BÁO CÁO TIỂU LUẬN-NHIÊN LIỆU THAY THẾ

LOGO
NHIÊN LIỆU THAY THẾ
GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Xuân
SVTH: Nông Thanh Tiệp
Trần Danh Phong
Nguyễn Thị Thu Trang
Lương Thị Kim Anh
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGÀNH CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – DẦU VÀ KHÍ
BÁO CÁO TIẾU LUẬN
1/34
Tổng quan về nhiên liệu thay thế
Vì sao phải phát triển nhiên liệu thay thế?
2/34
NHIÊN LIỆU THAY THẾ
NỘI DUNG
HYDRO
BIOGAS
BIOBUTANOL
ĐIỆN
3/34
HYDRO & PIN NHIÊN LIỆU
1. Giới thiệu
Hydro là nguyên tố hóa học nhẹ nhất. Ở điều kiện tiêu chuẩn, nó là dạng khí (nhiệt độ sôi -252.87
o
C),
không màu không mùi. Hydro rất khí dễ bắt cháy và cháy tỏa năng lượng lớn.
H
2
+O

2
H
2
O + 120000 kJ/kgH
2
Ngày nay, nhiên liệu hydro được xem là loại nhiên liệu mới, có nhiều ưu điểm, đang được nghiên cứu để sản
xuất hàng loạt và đưa vào sử dụng đại trà.

4/34
2. Tính chất đặc trưng của nhiên liệu
Khối lượng riêng:
Nhiệt trị cháy:
Điều kiện làm việc của nhiên liệu:

Cháy theo hệ số tỷ lượng.

T phản ứng 60-1000
o
C, phụ thuộc vào cấu trúc của pin và độ tinh khiết của H2.

HYDRO & PIN NHIÊN LIỆU
5/34
3. Ưu, nhược điểm so với nhiên liệu hóa thạch

Ưu điểm:
- Quá trình cháy nhanh, khả năng chống kích nổ tốt.
- Quá trình cháy không sinh ra chất ô nhiễm.
- Việc nhiên liệu hydro được sản xuất từ điện phân nước sẽ không giới hạn trữ lượng của nó trong tương lai.
- Nhiên liệu không độc, không ăn mòn.


Nhược điểm: chi phí sản xuất tốn kém và việc tồn trữ, vận chuyển khó khăn, nguy hiểm.

HYDRO & PIN NHIÊN LIỆU
6/34
4. Các ứng dụng của hydro

Làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong (với động cơ xăng và động cơ sử dụng nhiên liệu khí sẽ đốt
cháy hỗn hợp nhiên liệu không khí bằng bugi, với động cơ diesel cần sử dụng nhiên liệu mồi).

Ứng dụng sản xuất pin nhiên liệu

HYDRO & PIN NHIÊN LIỆU
7/34
5. Sản xuất.
Hiện nay có ba phương pháp sản xuất hydro

HYDRO & PIN NHIÊN LIỆU
Chuyển hóa Hydrocacbon
Điện phân nước
Phương pháp sinh học
HYDRO
8/34
HYDRO & PIN NHIÊN LIỆU
PIN NHIÊN LIỆU - TRIỂN VỌNG NGUỒN ĐIỆN NĂNG SẠCH VÀ BỀN VỮNG

Pin nhiên liệu
Tương tự như ắc quy, pin nhiên liệu là một thiết bị tạo ra điện năng thông qua cơ chế phản ứng điện hóa,
nhưng khác là có thể tạo ra nguồn điện liên tục khi cung cấp nhiên liệu cho nó.
Phản ứng anode: 2H
2

 4H
+
+ 4e
Phản ứng cathode: O
2
+ 4H
+
+ 4e  2H
2
O
Tổng quát: 2H
2
+O
2
2H
2
O + năng lượng (điện)
9/34
HYDRO & PIN NHIÊN LIỆU
PIN NHIÊN LIỆU - TRIỂN VỌNG NGUỒN ĐIỆN NĂNG SẠCH VÀ BỀN VỮNG
Ưu điểm:

Không thải ra khí thải.

Vận hành êm, không gây tiếng động, rung lắc.

Có thể đạt được hiệu suất cao gấp 2 đến 3 lần động cơ đốt trong.

Ngoài ra có thể kết nối nhiều module với nhau để tạo được công suất đầu ra linh hoạt.
Hướng đi mới cho tương lai

10/34
BIOGAS
Biogas là một hỗn hợp khí cháy được sinh ra từ quá trình lên
men yếm khí các chất thải hữu cơ như phân, rác, bùn cống, phế
thải công nghiệp chế biến thức ăn…
Thành phần:

CH
4
(60 - 70%)

CO
2
(30 - 40%)

H
2
S, N
2
, O
2
, H
2
…
1. Khái niệm:
11/34
BIOGAS
2. Tính chất và đặc trưng của nhiên liệu:
- Khí biogas có trọng lượng riêng khoảng 0.9 – 0.94 kg/m
3

.
- Biogas có nhiệt trị tương đối cao: 1m
3
biogas có nhiệt lượng 4700 – 6500 kcal,
tương đương với 0.5 – 0.7 lít dầu diesel.
- Biogas có tính dễ cháy nếu được hòa lẫn với tỷ lệ từ 6 đến 25% trong không khí.
12/34
BIOGAS
3. Ưu, nhược điểm so với nhiên liệu hóa thạch:

Ưu điểm:
- Thân thiện với môi trường.
- Là nguồn nhiên liệu tái sinh: lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp và có thể tái sinh.

Nhược điểm: có thể độc hại, không an toàn cho người sử dụng nếu không cẩn thận.
- Giải quyết vấn đề xử lý phân, rác thải đảm bảo vệ sinh môi trường, hạn chế ô nhiễm trong
chăn nuôi.
- Nguồn nguyên liệu sẵn có, giá rẻ và rất dồi dào.
13/34
BIOGAS
1
Phát triển trên quy mô
công nghiệp (ở các nhà
máy sản xuất biogas cỡ
lớn)
2
Phát triển trên quy mô bán
công nghiệp (ở những bể
sản xuất biogas cỡ vừa)
3

Phát triển trên quy mô hộ
gia đình (các bể phân hủy
cỡ nhỏ)
4. Tình hình sản xuất và khả năng sử dụng: Theo 3 xu hướng
14/34
BIOGAS
- Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu
- Giai đoạn lên men
- Giai đoạn sau lên men

Qui trình sản xuất Biogas: 3 giai đoạn
15/34
BIOGAS

Tình hình ứng dụng biogas để chạy động cơ đốt trong:
16/34
Tốc độ quay bánh xe
(v/ph) không tải
Tốc độ quy đổi
(km/h)
Hàm lượng khí xả
HC (ppm) CO(%vol)
CO
2
(%vol)
200 18.85 102.00 0.04 2.56
300 28.27 738.00 0.08 2.38
450 42.41 644.00 0.09 2.80
17/34
BIOGAS

THỬ NGHIỆM KHÍ BIOGAS TRÊN ÐỘNG CƠ
BIOBUTANOL

Là một nhiên liệu lỏng sử dụng butanol pha trộn vào xăng.

Thuộc nhóm của rượu đơn chất có 4 nguyên tử carbon với công thức C
4
H
9
OH.

Có 4 loại đồng phân: n-butanol, iso-butanol, sec-butanol và tert-butanol.
18/34
BIOBUTANOL
Áp suất hơi bão hòa thấp hơn
xăng
Nhiệt trị gần với xăng
Chỉ số octan xấp xỉ bằng xăng
A95
19/34
BIOBUTANOL

Đường cong chưng cất TBP
Biobutanol không gây ảnh hưởng lớn tới đường cong TBP, còn bioethanol thì làm thay đổi TBP, đặc
biệt là ở T50.
20/34
BIOBUTANOL

Áp suất hơi bão hòa - RVP
Biobutanol làm RVP giảm nhẹ tuyến tính, còn bioethanol thì làm tăng RVP rất lớn.

21/34
BIOBUTANOL

Nhiệt trị
Cả biobutanol và bioethanol đều làm giảm nhiệt trị khi pha vào xăng, nhưng độ giảm của biobutanol thấp
hơn.
22/34
BIOBUTANOL
Chất thải B10 E10
CO2 -7% -30%
HC cháy không hết -49% -25%
CO -51% -44%
NOx -48% -10%

Phát thải
23/34
SẢN XUẤT BIOBUTANOL

Biobutanol được sản xuất bằng quá trình lên men ABE.

Nguyên liệu: sản phẩm, phụ phẩm nông nghiệp như mía, củ cải, lúa mì
24/34
ĐIỆN NĂNG

Điện là nguồn năng lượng không thể thiếu trong đời sống hiện nay.

Các loại động cơ chạy bằng điện ngày càng phổ biến.
XE ĐIỆN XE HYBRID
25/34