Hydrogen technology of energy storage making use of wind power potential

Abstract

Описывается разработка универсальных технологий, которые могут быть использованы для обеспечения непрерывной работы опреснительной установки при использовании энергии ветра. Рассмотрены основные принципы реализации электрохимического метода получения водорода и кислорода высокого давления из воды с использованием материалов электродов с переменной валентностью. Предложена система хранения химической энергии в виде сжатого водорода до высоких давлений с последующим его использованием в топливном элементе. Разработанная система характеризуется повышением надежности и эксплуатационной безопасности. Водород-накопительная система позволяет контролировать для установок потребляемую мощность. Это особенно важно, когда основным источником энергии для электролизной установки служит энергия ветра, которая не является постоянной и зависит от климатических факторов. Даны рекомендации по применению данного способа получения водорода (кислорода) с использованием в качестве первичного источника возобновляемых видов энергии (солнца, ветра), отличающихся непостоянством поступления. Сформированы научно-технические принципы создания электрохимических водородных аккумуляторов энергии и предложены пути оптимизации их работы на переменных режимах, характерных для реальных условий эксплуатации энерготехнологических комплексов на базе ветроэнергетической станции. Приведены стоимостные показатели создания и эксплуатации системы генерации водорода в зависимости от уровня давления в электролизере.

Описується розробка універсальних технологій, які можуть бути застосовані для забезпечення безперервної роботи опріснювальної установки при використанні енергії вітру. Розглянуто основні принципи реалізації електрохімічного методу отримання водню та кисню високого тиску з води із використанням матеріалів електродів зі змінною валентністю. Запропоновано систему зберігання хімічної енергії у вигляді стисненого водню до високих тисків з подальшим його застосуванням в паливному елементі, яка характеризується підвищенням надійності та експлуатаційної безпеки. Надано рекомендації із застосування даного способу отримання водню (кисню) з використанням як первинного джерела відновлюваних видів енергії, що відрізняються непостійністю надходження (сонце, вітер).

This article describes the development of the versatile technology that can be used to provide continuous power for a desalination plant using wind energy. There were studied the main principles to realize the electrochemical method of high pressure hydrogen and oxygen generation with the use of variable-valency metals as electrodes. We propose the high reliable and operational safety system to store chemical energy as high pressure hydrogen for later use in the fuel cells. Such hydrogen generation and storage system allows the chemical reaction rate to be controlled by controlling the current intensity and, hence, the consumed power can be controlled. This is especially important when the primary energy source for the electrolysis installation is wind power, which is not constant and is affected by climatic factors. The article provides the recommendations as to application of this versatile technology to generate hydrogen (oxygen) using the changeable wind or sun renewable energy as the primary energy sources. Scientific and technical principles for creation of the energy electrochemical hydrogen accumulators are formed and the ways are proposed to optimize their operation under variable modes, which represent the real conditions of exploitation of energy-technological complexes created on the base of the wind power stations. Cost indexes over of creation and exploitation of the hydrogen generation system are presented depending on the pressure level in an electrolyzer.