různá paliva z hlediska emisí. Taktéž jsou porovnány náklady na ujetý kilometr osobního automobilu při použití různých paliv. V poslední kapitole je proveden orientační výpočet výroby vodíku elektrolýzou vody z energie získané z fotovoltaické elektrárny.
|
|
|
Stanovení vlivu příměsi vodíku v zážehovém spalovacího motoru
Roušar, Jiří ; Dlugoš, Jozef (oponent) ; Novotný, Pavel (vedoucí práce)
Cíl bakalářské práce je porovnání vodíkového spalovacího motoru s konvenčními spalovacími motory, porovnání výhod a nevýhod vodíkového spalovacího motoru. Jsou představeny vlastnosti vodíku a jeho výroba, přeprava a skladování. Rešerše návrhů konstrukčních úprav konvenčního motoru na motor vodíkový. Součástí práce je realizace technicky možných úprav na konvenčním motoru.
|
|
|
Výroba vodíku z obnovitelného zdroje elektrické energie
Lakva, Petr ; Baláš, Marek (oponent) ; Jícha, Jaroslav (vedoucí práce)
Výroba vodíku je technicky a ekonomicky vhodná metoda ukládání přebytků energie z obnovitelných zdrojů energie, přestože tato technologie ještě není dostatečně vyspělá v porovnání s ostatními možnostmi využití obnovitelné energie. V této práci jsou spojeny dvě větrné turbíny o výkonu 330 kW spojené s elektrolyzérem NELP.40 firmy Norsk Hydro toto spojení by mělo zajistit lepší využití energie vyrobené větrem. Práce zkoumá dvě možnosti a to využití vodíku pro produkci el. energie pomocí palivových článků a využití vodíku jako alternativního paliva pro auta. Tato práce představuje všeobecný úvod do problematiky systému větrné elektrárny spojené s výrobou vodíku. Budoucí studie by měly být více komplexní a detailní, především je potřeba získat dlouhodobá a přesná data, na základě kterých se dá s větší přesností určit možnosti reálného využití tohoto systému a ukázat možnosti využití větrné energie v kontinuálně se měnících energetických požadavcích lidstva.
|
host ::
RSS.