Какие материалы относятся к горючим: Горючие вещества — Энциклопедия пожарной безопасности

Содержание

Классификация строительных материалов по горючести

Теплоизоляционные материалы с точки зрения обеспечения пожарной безопасности характеризуются свойствами горючести.

Фото: www.globalnews.ca


Существуют негорючие (группа НГ) и горючие материалы, которые в свою очередь, подразделяются на: Г1 – слабогорючие, Г2 – умеренногорючие, Г3 – нормальногорючие, Г4 – сильногорючие.

Фото:www.mycoastnow.com


Строительные материалы относятся к негорючим (камень природного происхождения, бетон из цемента, стекло, металлические изделия) при следующих значениях параметров горючести, определяемых экспериментальным путем: прирост температуры - не более 50 градусов Цельсия, потеря массы образца - не более 50%, продолжительность устойчивого пламенного горения - не более 0 секунд.

Фото:www.fixup.ru


Горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:
1) Слабогорючие (Г1), имеющие температуру дымовых газов не более 135 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 65%, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 20%, продолжительность самостоятельного горения 10 секунд. К слабогорючим относятся: асфальтовый бетон, гипсовые и бетонные материалы, содержащие органический наполнитель более 8% массы, минераловатные плиты на битумном связующем при содержании его от 7 до 15% и др.

Фото:www.nascar.com


2) умеренногорючие (Г2), имеющие температуру дымовых газов не более 235 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 85%, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 50%, продолжительность самостоятельного горения не более 30 секунд;

3) нормальногорючие (ГЗ), имеющие температуру дымовых газов не более 450 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца более 85%, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 50%, продолжительность самостоятельного горения не более 300 секунд;

Фото:www.shitimech.com


4) сильногорючие (Г4), имеющие температуру дымовых газов более 450 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца более 85%, степень повреждения по массе испытываемого образца более 50%, продолжительность самостоятельного горения более 300 секунд.

Фото:www.gettyimages.com


Для материалов, относящихся к группам горючести Г1-ГЗ, не допускается образование горящих капель расплава. Для материалов, относящихся к группам горючести Г1 и Г2, не допускается образование капель расплава. Для негорючих строительных материалов другие показатели пожарной опасности не определяются и не нормируются.

Фото:www.pylon.ru


Все органические материалы, к примеру древесина, относятся к группе горючих, а их пожарная опасность повышается при добавлении различных полимеров. Например, лакокрасочные материалы не только повышают горючесть, но и способствуют более быстрому распространению пламени по поверхности, увеличивают дымообразование и токсичность. Для снижения пожарной опасности органических строительных материалов, как и в случае с полимерными веществами, их обрабатывают антипиренами. Нанесенные на поверхность, под воздействием высоких температур антипирены могут превращаться в пену или выделять негорючий газ.

Фото:www.vdomishke.ru


Одно из центральных мест занимают оценка пожарной опасности и грамотный выбор строительных материалов, основанный на действующих нормах и стандартах и учитывающий функциональное назначение и индивидуальные особенности здания.

Фото:www.sibtehproekt.com


По мнению специалистов, группа горючести материала не является основным критерием для выбора утеплителя, поскольку для конструкции важен класс пожарной опасности. А он определяется на основании натурных испытаний. Очень часто, даже горючие материалы позволяют добиться требуемых показателей пожарной опасности конструкции.

Горючие вещества и материалы | Статьи ТОП-Трейд

Все окружающие нас вещества и материалы можно разделить по способности к воспламенению на две группы: горючие и негорючие. Обе группы широко используются при возведении зданий, создании коммуникаций, в качестве топлива и сырья для выпуска различных товаров. Согласно Техническому регламенту, горючее вещество или материал – это состав, который способен самовоспламеняться при контакте с пламенем и гореть после его удаления.

Содержание:

Виды горючих веществ
Группы горючести
Нормативные требования к горючим веществам
Порядок хранения горючих веществ

В качестве горючих могут выступать вещества как естественного, так и искусственного происхождения, в том числе и комбинированные составы. Все горючие вещества и материалы делят на несколько типов.

Виды горючих веществ

В первую группу горючих веществ входят твердые материалы, которые могут иметь искусственное или естественное происхождение. Чаще всего это органические вещества, в состав которых входят хлор, фтор, кремний. К твердым горючим материалам относятся и некоторые виды щелочных и щелочноземельных металлов. При расчете систем обеспечения пожарной безопасности и вентиляционных шахт необходимо учитывать, что часто твердые горючие вещества в измельченном виде становятся взрывоопасными.

В группу твердых горючих веществ входят:
1. Различные сорта древесины в виде досок, бруса, опилок, дров, щепок.
2. Твердые составы, изготовленные на основе целлюлозы. Это фанерные листы и ДСП, бумага, картон.
3. Отходы переработки деревьев: сучки, щепки, кора.
4. Сухая трава, сено, хвойные иголки, опавшие листья.
5. Сырье для производства крупы.
6. Текстиль и ткани из натуральных материалов, шерстяные и хлопковые изделия, вещи из льна.
7. Синтетика и ткани с добавлением полимерных составов.
8.

Уголь и торф.
9. Пластмассовые и пластиковые изделия, изготовленные на основе нефти.
10. Растительные смолы и парафин.
11. Резиновые и кожаные вещи.
12. Металлы с высокой степенью активности – алюминий, калий, натрий и их сплавы.
13. Соединения и сплавы серы, фосфора, кремния, селена.
14. Пыль и опилки, полученные путем измельчения горючих веществ.

Пожары твердых горючих веществ и материалов классифицируются по способности материала к тлению. В первую группу входят древесина, бумага, ткань и другие материалы, способные поддерживать тление. Другая категория включает в себя такие материалы, как пластмасса и каучук.

Вторая группа представлена горючими веществами в жидком виде. Наиболее легковоспламеняющимися являются различные виды топлива.

К жидким горючим составам относятся:

1. Нефть и ее составные части.

2. Производные нефти, такие как бензин, керосин, мазут, смазочные масла для механизмов.

3. Лаки и краски, изготовленные из растворителей органического происхождения.

4. Этиловый, изопропиловый, метиловый и другие спирты.

5. Обезжиривающие жидкости и растворители – толуол, ацетон, уайт-спирит и другие. Эти вещества опасны еще и тем, что способны испаряться. При этом в воздухе достигается концентрация вещества, способна спровоцировать взрыв или пожар.

Третью группу горючих веществ составляют газы
, в том числе:

1. Газы, находящиеся в природных месторождениях – сланцевый, рудничный газы, соединения метана, водорода и сероводорода.

2. Смесь газов, используемая для подачи в жилые дома.

3. Пропан, изобутан, бутан и другие газы.

Как в случае с твердыми горючими составами, которые сохраняют способность самовоспламеняться даже в измельченном виде, жидкие и газообразные смеси представляют опасность в виде испарений. Многие жидкости и газы в сочетании с кислородом образуют опасную смесь. По этой причине те склады, в которых они хранятся, относят к категории «А». В случае создания опасной концентрации воспламеняющегося вещества, достаточно всего одной искры для начала возгорания.

Группы горючести

Все материалы можно разделить на три группы в соответствии с нормами ФЗ-123:

1. Негорючие. К этой группе относятся составы, которые не способны гореть в присутствии кислорода.

2. Трудногорючие. Материалы этой группы воспламеняются только при наличии вблизи открытого пламени или под действием сильного продолжительного нагрева.

3. Горючие. В свою очередь делятся на легковоспламеняющиеся и особо опасные. Легковоспламеняющиеся – это горючие вещества и материалы, загорающиеся при кратком и непродолжительном контакте с огнем.

Данная классификация относится ко всем веществам, за исключением тканей, кожаных и строительных материалов. Чтобы определить степень горючести, проводятся испытания, регламентированные нормами пожарной безопасности.

Статьей 13 Федерального Закона №123 предусмотрена классификация материалов из ткани и строительных составов по группам горючести:

1.  Негорючие (условное обозначение НГ).

2. Слабогорючие (Г1). При возгорании таких веществ выделяются газы с температурой не более 135 °С. Повреждение самого материала в результате горения не превышает 65%, при этом масса уменьшается не более чем на 20 %. Если удалить источник огня, материал перестает гореть.

3. Умеренногорючие (Г2).

При горении температура газов составляет до 235 °С, повреждения затрагивают 85 % исходного объема. В результате испытаний масса образца становится меньше на 50%. После удаления источника пламени умеренногорючее вещество способно поддерживать горение в течение до 30 секунд.

4. Нормальногорючие (Г3). Температура дымовых газов составляет до 450 °С, степень повреждения и уменьшение массы аналогичны группе Г2. При этом вещество в отсутствии источника огня может поддерживать горение до 300 секунд.

5. Сильногорючие (Г4). Такие составы выделяют при горении газы с температурой свыше 450 °С. Степень повреждения превышает 85 % площади материала, масса сокращается более чем на 50 %. Продолжительность горения после удаления пламени составляет более 300 секунд.

Помимо степени горючести в характеристике вещества указывается еще и состояние. Например, в самостоятельные группы выделяют горючесмазочные материалы, легковоспламеняющиеся жидкости и твердые составы, горючие и взрывоопасные газы.

Нормативные требования к горючим веществам

Учитывая, что спектр использования горючих веществ достаточно широк, а неправильное обращение с ними может привести к серьезным последствиям, разработан ряд законов и нормативных положений, регулирующих правила обращения с опасными составами:

1. Федеральный закон №116-ФЗ, который регулирует правила соблюдения требований безопасности на производственных объектах.

2. Своды правил 231.1311500.2015 и 156.13130.2014, устанавливающие правила соблюдения пожарной безопасности при проектировке и устройстве нефтегазовых месторождений, складов ГСМ и АЗС.

3. Лесной кодекс РФ также содержит правила соблюдения пожарной безопасности при нахождении в лесу. Методика и способы защиты лесных массивов от возгорания описаны в ГОСТ Р 57972-2017.

4. Правила хранения дерева и бревен на складе регулирует Свод правил 114.13330.2016. Он также устанавливает требования, которые должны выполняться при обработке дерева и заготовке пиломатериалов.

5. Порядок применения горючих веществ, используемых в строительстве, включая составы, предназначенные для отделки зданий 1-3 степени огнестойкости, изложен в СНиП 21-01-97.

6. Способы и порядок определения характеристик, касающихся взрывопожарной опасности веществ, указаны в ГОСТ 12.1.044-89.

7.

О порядке проведения испытаний по определению огнестойкости различных строительных элементов, включая горючие вещества, используемые при укладке крыши, перекрытий, ограждающих и опорных конструкций, информирует ГОСТ 30247.1-94.

8. Правила и методику проведения испытаний веществ для установления группы горючести определяет ГОСТ 30244-94, а способы проведения тех же действий по группам распространения огня изложены в ГОСТ Р 51032-97.

9. Правила пожарной безопасности на судах регламентируют вопросы выполнения противопожарных норм при различных работах и транспортировке огнеопасных грузов.

10. Для предприятий энергетического сектора издан РД 34.03.307-87. В этом акте изложены требования безопасности при проведении работ с огнем и использовании в качестве топлива воспламеняющихся составов, находящихся в различных состояниях.

Основным документом, регламентирующим нормы пожарной безопасности на охраняемых объектах, являются Правила ППР в РФ.

Порядок хранения горючих веществ

Для каждого предприятия и вида используемых и хранящихся на нем веществ и материалов применяется свой нормативный акт, учитывающий специфику организации. Существует заметная разница между складом готовой продукции деревообработки и нефтебазой, между предприятием химической промышленности и танкером. Характер используемого материала, особенности применяемых технологий и порядок хранения веществ обуславливает разницу подхода к обеспечению норм ПБ. 

Вместе с тем можно выделить группу требований пожарной безопасности, которые в одинаковой степени применимы во всех областях хозяйственной деятельности:

1. Оснащение системы пожарной безопасности объекта различными техническими средствами ликвидации пожаров и системами оповещения для раннего обнаружения очага возгорания.

2. Организация хранения, переработки и использования взрывопожароопасных веществ за пределами специально предназначенных для этого объектов. Вне зависимости от состояния все материалы, представляющие опасность, должны располагаться на специальных площадках или складах.

3. Объемы хранящихся веществ должны быть ограничены. В каком бы состоянии ни находился материал, он должен быть распределен по объектам хранения партиями, не превышающими предельно допустимые нормы.

4. Выполнение норм по обеспечению охраняемых объектов пожарной инфраструктурой, включая водоемы, системы водоводов, гидранты, краны. Для бесперебойного снабжения водой предприятие должно оснащаться как внутренним, так и наружным контуром противопожарного водоснабжения. Между отдельными объектами организации должны располагаться противопожарные разрывы.

Добавлено: 21.05.2020

Опасные и легковоспламеняющиеся вещества » Предметы запрещенные для пересылки » Посылка » Бизнес » Omniva

Взрывоопасные и взрывчатые вещества
 
Определение:
Любые химические соединения, смеси или средства, которые могут вызвать взрыв или использование которых сопровождается риском моментального разогревания и выделения газа. Все взрывчатые вещества запрещены.

 

Пример:
нитроглицерин, пистоны, ракеты для салюта, зажигательные смеси, взрывчатка, осветительные ракеты, амуниция и т.д.
 
Газы (сжатые, сжиженные или растворенные под давлением)
Определение:
Стабильные газы, которые не сжижаются под воздействием температуры окружающей среды, растворенные в растворителе под давлением. Запрещены:
  • сжатые и воспламеняющиеся газы: водород, этан, метан, пропан, бутан, зажигалки, газовые цилиндры для примусов, паяльные лампы и т.д.
  • токсичные сжатые газы: хлор, фтор и др.
  • невоспламеняющиеся сжатые газы: диоксид углерода, азот, неон, огнетушительные аппараты, в которых есть такие газы, и т.п.
  • аэрозоли
 
ВОСПЛАМЕНЯЮЩИЕСЯ ЖИДКОСТИ
 
Определение:
Жидкости, смеси жидкостей или жидкости, в которых есть твердые частицы в виде раствора или суспензии, создающие горючие пары. Запрещены все жидкости, температура возгорания которых в закрытом сосуде ниже 55ºC.

 

Пример:
ацетон, бензол, чистящие средства, бензин, горючее для зажигалок, растворители для красок и чистящие средства, керосин, растворители и т.п.
 
ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИЕСЯ ТВЕРДЫЕ ВЕЩЕСТВА
 
Определение:
Твердые материалы. причиной возгорания которых может быть трения, поглощения влаги, спонтанной химической реакции или тепло, удерживаемого в процессе обработки, или которые легко воспламеняется и горят.

 

Пример:
спички, карбид кальция, целлюлоза, вещества, содержащие нитрат, металлический магний, пленка на базе нитроцеллюлозы, фосфор, калий, натрий, гидрид натрия, порошок цинка, гидрид циркония и т.п.
 
ОКСИДИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА И ОРГАНИЧЕСКИЕ ПЕРОКСИДЫ
 
Определение:
Эти вещества являются самовоспламеняемыми, хоть и не всегда, но они могут вызвать или способствовать воспламенению других веществ. Кроме этого, они могут взорваться, вызвать опасную реакцию, взаимодействовать с другими веществами и создавать угрозу для здоровья.

 

Пример:
броматы, хлораты, компоненты средств для ремонта изделий из стекловолокна, перхлораты, перманганаты, пероксиды и т.п.
 
ТОКСИЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА И ВЕЩЕСТВА, СПОСОБСТВУЮЩИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЮ ИНФЕКЦИЙ, ДРУГИЕ МЕДИЦИНСКИЕ ВЕЩЕСТВА
 
Определение:
Вещества, которые после их заглатывания, вдыхания или соприкосновения с кожей могут вызвать смерть или повреждения. Вещества, содержащие микроорганизмы или их токсины, которые определенно или, возможно, могут способствовать распространению заболеваний.

 

Пример:
мышьяк, бериллий, цианид, фтор, водород, селенит, ртуть, ртутные соли, иприт, диоксид азота, патогенный материал, крысиный яд, сыворотка, вакцины и т.п.
 
РАДИОАКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
 
Определение:
Все материалы, специфическая активность которых выше 74 килобеккерелей на килограмм (0,002 микрокюри на грамм). Все радиоактивные материалы запрещены.

 

Пример:
распадающиеся вещества (уран 235 и т.п.), радиоактивные отходы, урановая руда или ториевая руда и т.п.
 
ЕДКИЕ ВЕЩЕСТВА
 
Определение:
Вещества, которые могут причинить серьезный вред, поскольку они оказывают химическое воздействие на живые ткани, товары или транспортное средство.

 

Пример:
хлорид алюминия, гидроксид натрия, едкая чистящая жидкость, средство для снятия/предотвращения ржавчины, едкое средство для снятия краски, электробатарейки, соляная кислота, азотная кислота, серная кислота и т.п.
 
ДРУГИЕ ОПАСНЫЕ ВЕЩЕСТВА
 
Определение:
Вещества, создающие угрозу, которую невозможно классифицировать в соответствии с вышеуказанными категориями.

 

Пример:
асбест, сухой лед, магнетизированный материал с силой магнитного поля 0,159 А или выше на расстоянии 2,1 м от упаковки и т.п.

Группы горючести. Классификация и виды. Определение горючести, воспламеняемости, скорости распространения пламени, дымообразующая способность и токсичность.

Горючестьхарактеристика материала, объясняющая его способность воспламеняться и гореть. Все строительное сырье обязательно подвергается классификации, определяющей его пожаробезопасность. Законодательно утверждены 5 групп, имеющих конкретные признаки. Чтобы определить, насколько стройматериал горюч, проводят огневые испытания, в ходе которых оценивают, как взаимодействует образец с пламенем, как быстро и сильно горит. Кроме того, специалисты обращают внимание на воспламеняемость и количество выделяемых в процессе горения токсических веществ.

 

Классификация по группам горючести

Все окружающие человека материала и вещества можно условно разделить на горючие и негорючие. Сырье обоих видов успешно используется для возведения зданий, создания топлива, выпуска различных товаров, которыми пользуются рядовые потребители. Общей характеристикой горючего материала является способность его состава воспламеняться при контакте с огнем и продолжать гореть после того, когда пламя погашено.

Существуют разные классы горючести:

  1. сгораемые – могут возгораться без влияния постороннего источника зажигания, и после продолжают пылать;
  2. трудносгораемые – могут загореться лишь от поджигания, не горят после устранения воспламенения;
  3. негорючие – не реагируют на воздействие высоких температур, но могут быть взрывоопасными.

Важно! Такая классификация относится ко всем материалам, кроме кожевенных, текстильных, строительных.

 

 

Разделение материалов по группам горючести

Чтобы точнее определить пожаровзрывоопасность любого промышленного продукта, все вещества делят на:

  • пыли;
  • газы и газовые смеси;
  • жидкости;
  • твердые.

Газы относят к горючим только в том случае, если присутствуют концентрационные пределы огненного распространения. В иных случаях они входят в группу трудногорючих или НГ материалов.

Твердые вещества и пыли в зависимости от времени достижения max температуры сгорания характеризуют как воспламеняемые:

  • трудно – t>4 мин;
  • средне– t от 30 секунд до 4 минут;
  • легко – возгораются менее чем за полминуты.

Для жидкостей актуальны иные критерии. Самыми опасными называют те, что воспламеняются от температурной вспышки 28 градусов.

 

Определение горючести стройматериалов

В строительстве предпочтительнее использование безопасного сырья, которое не имеет свойства самовоспламеняться и быстро сгорать. Однако это подходит не для всех технологий, поэтому важно сразу учитывать, насколько материалы безопасны. Пожарная опасность характеризуется по таким параметрам:

  1. горючесть веществ;
  2. скорость воспламенения;
  3. распространение огня по поверхности;
  4. способность образовывать дым;
  5. токсичность выделяемых продуктов сгорания.

Обратите внимание! Если стройматериал определен как полностью негорючий, то для него не существует характеристик и норм пожарной безопасности.

По горючести строительное сырье распределено на 4 большие группы по ГОСТ 30244-94:

  1. сильно горючие – Г4;
  2. нормально горючие – Г3;
  3. умеренно горючие – Г2;
  4. слабо горючие – Г1.

Это самый важный показатель, отмечающий пожаровзрывоопасность веществ. Его обязательно указывают во всех нормативных документах.

Важно! В отдельные категории группируют ГСМ, взрывоопасные газы, самовоспламеняющиеся жидкости и твердые составы.

 

Воспламеняемость

По этому параметру исследуемые образцы делятся на группы горючести:

  • В3 – легко воспламеняемые – КППТП <20 кВт/м²;
  • В2 – умеренно воспламеняемые – КППТП 20…30 кВт/м²;
  • В1 – трудновоспламеняемые – КППТП >35 кВт/м².

ГОСТ 30402-96 "Метод испытания на воспламеняемость строительных материалов", соответствующий стандартам международного образца ISO 5657-86, регламентирует деление на различные категории по воспламеняемости.

 

Скорость распространения пламени

В ходе исследований обязательно проверяют, насколько быстро огонь захватывает поверхность образца. В зависимости от показателей, выделяют 4 группы:

  1. РП4 – сильнораспростроняющие;
  2. РП3 – умереннораспростроняющие;
  3. РП2 – слабораспространяющие;
  4. РП1 – не распространяющие.

Чем медленнее распространяется пламя, тем безопаснее сырье.

 

Дымообразующая способность

Еще один ключевой критерий классификации. Это показатель, по которому определяется плотность дыма оптическая при горении или тлении конкретного количества твердого вещества в искусственно созданных условиях. По полученным данным вносят отметки:

  • КД до 50м²/кг – малая дымообразующая способность Д1;
  • КД 50-500 м²/кг – средняя Д2;
  • КД превыше 500 м²/кг – высокая Д3.

 

Токсичность

При изучении свойств горючести полезных ископаемых и строительного сырья выявляют их опасность для экологической обстановки. В результате сжигания в воздух выделяются вредные токсины. В ходе тестирования продукты горения направляют в специальную камеру с подопытными животными. Затем специалисты наблюдают, как воздействуют выделяемые вещества на живые организмы, и делят выбросы на 4 группы:

  1. Т4 – чрезвычайно опасные;
  2. Т3 – высокоопасные;
  3. Т2 – умеренноопасные;
  4. Т1 – малоопасные.

 

Виды

К горючим твердым веществам причислены:

  • древесина и ее производные, а также отходы переработки;
  • сухие трава и листва;
  • текстиль, натуральные ткани;
  • синтетика с полимерным составом;
  • торф и уголь;
  • опилки и пыль, образовавшиеся в результате дробления горючих веществ;
  • изделия из пластмассы и пластика;
  • кожа и резина;
  • натрий, калий, алюминий, фосфор, кремний и их сплавы.

Наиболее воспламеняемые вещества жидкого вида – это различные виды топлива. Стоит отдельно выделить нефть и нефтепродукты, лакокрасочную продукцию, метиловый и этиловый спирты, растворители и обезжириватели.

Еще одну группу составляют газы из природных месторождений, а также газовые смеси, которые подаются в жилые дома. Причем опасность представляют именно испарения, для возгорания которых достаточно всего одной искры.

 

Порядок хранения

Для производственных предприятий и складов созданы специальные нормативные акты, в которых подробно описаны требования к хранению материалов разных групп горючести. Они кардинально различаются для деревообрабатывающих организаций и нефтебаз. Однако можно выделить основные рекомендации по соблюдению пожарной безопасности:

  1. взрывоопасные вещества хранятся, перерабатываются и используются на специально оборудованных складах и площадках, за пределами самого предприятия;
  2. объемы пожароопасных материалов должны быть ограничены – его разбивают на партии, не превышающие предельно допустимые нормы;
  3. производство должно обязательно обеспечиваться бесперебойным водоснабжением, причем в рабочем состоянии поддерживают и внутренний, и внешний контур;
  4. система ПБ предприятия оснащается всеми видами средств, которые задействуют для ликвидации возникшего пожара;
  5. регулярно проверяют работу систем оповещения, позволяющих обнаружить очаг возгорания на ранней стадии.

 

Какие материалы применяют в строительстве

Недопустимо, чтобы любые сооружения распространяли скрытое горение. Для возведения стеновых перегородок и заполнения пространства между ними не используют легковоспламеняемые материалы. Для светопрозрачных конструкций разрешено задействовать стройматериалы, которые не подвергаются дополнительным испытаниям на пожаробезопасность – из групп Г4, К3, К0.

Возводить детские сады, школы, дома престарелых и больницы можно из негорючих материалов классов К0 и НГ. Если здание построено из сырья, которое принадлежит к группе К1 или К2, то внешний фасад не может быть облицован горючими и трудногорючими отделочными плитами или панелями.  

 

Как подтверждают класс и степень горючести

Как на практике подтверждается горючесть строительных материалов? На любой новый продукт, который используют для стройки, или конструкцию должно быть выдано техническое свидетельство. В нем изложены требования пожарной безопасности, которым должны отвечать стройматериалы. Сырье должно пройти обязательную аккредитацию в пожарной лаборатории, где и будет установлен класс его горючести.

Неправильное обращение с горючими составами и твердыми самовозгораемыми материалами может привести к серьезным последствиям. Правила ППР в Российской Федерации являются основным документом, который регламентирует нормы пожарной безопасности на производственных и строительных объектах.

Группа горючести Г1, Г2, Г3, Г4, НГ веществ и материалов

17.08.2020

Горючесть — это важное свойство разнообразных веществ и материалов, которое показывает их склонность к горению, как слабому (тление), так и сильному (самовозгорание). Знание классификации горючести требуется для множества промышленных и хозяйственных отраслей, но, пожалуй, наиболее важное значение эти показатели имеют в строительстве. О горючести различных веществ и материалов поговорим в нашей статье.

Вещества и материалы

Практически всем веществам и материалам, особенно — используемым в строительстве (отделочным, теплоизоляционным и т. д.), присвоена своя группа горючести, при определении которой в обязательном порядке учитывается агрегатное состояние вещества.

Твердые в т.ч. пыли

Твердые вещества составляют большую часть материалов, используемых в строительстве. Стандартно они подразделяются на:

Негорючие вещества не способны самостоятельно воспламеняться или гореть на воздухе, однако, это не значит, что они полностью безопасны с точки зрения пожара. Такие вещества вполне могут стать пожароопасными при определенных взаимодействиях с окислителями, друг с другом и даже с водой.

Трудносгораемые вещества — это те предметы и материалы, которые можно поджечь в обычных условиях и они будут гореть до тех пор, пока источник возгорания (огня) не будет убран или ликвидирован, после чего их горение прекращается.

Вещества, относимые к горючим, могут даже самовоспламеняться при возникновении определенных условий, также они горят при наличии источника огня и продолжают гореть с разной степенью интенсивности, в том числе и после ликвидации такого источника.

Важно! Пыль — это твердые вещества, которые подверглись диспергированию (то есть были механически разрушены либо мелко/тонко измельчены до состояния порошков, суспензий, эмульсий), с размером частиц менее 850 мкм.

Газы

Горючесть газов определяется показателем, именуемым «концентрационный предел» — предельная концентрация конкретного газа в смеси с воздухом (или иным окислителем), при которой возникшее пламя распространяется от точки своего возникновения (возгорания) на какое бы то ни было расстояние (от нескольких сантиметров до более значительных показателей).

Негорючими именуют газы, которые не могут воспламеняться самостоятельно и у которых отсутствует концентрационный предел.

Самыми опасными считаются газы (либо их испарения), для возгорания которых достаточно одной небольшой искры, например, газ, подаваемый в жилые дома для обеспечения работы газовых плит.

Жидкости

Горючесть жидкостей определяется температурой их воспламенения и способностью поддерживать горение в отсутствии источника возгорания.

Негорючими считаются жидкости, которые в обычных условиях при нормальной воздушной атмосфере не способны к возгоранию.

Наиболее опасными считаются легковоспламеняющиеся жидкости, вспыхивающие даже при обычной летней температуре в 25°С-28°С, такие как эфир, ацетон и т. п.

Легковоспламеняющимися считаются жидкости, загорающиеся при температуре около 61°С-66°С, к этой группе относят широко известный керосин или горячо любимый хозяйственными мужчинами малотоксичный уайт-спирит (White spirit).

Классификация строительных материалов по горючести

Горение — это совокупность физических процессов, таких как плавление, испарение, ионизация, которые протекают одновременно, и химических реакций, связанных с окислением горючих веществ и материалов. Поэтому каждое вещество и материал, используемые в строительстве, обязательно проходят исследования, проводимые сертифицированными организациями, для определения класса их горючести.


НГ – негорючие

К негорючим материалам относят те, которые не способны самовоспламеняться при обычных условиях на воздухе. Однако, как уже указывалось выше, они вполне могут загореться или поддерживать огонь при взаимодействии с другими материалами и соединениями.

При этом негорючие вещества делятся на 2 группы:

  • НГ1 — совершенно негорючие, которые при проведении испытаний не горели, снизили массу не более, чем на 50% и выделяли теплоту в пределах 2.0 Мдж/кг;

  • НГ2 — практически негорючие, которые при проведении испытаний показали слабое кратковременное горение (до 20 сек), а показатель теплоты сгорания не превысил 3.0 Мдж/кг.

Важно! К материалам и веществам с классификацией НГ (полностью негорючие) не применяются характеристики и нормы пожарной безопасности.


Г1 – слабогорючие

Такие материалы прекращают горение сразу же после исключения источника пламени, сами по себе не горят, а при проведении испытаний теряют не более 65% своей первоначальной длины и не более 20% первоначальной массы, при этом температура возникающего дыма не превышает 135°С.

Строительная продукция с такими характеристиками именуется самозатухающей.

Г2 – умеренногорючие

Умеренно горючие вещества и материалы после исключения источника возгорания продолжают самостоятельно гореть в течение 1-30 сек, при этом нагревают дым до достаточно опасной температуры в 235°С. Также такие материалы демонстрируют более существенную потерю длины (до 85%) и массы (до 50%).

Г3 – нормальногорючие

Потеря длины и массы материалов из данной группы соответствует значениям, установленным для Г2, то есть до 85% длины и до половины массы. Однако, материалы, отнесенные к данной группе, продолжают горение в течение нескольких минут (от 30 сек до 300 сек) и нагревают дым до температуры в 450°С.

Г4 – сильногорючие

Материалы, способные гореть самостоятельно более 300 секунд, нагревая дым до температур, превышающих 450°С, и теряя в длине более 85% и в массе более 50%.

Важно! Стоит иметь в виду, что к горючим твердым веществам, помимо древесины и пластмассы, относят также сухие траву и листья, ткани (натуральные и синтетические), кожу, резину, горные породы (торф, уголь), металлы и элементы (натрий, алюминий, фосфор, кремний и т. п.)

Таблица горючести материалов

Для наглядности приводим классификацию горючести веществ и материалов.

Подтверждение класса

Подтверждение класса горючести осуществляется как в лабораторных условиях, так и на открытой местности с применением специального оборудования. При этом применяются стандартные методики, различные для негорючих и горючих строительных материалов.

В случае, когда проверяемая продукция состоит из нескольких различных материалов (или слоев), на горючесть в обязательном порядке проверяется каждый входящий в нее материал (слой), при этом конечный результат — присвоенный продукту в целом класс горючести — будет равен наиболее высокому классу из всех, присвоенных отдельным составным частям продукции.

При лабораторной проверке предъявляются особые требования к помещению — в нем должна поддерживаться комнатная температура и нормальная влажность, должны отсутствовать сквозняки и излишне яркий естественный или искусственный свет, мешающий снимать показания с дисплеев. Применяемый прибор должен быть откалиброван, проверен и предварительно прогрет.

На первом этапе образец измеряют, выдерживают в комнатной температуре не менее 2-3 дней, затем закрепляют в специальной полости печи и мгновенно (допускается задержка до 5 сек) включают регистраторы.

Затем печь включают и образец нагревают. Нагрев прекращают в тот момент, когда зарегистрированное в течение 10 минут изменение температуры составляет менее 2°С — это считается «достижением баланса температур».

Затем образец вынимают из печи, охлаждают в специальном устройства (эксикатор), после чего проводят процедуры взвешивания и измерения.

Метод проверки горючести

Все строительные материалы, независимо от их многослойности и сферы применения, исследуют на горючесть с применением единого сложного и трудоемкого метода, каждый этап которого подлежит обязательной точной фиксации и проводится исключительно организациями, имеющими разрешение на проведение таких исследований.

Важно! На территории Российской Федерации огневые испытания уполномочены проводить лишь некоторые организации, в том числе: МЧС России, НИИ «Опытное», АНО «Пожаудит», НИИ им.Кучеренко и ряд других.

Этапы проверки горючести:

  1. Подготовительный — здесь готовят 12 совершенно идентичных образцов проверяемого материала, толщина которого должна соответствовать реальным значениям, при которых материал будет эксплуатироваться. При проверке многослойных материалов — образцы берут из каждого слоя.

  2. Выдержка — подготовленные образцы выдерживаются в комнатно-тепличных условиях (соответствующая температура и влажность при отсутствии сквозняков) не менее 72 часов, при этом образцы регулярно взвешиваются. При достижении постоянной массы в течение 2-3 проводимых подряд взвешиваний, дальнейшие взвешивания прекращаются.

  3. Проверка — в заранее откалиброванную, проверенную и подогретую камеру сжигания, оснащенную системами подачи воздуха и отвода выделяющихся газов, поочередно помещают каждый из 12 образцов и выдерживают там в течение определенного времени.

  4. Замеры — после окончании этапа проверки образец извлекают из камеры, проводят измерения, фиксируют потерю массы, температуру (и скорость ее падения), количество выделяющихся газов и время горения без источника огня.

  5. Заключение — на финальной стадии анализируются замеры, проведенные по всем 12 образцам, при этом — как правило — исключаются крайние показатели (лучший и худший), после чего материалу или продукту присваивается определенный класс горючести.

Применение в строительстве

Каждый материал и вещество, используемое в строительстве, в обязательном порядке должно иметь группу горючести, которая подтверждается специализированными сертификатами. Данное требование относится ко всем материалам: конструктивным, отделочным, кровельным, изолирующим, в том числе — имеющим различия в способе применения, назначении и вероятных нагрузках.

Требования к большинству используемых материалов определены законодательно, так, для каркасов строительных потолков допустимо использовать только материалы с классификационным признаком Г1 или НГ, а внешняя облицовка из горючих материалов запрещена для малопожарных и умереннопожарных зданий. При этом материалы группы Г4 также применяются в строительстве, но их использование требует соблюдения дополнительных противопожарных мер.

Важно! В любых строительных сооружениях недопустимо распространение скрытого горения! Это означает, что нельзя допускать сплошное использование горючих материалов, не разделенных перегородками из продукции с категорией НГ и Г1.

Также следует учесть, что рассматривать строительный материал нужно не в отдельности, а в сочетании с другими предметами и веществами, например: обои с классом НГ сами по себе не будут пожароопасными, однако, если их наклеить на стеновую панель, имеющую высокую степень горючести, то и обои НГ станут вполне «горючим» материалом.

Итоги

Класс горючести — важный показатель, который следует учитывать, особенно, если строительство или ремонт проводится самостоятельно без привлечения надежных фирм, специализирующихся на подобных работах и обладающих необходимыми навыками и знаниями, касающимися горючести материалов и их сочетаемости. Однако, нет ничего невозможного! Главное — не бояться задавать вопросы квалифицированным продавцам строительных материалов и выбирать продукцию надежных и проверенных производителей, которые строго следуют ГОСТам и Стандартам и не допускают ошибок и тем более — обмана при маркировке выпускаемых строительных товаров.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

Согласно правилам противопожарного режима, утвержденным правительственным постановлением от 25 апреля 2012 г. №390, руководители предприятий обязаны обозначать на дверях складских и производственных помещений категории по взрывопожарной и пожарной опасности.


Какие помещения требуют категорирования

Современные нормативы предусматривают установление категории для помещений складского и производственного типа. Однако в соответствии с Федеральным законом ФЗ-123 объекты связи, инженерной и транспортной инфраструктуры также считаются производственными, а значит, подлежащими категорированию.

Поэтому обязательное определение категории охватывает не только складские и производственные, но и технические помещения, что подтверждается пунктом 5.1.2 свода правил СП 4.13130.2009. К таким помещениям относятся:

  • различные виды хранилищ;
  • производственные цеха;
  • технические;
  • вентиляционные;
  • мастерские;
  • архивы;
  • прачечные;
  • гладильные;
  • котельные;
  • компрессорные;
  • серверные;
  • для размещения водомерных узлов;
  • электрощитовые;
  • гаражи;
  • станции техобслуживания автомобилей.

Категории и параметры

Существует несколько категорий взрывопожарной и пожарной опасности, на которые сегодня делятся производственные, складские и технические помещения. Параметры их определения регламентируются Федеральным законом 123-ФЗ и СП 12.13130.2009 на основании таких параметров:


Категория

Качества веществ и материалов, обращающихся (находящихся) в помещении

А
повышенная взрывопожаро-
опасность

Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа, и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа;

Б
взрывопожаро-
опасность

Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа;

В1 ; В4 пожароопасность

Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они находятся (обращаются), не относятся к Г умеренная пожароопасность;

Г
умеренная пожароопасность

Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, и (или) горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива;

Д
пониженная пожароопасность

Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.


Зачем это проводят

Безошибочное установление категорий помещений позволяет предъявить к ним соответствующие требования, от которых зависит выбор оптимальной системы автоматической противопожарной защиты. Подобный подход дает возможность усилить пожарную безопасность там, где это на самом деле необходимо.

Информационная функция категорирования позволяет службам пожарной охраны, прибывшим для его устранения, получить минимальное представление о нагрузке, ожидающей их за дверями.

Расчет категорий помещений

Федеральный закон ФЗ-123 предусматривает применение в качестве основных критериев категорирования взрывопожарной и пожарной опасности вид, количество и пожароопасные свойства горючих веществ и материалов, находящихся в помещениях, с учетом компоновки и специальных действий, осуществляемых в данных помещениях.

Осуществление расчета специалистами подразумевает обязательное поочередное рассмотрение принадлежности помещения к каждой категории, начиная с наиболее опасной (А) и завершая наименее опасной (Д).

Установление принадлежности помещений к максимально взрывоопасным категориям А и Б основывается на расчетах массы взрывоопасного вещества, попавшего в воздух, и избыточного давления взрыва. Если значение последнего превышает 5 кПа, то в зависимости от вида веществ, находящихся в помещении, ему может быть присвоена категория А или Б.

Другие значения избыточного давления взрыва обуславливают проверку помещения на принадлежность к группе В1-В4. Для этого рассчитывают удельную пожарную нагрузку, представляющую собой соотношение количества тепла, получаемого при сгорании веществ и материалов, к площади, на которой они находятся.

Какой именно категории от В1 до В4 соответствует конкретное помещение, определяют, учитывая удельную пожарную нагрузку и метод размещения горючих веществ и материалов:


Категория

Удельная пож.нагрузка в МДж/м2

Метод размещения

В1

Свыше 2200

не лимитируется

В2

1401;2200

согласно Б.2 СП 12.13130.2009

В3

181;1400

согласно Б.2 СП 12.13130.2009

В4

1-180

На всех участках пола с площадью пожарной нагрузки не более 10 м2 и размещением, соответствующим Б.2 СП 12.13130.2009

Когда расчетный показатель удельной пожарной нагрузки ниже 1 МДж/м2, помещение определяют как Г или Д категории, что зависит от вида и специфики, осуществляемых в нем специальных процессов.

Категория зданий определяется долей помещений конкретной группы в его общей площади, а также присутствием или отсутствием автоматических установок пожаротушения.

Определение взрывопожарной и пожарной опасности наружных установок

В соответствии с п. 20 национальных Правил противопожарного режима руководители предприятий обязаны наносить обозначение категории не только на двери соответствующих помещений, но и на установки, используемые для наружного применения. Они представляют собой совокупность технологических приборов и оборудования, размещенных за пределами зданий и сооружений.

Категория, представляющая собой показатель степени взрыво- и пожароопасности объекта, устанавливается на основе методов и расчетов, утвержденных СП 12.13130.2009.


Категория

Параметры веществ и материалов, находящихся (обращающихся) на установке

АН – высокая взрывопожароопасность

горючие газы хранящиеся, перерабатывающиеся или транспортирующиеся; ЛВЖ с температурой вспышки не более 28 °C; вещества и материалы, горящие при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и друг с другом и образующие волны давления, превышающие одну миллионную в год на расстоянии 30 м от наружной установки;

БН – взрывопожароопасность

горючие пыли или волокна, хранящиеся, перерабатывающиеся или транспортирующиеся; ЛВЖ с температурой вспышки более 28 °C; горючие жидкости, образующие волны давления, превышающие одну миллионную в год на расстоянии 30 м от наружной установки;

ВН – пожароопасность

горючие и трудногорючие жидкости, твердые и трудногорючие вещества и материалы хранящиеся, перерабатывающиеся или транспортирующиеся; вещества и материалы, горящие при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и друг с другом, если установки не входят в категории АН или БН;

ГН – средняя пожароопасность

негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, находящиеся на хранении, переработке или транспортировке и выделяющие в процессе обработки лучистое тепло, искры и пламя; горючие газы, жидкости и твердые вещества, сжигающиеся или утилизирующиеся в качестве топлива;

ДН – низкая пожароопасность

негорючие вещества и материалы в холодном состоянии, хранящиеся, перерабатывающиеся или транспортирующиеся, если установка не входит ни в одну из вышеуказанных категорий.


Вы можете отправить нам заявку для расчета пожарной опасности категории помещений

Благодарственные письма наших клиентов

Среди наших клиентов

расшифровка, какие виды ГСМ бывают

В сегодняшней статье мы расскажем все о ГСМ: что это такое, какие виды горючего относятся к таким нефтепродуктам, для чего они используются и каким требованиям отвечают.

Оглавление:

1. Понятие.
2. Виды горючего, относящиеся к ГСМ.
3. Что относится к ГСМ. Смазки.
4. Специальные жидкости, относящиеся к ГСМ.

1. Понятие


Аббревиатура «ГСМ» – общее обозначение топлива, которое используется для двигателей внутреннего сгорания. ГСМ – это горюче-смазочные материалы: различные материалы, которые производятся из нефти.

В перечень ГСМ включен широкий спектр веществ, которые обеспечивают бесперебойную работу двигателей внутреннего сгорания и различных технических узлов. Среди них:

  • смазочные материалы – пластичные вещества и различные виды масел;

  • горючее – разные марки бензина, дизельное топливо, керосин;

  • технические жидкости – охлаждающие и тормозные.

Производством горюче-смазочных материалов занимаются промышленные предприятия. В большинстве случаев это компании, которые могут организовать полный цикл производства, начиная от добычи и заканчивая реализацией.

Изготовление нефтепродуктов возможно лишь при соблюдении стандартов и норм, поэтому каждая партия товара проходит лабораторные исследования на соответствие качеству. Для реализации топлива, жидкостей и смазок нужно предоставить пакет документов, в котором отражаются технические и эксплуатационные характеристики, относящиеся к определенному виду продукции.

2. Виды горючего, относящиеся к ГСМ

Наибольшую долю продукции, которая относится к ГСМ, составляют различные виды топлива. В данную категорию включены:

  • Бензин – горючая смесь летучих углеводородов, которая используется в двигателях внутреннего сгорания автомобилей, самодвижущихся устройствах, мотоциклах, садовой технике и прочих машинах. Основная характеристика топлива – скорость воспламенения, на основе которой происходит выделение энергии движения. При выборе нужного горючего необходимо обращать внимание на следующие характеристики: наличие присадок, октановое число, состав, давление паров и т. д.

  • Дизельное горючее – углеводородная смесь, которая характеризуется степенью вязкости. Маловязкое используется для ДВС быстроходного транспорта, грузовых автомобилей. Виды топлива высокой вязкости применяются в промышленной сфере – оборудование, сельскохозяйственные машины, специальная техника, тепловозы, военные машины. Востребованность обусловлена низкой взрывоопасностью, высоким КПД, мягкой и плавной работой ДВС.

  • Керосин – продукт, который получают после вторичной переработки углеводородного сырья. Применяется в ракетостроении и авиации, а также в технических целях (промывка механизмов, очистка приборов). Получил популярность за счет высокого показателя испаряемости и теплоты сгорания. Благодаря тому, что керосин хорошо выдерживает низкие температуры и уменьшает силу трения деталей, применяется в качестве смазки.

Природный газ – ископаемые нефтяных месторождений. Этот продукт не получают путем переработки нефти, поэтому он не относится к горюче-смазочным продуктам.

3. Что относится к ГСМ. Смазки

К смазочным материалам относят разнообразные виды масла для трансмиссий, моторов и других движущихся частей, которые уменьшают трение, защищают от износа. В зависимости от консистенции подразделяются на:

  • Твердые – графит, хлористый кадмий, дисульфид молибдена. Такие горюче-смазочные материалы используются для узлов сухого трения, которые отводят тепло.

  • Пластичные – в зависимости от нагрузок проявляются свойства твердого или жидкого материала. Отличаются длительным сроком эксплуатации. 

  • Полужидкие – масла, которые проходят по системе и снижают трение между различными элементами.

Качество горюче-смазочных материалов определяется наличием присадок, которые улучшают эксплуатационные характеристики. В зависимости от назначения продукции и сферы использования повышают один или несколько показателей.

Особенности добавок к моторному нефтепродукту:

  • модификаторы – до 10 %;

  • защита вещества – 7–12 %;

  • защита поверхности – 80–85 %.

В зависимости от метода производства горюче-смазочные материалы подразделяются на:

Чтобы покупателям было легче сориентироваться в многообразии представленной продукции, упаковки ГСМ маркируются. Указывается вязкость, зольность, температура застывания (возможность использования в зимнее или летнее время), наличие и количество присадок.

4. Специальные жидкости, относящиеся к ГСМ

Такие продукты применяются в различных механизмах в качестве рабочего вещества. Для повышения качества в специальные жидкости добавляют присадки, которые защищают от коррозии.

К этому виду ГСМ относят тормозные и охлаждающие жидкости.

Охлаждающие жидкости применяются для отвода тепла в двигателях внутреннего сгорания. Отвечают следующим требованиям:

  • отличаются высокой температурой кипения;

  • не образуют накипи;

  • температура замерзания ниже температурных показателей окружающей среды;

  • не разрушают резиновые детали;

  • способность вспениваться при попадании нефтепродуктов и вызывать поломки при замерзании равна нулю;

  • при нагревании немного увеличиваются в объеме.

Наиболее распространенные горюче-смазочные материалы – вода и антифризы.

Тормозные жидкости получают после глубокой очистки нефтяных масел. В составе присутствуют гликоли и эфиры.

Отличительные свойства:

  • высокая вязкость – подвижность при низких температурах и тягучесть при высоких;

  • низкая температура замерзания;

  • кипение при температуре свыше 115 градусов для барабанных тормозов и более 190 градусов для дисковых;

  • хорошие смазочные характеристики;

  • не вызывают повреждения резиновых манжет, шлангов, клапанов (высыхания, разъедания, набухания).

Применяются в гидроприводах сцепления, тормозных системах (гидравлических, гидропневматических).


Материалы для солнечного топлива и химикатов

  • 1

    Appel, A. M. et al. Границы, возможности и проблемы биохимического и химического катализа фиксации СО2. Chem. Ред. 113 , 6621–6658 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 2

    Chen, Z. et al. Ускорение разработки материалов для фотоэлектрохимического производства водорода: стандарты для методов, определений и протоколов отчетности. J. Mater. Res. 25 , 3–16 (2010).

    Google ученый

  • 3

    Fabian, D. M. et al. Реакторы для взвешивания частиц и материалы для расщепления воды на солнечных батареях. Energy Environ. Sci. 8 , 2825–2850 (2015).

    CAS Google ученый

  • 4

    Агер, Дж. У., Шанер, М. Р., Вальчак, К. А., Шарп, И. Д. и Ардо, С. Экспериментальные демонстрации спонтанного фотоэлектрохимического расщепления воды под действием солнечной энергии. Energy Environ. Sci. 8 , 2811–2824 (2015).

    CAS Google ученый

  • 5

    Хаселев О. и Тернер Дж. Монолитное фотоэлектрическо-фотоэлектрохимическое устройство для производства водорода путем разделения воды. Наука 280 , 425–427 (1998).

    CAS Google ученый

  • 6

    Licht, S. et al. Эффективное расщепление солнечной воды на примере фотоэлектролиза AlGaAs / Si, катализируемого RuO2. J. Phys. Chem. B 104 , 8920–8924 (2000).

    CAS Google ученый

  • 7

    Бонке, С. А., Вичен, М., Макфарлейн, Д. Р. и Спичча, Л. Возобновляемые виды топлива из концентрированной солнечной энергии: к практическому искусственному фотосинтезу. Energy Environ. Sci. 8 , 2791–2796 (2015).

    CAS Google ученый

  • 8

    Fujii, K.и другие. Характеристики генерации водорода при расщеплении воды электрохимической ячейкой с полимерным электролитом, напрямую связанной с концентрированной фотоэлектрической ячейкой. Внутр. J. Hydrogen Energy 38 , 14424–14432 (2013).

    CAS Google ученый

  • 9

    Акихиро, Н. и др. Эффективность преобразования солнечной энергии в водородную - 24,4% за счет объединения фотоэлектрических модулей концентратора и электрохимических элементов. заявл.Phys. Экспресс 8 , 107101 (2015).

    Google ученый

  • 10

    Jia, J. et al. Разделение солнечной воды с помощью фотоэлектрического электролиза с эффективностью преобразования солнечной энергии в водород более 30%. Nat. Commun. 7 , 13237 (2016).

    CAS Google ученый

  • 11

    Чен З., Динь Х. и Миллер Э. Фотоэлектрохимическое расщепление воды (Springer, 2013).

    Google ученый

  • 12

    Schreier, M. et al. Эффективный фотосинтез окиси углерода из CO2 с использованием перовскитной фотоэлектрической энергии. Nat. Commun. 6 , 7326 (2015).

    CAS Google ученый

  • 13

    Араи, Т., Сато, С. и Морикава, Т. Монолитное устройство для фотовосстановления CO2 для получения жидких органических веществ в однокамерном реакторе. Energy Environ. Sci. 8 , 1998–2002 (2015).

    CAS Google ученый

  • 14

    Schreier, M. et al. Ковалентная иммобилизация молекулярного катализатора на фотокатодах Cu2O для восстановления СО2. J. Am. Chem. Soc. 138 , 1938–1946 (2016).

    CAS Google ученый

  • 15

    Бенедетти, Дж. Э., Бернардо, Д. Р., Мораис, А., Беттини, Дж. И Ногейра, А. Ф. Синтез и характеристика четвертичного нанокомпозита на основе TiO2 / CdS / rGO / Pt и его применение для фотовосстановления CO2 до метана в видимом свете. RSC Adv. 5 , 33914–33922 (2015).

    CAS Google ученый

  • 16

    Шокли, У. и Кайссер, Х. Дж. Подробный предел баланса эффективности солнечных элементов с p – n переходом. J. Appl. Phys. 32 , 510–519 (1961).

    CAS Google ученый

  • 17

    Росс Р. Т. Некоторые термодинамики фотохимических систем. J. Chem. Phys. 46 , 4590–4593 (1967).

    CAS Google ученый

  • 18

    Вебер М. Ф. и Дигнам М. Дж. Эффективность расщепления воды с помощью полупроводниковых фотоэлектродов. J. Electrochem. Soc. 131 , 1258–1265 (1984).

    CAS Google ученый

  • 19

    Вебер М. и Дигнам М. Расщепление воды полупроводниковыми фотоэлектродами - соображения эффективности. Внутр. J. Hydrogen Energy 11 , 225–232 (1986).

    CAS Google ученый

  • 20

    Рошело, Р. Э. и Миллер, Э. Л. Фотоэлектрохимическое производство водорода: технический анализ потерь. Внутр.J. Hydrogen Energy 22 , 771–782 (1997).

    CAS Google ученый

  • 21

    Болтон, Дж. Р., Стриклер, С. Дж. И Коннолли, Дж. С. Ограничение и достижимая эффективность солнечного фотолиза воды. Nature 316 , 495–500 (1985).

    CAS Google ученый

  • 22

    Haussener, S. et al. Моделирование, моделирование и критерии проектирования фотоэлектрохимических водоразделительных систем. Energy Environ. Sci. 5 , 9922–9935 (2012).

    CAS Google ученый

  • 23

    Haussener, S., Hu, S., Xiang, C., Weber, A. Z. & Lewis, N. S. Моделирование зависимости эффективности тандемных фотоэлектрохимических водоразделительных систем от облучения и температуры. Energy Environ. Sci. 6 , 3605–3618 (2013).

    CAS Google ученый

  • 24

    Ху, С., Сян, С., Хаусенер, С., Бергер, А. Д. и Льюис, Н. С. Анализ оптимальных запрещенных зон светопоглотителей в интегрированных тандемных фотоэлектрохимических системах разделения воды. Energy Environ. Sci. 6 , 2984–2993 (2013).

    CAS Google ученый

  • 25

    Зейтц, Л.С. и др. Моделирование Пределы практических характеристик фотоэлектрохимического расщепления воды на основе современного состояния исследований материалов. ChemSusChem 7 , 1372–1385 (2014).

    CAS Google ученый

  • 26

    Döscher, H. et al. Поглощение солнечного света в эффективности использования воды и конструктивных последствиях для фотоэлектрохимических устройств. Energy Environ. Sci. 7 , 2951–2956 (2014).

    Google ученый

  • 27

    Росс, Р. Т. и Сяо, Т.-Л. Пределы выхода фотохимического преобразования солнечной энергии. J. Appl. Phys. 48 , 4783–4785 (1977).

    Google ученый

  • 28

    Ханна, М. К. и Нозик, А. Дж. Эффективность преобразования солнечной энергии фотоэлектрических и фотоэлектролизных ячеек с поглотителями умножения носителей. J. Appl. Phys. 100 , 074510 (2006).

    Google ученый

  • 29

    Шэн В., Гастайгер Х. А. и Шао-Хорн Ю.Кинетика реакции окисления и выделения водорода на платине: кислотные и щелочные электролиты. J. Electrochem. Soc. 157 , B1529 – B1536 (2010).

    CAS Google ученый

  • 30

    Schuldiner, S. Повышенное напряжение водорода на светлой платине. J. Electrochem. Soc. 99 , 488–494 (1952).

    CAS Google ученый

  • 31

    Кибсгаард, Дж.И Джарамилло, Т. Ф. Фосфосульфид молибдена: активный, кислотоустойчивый, распространенный на Земле катализатор реакции выделения водорода. Angew. Chem. Int. Эд. 53 , 14433–14437 (2014).

    CAS Google ученый

  • 32

    Бенк, Дж. Д., Хеллстерн, Т. Р., Кибсгаард, Дж., Чактранонт, П. и Джарамилло, Т. Ф. Катализирование реакции выделения водорода (HER) с помощью наноматериалов сульфида молибдена. ACS Catal. 4 , 3957–3971 (2014).

    CAS Google ученый

  • 33

    Кибсгаард, Дж., Чен, З., Рейнеке, Б. Н. и Джарамилло, Т. Ф. Разработка структуры поверхности MoS2 для преимущественного использования активных краевых участков для электрокатализа. Nat. Матер. 11 , 963–969 (2012).

    CAS Google ученый

  • 34

    Ли Ю., Сунтивич Дж., Мэй, К. Дж., Перри, Э. Э. и Шао-Хорн, Ю. Синтез и активность наночастиц рутила IrO2 и RuO2 для выделения кислорода в кислых и щелочных растворах. J. Phys. Chem. Lett. 3 , 399–404 (2012).

    CAS Google ученый

  • 35

    Троточо, Л., Ранни, Дж. К., Уильямс, К. Н. и Ботчер, С. У. Электрокатализаторы тонкопленочных электрокатализаторов из оксида металла, отлитые из раствора, для выделения кислорода. J. Am. Chem. Soc. 134 , 17253–17261 (2012).

    CAS Google ученый

  • 36

    Сантивич, Дж., Мэй, К. Дж., Гастайгер, Х. А., Гуденаф, Дж. Б. и Шао-Хорн, Ю. Оксид перовскита, оптимизированный для катализа выделения кислорода на основе принципов молекулярной орбиты. Наука 334 , 1383–1385 (2011).

    CAS Google ученый

  • 37

    Штёрцингер, К.A., Qiao, L., Biegalski, M.D., Shao-Horn, Y. Активность выделения кислорода рутилом IrO2 и RuO2, зависящая от ориентации. J. Phys. Chem. Lett. 5 , 1636–1641 (2014).

    CAS Google ученый

  • 38

    Ng, J. W. D. et al. Катализаторы NiO x , легированные церием, на золотом носителе для окисления воды. Nat. Энергетика 1 , 16053 (2016).

    CAS Google ученый

  • 39

    Hellstern, T.Р., Бенк, Дж. Д., Кибсгаард, Дж., Хан, К. и Джарамилло, Т. Ф. Разработка тонкопленочных катализаторов на основе фосфида кобальта (CoP) для повышения активности выделения водорода на кремниевых фотокатодах. Adv. Energy Mater. 6 , 1501758 (2016).

    Google ученый

  • 40

    Сингх М. Р., Кларк Э. Л. и Белл А. Т. Термодинамическая и достижимая эффективность электрохимического восстановления двуокиси углерода в транспортное топливо с помощью солнечной энергии. Proc. Natl Acad. Sci. США 112 , E6111 – E6118 (2015).

    CAS Google ученый

  • 41

    Джеймс, Б. Д., Баум, Г. Н., Перес, Дж. И Баум, К. Н. Технико-экономический анализ фотоэлектрохимического (PEC) производства водорода Заключительный отчет (Министерство энергетики США, 2009 г.).

    Google ученый

  • 42

    Pinaud, B.A. et al. Технико-экономическая целесообразность централизованного производства солнечного водорода методами фотокатализа и фотоэлектрохимии. Energy Environ. Sci. 6 , 1983–2002 (2013).

    CAS Google ученый

  • 43

    Sathre, R. et al. Оценка полезной энергии жизненного цикла крупномасштабного производства водорода посредством фотоэлектрохимического расщепления воды. Energy Environ. Sci. 7 , 3264–3278 (2014).

    CAS Google ученый

  • 44

    Sathre, R. et al. Возможности улучшения чистых энергетических показателей фотоэлектрохимической технологии водоразделения. Energy Environ. Sci. 9 , 803–819 (2016).

    CAS Google ученый

  • 45

    Сивула К. и ван де Крол Р. Полупроводниковые материалы для фотоэлектрохимического преобразования энергии. Nat. Rev. Mater. 1 , 15010 (2016).

    CAS Google ученый

  • 46

    Sugiyama, M., Nakamura, S. & Fujii, K. (eds) Преобразование солнечной энергии в химическую: теория и применение (Lecture Notes in Energy Vol.32, Springer, 2016).

    Google ученый

  • 47

    Хисатоми Т., Кубота Дж. И Домен К. Последние достижения в области полупроводников для фотокаталитического и фотоэлектрохимического расщепления воды. Chem. Soc. Ред. 43 , 7520–7535 (2014).

    CAS Google ученый

  • 48

    Араи, Т., Кониси, Ю., Ивасаки, Ю., Сугихара, Х. и Саяма, К. Высокопроизводительное экранирование с использованием пористого фотоэлектрода для разработки чувствительных к видимому свету полупроводников. J. Comb. Chem. 9 , 574–581 (2007).

    CAS Google ученый

  • 49

    Берглунд, С. П., Ли, Х. К., Нуньес, П. Д., Бард, А. Дж. И Маллинс, С. Б. Скрининг переходных и постпереходных металлов для включения в оксид меди и оксид меди-висмута для фотоэлектрохимического выделения водорода. Phys. Chem. Chem. Phys. 15 , 4554–4565 (2013).

    CAS Google ученый

  • 50

    Джайн, А.и другие. Комментарий: проект «Материалы»: подход, основанный на геноме материалов, для ускорения инноваций в материалах. APL Mater. 1 , 011002 (2013).

    Google ученый

  • 51

    Landis, D. D. et al. Хранилище вычислительных материалов. Comput. Sci. Англ. 14 , 51–57 (2012).

    Google ученый

  • 52

    Гриценко О., ван Леувен Р., ван Ленте, Э. и Бэрэндс, Э. Дж. Самосогласованное приближение обменного потенциала Кона – Шэма. Phys. Ред. A 51 , 1944–1954 (1995).

    CAS Google ученый

  • 53

    Хейд Дж., Скузерия Г. Э. и Эрнцерхоф М. Гибридные функционалы, основанные на экранированном кулоновском потенциале. J. Chem. Phys. 118 , 8207–8215 (2003).

    CAS Google ученый

  • 54

    Чан, М.К. Ю. и Седер, Г. Прогнозирование эффективной ширины запрещенной зоны для твердых тел. Phys. Rev. Lett. 105 , 196403 (2010).

    CAS Google ученый

  • 55

    Куисма М., Оянен Дж., Энковаара Дж. И Рантала Т. Т. Потенциал Кона – Шэма с разрывом для запрещенных материалов. Phys. Ред. B 82 , 115106 (2010).

    Google ученый

  • 56

    Кастелли, И.E. et al. Новые светосборные материалы с использованием точных и эффективных расчетов запрещенной зоны. Adv. Energy Mater. 5 , 1400915 (2015).

    Google ученый

  • 57

    Castelli, I.E. et al. Расчетное экранирование оксидов металлов перовскита для оптимального захвата солнечного света. Energy Environ. Sci. 5 , 5814–5819 (2012).

    CAS Google ученый

  • 58

    Wu, Y., Lazic, P., Hautier, G., Persson, K. & Ceder, G. Первые принципы высокопроизводительного скрининга оксинитридов для фотокатализаторов, расщепляющих воду. Energy Environ. Sci. 6 , 157–168 (2013).

    CAS Google ученый

  • 59

    Castelli, I.E. et al. Новые кубические перовскиты для одно- и двухфотонного расщепления воды с использованием хранилища вычислительных материалов. Energy Environ. Sci. 5 , 9034–9043 (2012).

    CAS Google ученый

  • 60

    Yan, Q. et al. Mn2V2O7: обильный на Земле поглотитель света для расщепления солнечной воды. Adv. Energy Mater. 5 , 1401840 (2015).

    Google ученый

  • 61

    Кастелли, И. Э., Гарсия-Ластра, Дж. М., Тайгесен, К. С. и Якобсен, К. В. Расчеты запрещенной зоны и тенденции изменения металлоорганических галогенидных перовскитов. APL Mater. 2 , 081514 (2014).

    Google ученый

  • 62

    Луо, Дж. И др. Фотолиз воды с эффективностью 12,3% с помощью перовскитных фотоэлектрических элементов и катализаторов, доступных на Земле. Наука 345 , 1593–1596 (2014).

    CAS Google ученый

  • 63

    МакКрори, К.С.Л. и др. Сравнительный анализ электрокатализаторов реакции выделения водорода и выделения кислорода для солнечных водоразделительных устройств. J. Am. Chem. Soc. 137 , 4347–4357 (2015).

    CAS Google ученый

  • 64

    Kibsgaard, J. et al. Разработка улучшенного катализатора на основе фосфида переходного металла для выделения водорода с использованием экспериментальных и теоретических тенденций. Energy Environ. Sci. 8 , 3022–3029 (2015).

    CAS Google ученый

  • 65

    Наварро-Флорес, Э., Чонг, З. и Оманович, С. Характеристика электроактивных покрытий Ni, NiMo, NiW и NiFe в качестве электрокатализаторов выделения водорода в кислой среде. J. Mol. Катал. Chem. 226 , 179–197 (2005).

    CAS Google ученый

  • 66

    Krstajic, N. et al. Электроосаждение покрытий из сплава Ni – Mo и их характеристика в качестве катодов для выделения водорода в растворе гидроксида натрия. Внутр.J. Hydrogen Energy 33 , 3676–3687 (2008).

    CAS Google ученый

  • 67

    Fan, C. Исследование электроосажденных никель-молибденовых, никель-вольфрамовых, кобальт-молибденовых и кобальт-вольфрамовых электродов в качестве водородных электродов при электролизе щелочной воды. J. Electrochem. Soc. 141 , 382–387 (1994).

    CAS Google ученый

  • 68

    Ли, Д.J. et al. Лесные гибридные катализаторы из сульфида молибдена и углеродных нанотрубок, легированных азотом, для высокоэффективной реакции выделения водорода. Nano Lett. 14 , 1228–1233 (2014).

    CAS Google ученый

  • 69

    МакКрори, К.С.Л. и др. Тестирование электрокатализаторов HER и OER для солнечных водоразделительных устройств. J. Am. Chem. Soc. 137 , 4347–4357 (2015).

    CAS Google ученый

  • 70

    Тротошо, Л., Янг, С. Л., Ранни, Дж. К. и Ботчер, С. В. Электрокатализаторы выделения кислорода оксигидроксида никеля и железа: роль преднамеренного и случайного включения железа. J. Am. Chem. Soc. 136 , 6744–6753 (2014).

    CAS Google ученый

  • 71

    Луи М. В. и Белл А. Т. Исследование тонкопленочных оксидных катализаторов Ni – Fe для электрохимического выделения кислорода. J. Am. Chem. Soc. 135 , 12329–12337 (2013).

    CAS Google ученый

  • 72

    Грили, Дж., Харамилло, Т. Ф., Бонд, Дж., Чоркендорф, И. Б. и Норсков, Дж. К. Вычислительный высокопроизводительный скрининг электрокаталитических материалов для выделения водорода. Nat. Матер. 5 , 909–913 (2006).

    CAS Google ученый

  • 73

    Hinnemann, B. et al. Биомиметическое выделение водорода: наночастицы MoS2 как катализатор выделения водорода. J. Am. Chem. Soc. 127 , 5308–5309 (2005).

    CAS Google ученый

  • 74

    Бонд, Дж., Мозес, П. Г., Харамилло, Т. Ф., Нёрсков, Дж. К. и Чоркендорф, И. Выделение водорода на наночастицах сульфидов переходных металлов. Фарадей Обсудить. 140 , 219–231 (2009).

    Google ученый

  • 75

    Canaguier, S. et al.Циклопентадиенилрутений-никелевые катализаторы для биомиметического выделения водорода: электрокаталитические свойства и исследования механизма методом DFT. Химия 15 , 9350–9364 (2009).

    CAS Google ученый

  • 76

    Zheng, Y. et al. Выделение водорода безметалловым электрокатализатором. Nat. Commun. 5 , 3783 (2014).

    Google ученый

  • 77

    Ман, И.C. et al. Универсальность электрокатализа выделения кислорода на оксидных поверхностях. ChemCatChem 3 , 1159–1165 (2011).

    CAS Google ученый

  • 78

    Чжан, Дж., Чжао, З., Ся, З. и Дай, Л. Бифункциональный электрокатализатор, не содержащий металлов, для реакций восстановления и выделения кислорода. Nat. Нанотехнологии. 10 , 444–452 (2015).

    CAS Google ученый

  • 79

    Вишванатан, В., Пикран, К. Л., Лунц, А. С., Бент, С. Ф. и Норсков, Дж. К. Наноразмерные ограничения в электрокатализаторах на основе оксидов металлов для выделения кислорода. Nano Lett. 14 , 5853–5857 (2014).

    CAS Google ученый

  • 80

    Халк, Н. Б., Петрыкин, В., Кртил, П., Россмейсл, Дж. За пределами вулканических ограничений в реакции электрокатализа и выделения кислорода. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 , 13682–13688 (2014).

    CAS Google ученый

  • 81

    Петерсон А.А., Абильд-Педерсен Ф., Стадт Ф., Россмейсл Дж. И Норсков Дж. К. Как медь катализирует электровосстановление диоксида углерода в углеводородное топливо. Energy Environ. Sci. 3 , 1311–1315 (2010).

    CAS Google ученый

  • 82

    Петерсон А.А. и Норсков Дж. К. Дескрипторы активности электровосстановления СО2 до метана на катализаторах из переходных металлов. J. Phys. Chem. Lett. 3 , 251–258 (2012).

    CAS Google ученый

  • 83

    Чан, К., Цай, К., Хансен, Х.А., Нёрсков, Дж. К. Сульфиды и селениды молибдена как возможные электрокатализаторы для снижения выбросов CO2. ChemCatChem 6 , 1899–1905 (2014).

    CAS Google ученый

  • 84

    Хансен, Х.А., Ши, К., Лауше, А.К., Петерсон, А. А., Нёрсков, Дж. К. Бифункциональные сплавы для электровосстановления CO2 и CO. Phys. Chem. Chem. Phys. 18 , 9194–9201 (2016).

    CAS Google ученый

  • 85

    Nørskov, J. K. et al. Возникновение перенапряжения для восстановления кислорода на катоде топливного элемента. J. Phys. Chem. В 108 , 17886–17892 (2004).

    Google ученый

  • 86

    Скуласон, Э.и другие. Расчеты теории функционала плотности для реакции выделения водорода в двойном электрохимическом слое на Pt (111) электроде. Phys. Chem. Chem. Phys. 9 , 3241–3250 (2007).

    CAS Google ученый

  • 87

    Россмейсл, Дж., Скуласон, Э., Бьоркетун, М. Э., Трипкович, В. и Норсков, Дж. К. Моделирование наэлектризованной границы раздела твердое тело – жидкость. Chem. Phys. Lett. 466 , 68–71 (2008).

    CAS Google ученый

  • 88

    Ши, К., О'Грэди, К. П., Петерсон, А. А., Хансен, Х. А. и Норсков, Дж. К. Моделирование снижения выбросов CO2 на Pt (111). Phys. Chem. Chem. Phys. 15 , 7114–7122 (2013).

    CAS Google ученый

  • 89

    Чан, К. и Нёрсков, Дж. К. Электрохимические барьеры стали проще. J. Phys. Chem. Lett. 6 , 2663–2668 (2015).

    CAS Google ученый

  • 90

    Tsai, C. et al. Прямое разложение воды на поверхностях переходных металлов: структурная зависимость и каталитическое экранирование. Catal. Lett. 146 , 718–724 (2016).

    CAS Google ученый

  • 91

    Хиннеманн, Б. и Норсков, Дж. К. Химическая активность кофактора нитрогеназы FeMo с центральным азотным лигандом: исследование функции плотности. J. Am. Chem. Soc. 126 , 3920–3927 (2004).

    CAS Google ученый

  • 92

    Jaramillo, T. F. et al. Идентификация краевых активных центров электрохимического выделения h3 из нанокатализаторов MoS2. Наука 317 , 100–102 (2007).

    CAS Google ученый

  • 93

    Chen, Z. et al. Нанопроволоки MoO3-MoS2 ядро-оболочка для выделения водорода: функциональный дизайн для электрокаталитических материалов. Nano Lett. 11 , 4168–4175 (2011).

    CAS Google ученый

  • 94

    Бенк, Дж. Д., Чен, З., Курицки, Л. Ю., Форман, А. Дж. И Джарамилло, Т. Ф. Аморфные катализаторы на основе сульфида молибдена для электрохимического производства водорода: понимание происхождения их каталитической активности. ACS Catal. 2 , 1916–1923 (2012).

    CAS Google ученый

  • 95

    Харамилло, Т.F. et al. Выделение водорода на нанесенных неполных электрокатализаторах кубанового типа [Mo3S4] 4+ . J. Phys. Chem. С 112 , 17492–17498 (2008).

    CAS Google ученый

  • 96

    Li, Y. et al. Наночастицы MoS2, выращенные на графене: усовершенствованный катализатор реакции выделения водорода. J. Am. Chem. Soc. 133 , 7296–7299 (2011).

    CAS Google ученый

  • 97

    Конг, Д.и другие. Синтез пленок MoS2 и MoSe2 с вертикально ориентированными слоями. Nano Lett. 13 , 1341–1347 (2013).

    CAS Google ученый

  • 98

    Xiang, Q., Yu, J. & Jaroniec, M. Синергетический эффект MoS2 и графена как сокатализаторов для повышения фотокаталитической активности производства h3 наночастиц TiO2. J. Am. Chem. Soc. 134 , 6575–6578 (2012).

    CAS Google ученый

  • 99

    Сяо, П.и другие. Фосфид молибдена как эффективный электрокатализатор реакции выделения водорода. Energy Environ. Sci. 7 , 2624–2629 (2014).

    CAS Google ученый

  • 100

    МакКрори, К. К. Л., Юнг, С., Петерс, Дж. К. и Джарамилло, Т. Ф. Тестирование гетерогенных электрокатализаторов для реакции выделения кислорода. J. Am. Chem. Soc. 135 , 16977–16987 (2013).

    CAS Google ученый

  • 101

    Куль, К.П., Кейв, Э. Р., Абрам, Д. Н. и Джарамилло, Т. Ф. Новые взгляды на электрохимическое восстановление диоксида углерода на металлических медных поверхностях. Energy Environ. Sci. 5 , 7050–7059 (2012).

    CAS Google ученый

  • 102

    Хори, Ю. в Современные аспекты электрохимии (ред. Вайенас, К. Г., Уайт, Р. Э. и Гамбоа-Альдеко, М. Э.) 89–189 (Springer, 2008).

    Google ученый

  • 103

    Куль, К.P. et al. Электрокаталитическое превращение диоксида углерода в метан и метанол на поверхностях переходных металлов. J. Am. Chem. Soc. 136 , 14107–14113 (2014).

    CAS Google ученый

  • 104

    Ни, Х., Эсопи, М. Р., Яник, М. Дж. И Астагири, А. Селективность восстановления CO2 на медных электродах: роль кинетики элементарных стадий. Angew. Chem. Int. Эд. 52 , 2459–2462 (2013).

    CAS Google ученый

  • 105

    Войводич А. и Нёрсков Дж. К. Новая парадигма проектирования гетерогенных катализаторов. Natl Sci. Ред. 2 , 140–149 (2015).

    CAS Google ученый

  • 106

    Дойл, А. Д., Монтойя, Дж. Х. и Войводич, А. Улучшение электрохимии кислорода с помощью наноскопического ограничения. ChemCatChem 7 , 738–742 (2015).

    CAS Google ученый

  • 107

    Rosen, B.A. et al. Опосредованное ионной жидкостью избирательное преобразование CO2 в CO при низких перенапряжениях. Наука 334 , 643–644 (2011).

    CAS Google ученый

  • 108

    Торсон, М. Р., Сийл, К. И. и Кенис, П. Дж. А. Влияние катионов на электрохимическое превращение СО 2 в СО. J. Electrochem.Soc. 160 , F69 – F74 (2012).

    Google ученый

  • 109

    Сан, Л., Рамеша, Г. К., Камат, П. В. и Бреннеке, Дж. Ф. Изменение хода реакции электрохимического восстановления CO2 ионными жидкостями. Langmuir 30 , 6302–6308 (2014).

    CAS Google ученый

  • 110

    Чен, Й., Ли, К. У. и Канан, М. У. Снижение содержания CO2 в воде при очень низком перенапряжении на наночастицах Au, полученных из оксидов. J. Am. Chem. Soc. 134 , 19969–19972 (2012).

    CAS Google ученый

  • 111

    Li, C. W., Ciston, J. & Kanan, M. W. Электровосстановление монооксида углерода в жидкое топливо на нанокристаллической меди, полученной из оксидов. Природа 508 , 504–507 (2014).

    CAS Google ученый

  • 112

    Фэн, X., Jiang, K., Fan, S.И Канан, М. В. Электровосстановление CO2, зависящее от границ зерен. J. Am. Chem. Soc. 137 , 4606–4609 (2015).

    CAS Google ученый

  • 113

    Норсков Дж. К., Абильд-Педерсен Ф., Стадт Ф. и Блигаард Т. Теория функций плотности в химии поверхности и катализе. Proc. Natl Acad. Sci. США 108 , 937–943 (2011).

    CAS Google ученый

  • 114

    Михальский, Р., Zhang, Y.-J., Medford, A.J. & Peterson, A.A. Отклонения от масштабных соотношений энергии адсорбции для катализаторов из карбидов металлов. J. Phys. Chem. С 118 , 13026–13034 (2014).

    CAS Google ученый

  • 115

    Zhang, B. et al. Однодисперсные полиметаллические катализаторы выделения кислорода. Наука 352 , 333–337 (2016).

    CAS Google ученый

  • 116

    Трипкович, В.и другие. Электрохимическое восстановление CO2 и CO на металл-функционализированном порфириноподобном графене. J. Phys. Chem. C 117 , 9187–9195 (2013).

    CAS Google ученый

  • 117

    Фудзисима А. и Хонда К. Электрохимический фотолиз воды на полупроводниковом электроде. Nature 238 , 37–38 (1972).

    CAS Google ученый

  • 118

    Монтойя, Дж.Х., Гарсиа-Мота, М., Нёрсков, Дж. К. и Войводич, А. Теоретическая оценка поверхностной электрохимии перовскитов с многообещающими свойствами поглощения фотонов для расщепления солнечной воды. Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 2634–2640 (2014).

    Google ученый

  • 119

    Ниландер, А. К., Шанер, М. Р., Пападантонакис, К. М., Фрэнсис, С. А. и Льюис, Н. С. Таксономия генераторов, работающих на солнечном топливе. Energy Environ.Sci. 8 , 16–25 (2015).

    CAS Google ученый

  • 120

    Walter, M. G. et al. Солнечные водоразделительные элементы. Chem. Ред. 110 , 6446–6473 (2010).

    CAS Google ученый

  • 121

    Гихарро Н., Превот М. С. и Сивула К. Модификация поверхности полупроводниковых фотоэлектродов. Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 15655–15674 (2015).

    CAS Google ученый

  • 122

    Неллист, М. Р., Ласковски, Ф. А. Л., Лин, Ф., Миллс, Т. Дж. И Ботчер, С. В. Интерфейсы полупроводник – электрокатализатор: теория, эксперимент и приложения в фотоэлектрохимическом расщеплении воды. В соотв. Chem. Res. 49 , 733–740 (2016).

    CAS Google ученый

  • 123

    Seger, B. et al. Производство водорода с использованием катализатора из сульфида молибдена на защищенном титаном n-кремниевом фотокатоде n + . Angew. Chem. Int. Эд. 51 , 9128–9131 (2012).

    CAS Google ученый

  • 124

    Benck, J. D. et al. Разработка активных и стабильных кремниевых фотокатодов для производства солнечного водорода с использованием наноматериалов сульфида молибдена. Adv. Energy Mater. 4 , 1400739 (2014).

    Google ученый

  • 125

    McKone, J. R. et al.Оценка электрокатализаторов Pt, Ni и Ni-Mo для выделения водорода на электродах из кристаллического Si. Energy Environ. Sci. 4 , 3573–3583 (2011).

    CAS Google ученый

  • 126

    Kibsgaard, J., Jaramillo, T. F. и Besenbacher, F. Создание соответствующего мотива активного центра в катализаторе выделения водорода с помощью тиомолибдатных [Mo3S13] 2 кластеров. Nat. Chem. 6 , 248–253 (2014).

    CAS Google ученый

  • 127

    Питер Л. М. и Упул Виджаянта К. Г. Фотоэлектрохимическое расщепление воды на полупроводниковых электродах: фундаментальные проблемы и новые перспективы. ChemPhysChem 15 , 1983–1995 (2014).

    CAS Google ученый

  • 128

    Сивула К. Фотоэлектроды из оксидов металлов для производства солнечного топлива, поверхностных ловушек и катализа. J. Phys. Chem. Lett. 4 , 1624–1633 (2013).

    CAS Google ученый

  • 129

    Бард, А.Дж., Фан, Ф.-Р. Ф., Гиода, А. С., Нагасубраманян, Г. и Уайт, Х. С. О роли поверхностных состояний в фотоэлектрохимических ячейках с полупроводниковыми электродами. Фарадей Обсудить. Chem. Soc. 70 , 19–31 (1980).

    Google ученый

  • 130

    Хаманн, Т.W. Расщепление воды ржавчиной: фотоэлектрохимия гематита. Дальт. Пер. 41 , 7830–7834 (2012).

    CAS Google ученый

  • 131

    Клар, Б., Хименес, С., Фабрегат-Сантьяго, Ф., Хаманн, Т. и Бискерт, Дж. Окисление воды на гематитовых фотоэлектродах: роль состояний поверхности. J. Am. Chem. Soc. 134 , 4294–4302 (2012).

    CAS Google ученый

  • 132

    Клар, Б., Gimenez, S., Fabregat-Santiago, F., Bisquert, J. & Hamann, T. W. Фотоэлектрохимическое и импедансное спектроскопическое исследование окисления воды с гематитовыми электродами, покрытыми Co – Pi. J. Am. Chem. Soc. 134 , 16693–16700 (2012).

    CAS Google ученый

  • 133

    Braun, A. et al. Прямое наблюдение двух электронных дырок в фотоаноде гематита во время фотоэлектрохимического расщепления воды. Дж.Phys. Chem. С 116 , 16870–16875 (2012).

    CAS Google ученый

  • 134

    Hisatomi, T. et al. Катодный сдвиг в потенциале начала выделения солнечного кислорода на гематите оксидными слоями из 13 групп. Energy Environ. Sci. 4 , 2512–2515 (2011).

    CAS Google ученый

  • 135

    Barroso, M. et al. Динамика фотогенерированных дырок в фотоанодах α-Fe2O3 с модифицированной поверхностью для расщепления солнечной воды. Proc. Natl Acad. Sci. США 109 , 15640–15645 (2012).

    CAS Google ученый

  • 136

    Гамелен, Д. Р. Расщепление воды: катализатор или зритель? Nat. Chem. 4 , 965–967 (2012).

    CAS Google ученый

  • 137

    Сиболд, Дж. А. и Чой, К.-С. Эффективное и стабильное фотоокисление воды фотоанодом ванадата висмута в сочетании с катализатором выделения кислорода оксигидроксида железа. J. Am. Chem. Soc. 134 , 2186–2192 (2012).

    CAS Google ученый

  • 138

    Kim, T. W. & Choi, K.-S. Нанопористые фотоаноды BiVO4 с двухслойными катализаторами выделения кислорода для расщепления солнечной воды. Наука 343 , 990–994 (2014).

    CAS Google ученый

  • 139

    Lin, F. & Boettcher, S. W. Адаптивные переходы полупроводник / электрокатализатор в фотоанодах, расщепляющих воду. Nat. Матер. 13 , 81–86 (2014).

    CAS Google ученый

  • 140

    Чжоу, X. et al. Разработка интерфейса фотоэлектрохимических характеристик фотоанодов n-Si с покрытием из оксида Ni путем атомно-слоистого осаждения ультратонких пленок оксида кобальта. Energy Environ. Sci. 8 , 2644–2649 (2015).

    CAS Google ученый

  • 141

    Хикита, Ю.и другие. Конструирование края полосы оксидных фотоанодов для фотоэлектрохимического расщепления воды: интеграция подповерхностных диполей с контролем в атомном масштабе. Adv. Energy Mater. 6 , 1502154 (2016).

    Google ученый

  • 142

    Hu, Y.-S., Kleiman-Shwarsctein, A., Stucky, G.D. & McFarland, E.W. Улучшение фотоэлектрохимических характеристик тонких пленок α-Fe2O3, легированных Ti, путем модификации поверхности фторидом. Chem. Commun. 2009 , 2652–2654 (2009).

    Google ученый

  • 143

    Hunger, R. et al. Химические и электронные характеристики поверхностей Si (111) с концевыми метильными группами с помощью синхротронной фотоэлектронной спектроскопии высокого разрешения. Phys. Ред. B 72 , 045317 (2005).

    Google ученый

  • 144

    Chen, Y. W. et al. Туннельный оксид с осаждением атомных слоев стабилизирует кремниевые фотоаноды для окисления водой. Nat. Матер. 10 , 539–544 (2011).

    CAS Google ученый

  • 145

    Pourbaix, M. Атлас электрохимических равновесий в водных растворах (Pergamon, 1966).

    Google ученый

  • 146

    Mei, B. et al. Кристаллический TiO2: общий и эффективный слой защиты электронов для фотоанодов и -катодов. J. Phys.Chem. С 119 , 15019–15027 (2015).

    CAS Google ученый

  • 147

    Sun, K. et al. Стабильное окисление воды под действием солнечных лучей с помощью полупроводниковых фотоанодов, защищенных прозрачными каталитическими пленками оксида никеля. Proc. Natl Acad. Sci. США 112 , 3612–3617 (2015).

    CAS Google ученый

  • 148

    Mei, B. et al. NiO, обработанный железом, как высокопрозрачный защитный слой p-типа для эффективных фотоанодов на основе Si. J. Phys. Chem. Lett. 5 , 3456–3461 (2014).

    CAS Google ученый

  • 149

    Shaner, MR, Hu, S., Sun, K. & Lewis, NS Стабилизация массивов кремниевых микропроводов для окисления h3O под действием солнечной энергии до O2 (г) в 1,0 M KOH (водн.) С использованием конформных покрытий из аморфного TiO2. Energy Environ. Sci. 8 , 203–207 (2015).

    CAS Google ученый

  • 150

    Ping, Y., Годдард, В. А. и Галли, Г. А. Энергетические и сольватационные эффекты на границе фотоанод / катализатор: омический контакт в сравнении с барьером Шоттки. J. Am. Chem. Soc. 137 , 5264–5267 (2015).

    CAS Google ученый

  • 151

    Matsubu, J. C. et al. Критическая роль межфазных эффектов на реакционной способности переходов полупроводник – сокатализатор для фотокаталитического выделения кислорода из воды. Catal. Sci.Technol. 6 , 6836–6844 (2016).

    CAS Google ученый

  • 152

    Walczak, K. et al. Моделирование, симуляция и изготовление полностью интегрированной кислотостойкой масштабируемой водоразделительной системы, работающей от солнечной энергии. ChemSusChem 8 , 544–551 (2015).

    CAS Google ученый

  • 153

    Попчун, Э. Дж., Рид, К. Г., Роске, К. В., Льюис, Н. С. и Шаак, Р. Е. Высокоактивный электрокатализ реакции выделения водорода наночастицами фосфида кобальта. Angew. Chem. Int. Эд. 126 , 5531–5534 (2014).

    Google ученый

  • ELI: Энергия: Вспомогательные материалы: Ископаемое топливо

    Определение ископаемого топлива

    Ископаемое топливо - это энергетические ресурсы, полученные из измененных останков живых организмов, которые были погребены под отложениями и подвергались повышенному давлению и температурам в течение миллионов лет.Ископаемое топливо может быть: твердыми веществами, как в случае угля, который получают в основном из наземных растений; жидкости, такие как нефть или битуминозный песок; или газ, такой как метан. Углеводороды нефти и газа получают в основном из остатков морских растений.

    Существует три основных вида ископаемого топлива: уголь, природный газ и нефть (сырая нефть). Из-за того, что на создание этих материалов уходит много времени, они невозобновляемые, , а это означает, что больше не будет производиться ни при жизни, ни даже во время современной цивилизации человечества на Земле.

    Как добывают ископаемое топливо?
    Чтобы получить сырье, которое мы превращаем в ископаемое топливо, нам нужно найти его, а затем извлечь из земли. Уголь сохраняется землей в слое горной породы, называемом угольным пластом; добыча полезных ископаемых - единственный способ удалить его, будь то на поверхности или глубоко под землей. Нефть и природный газ сохраняются внутри горных пород, которые содержат и удерживают эти жидкости в земле. Мы определяем местонахождение этих флюидов с помощью сейсмических отражений, в которых вибрации отражаются от слоев земли, и показываем, где находятся легкие флюиды, такие как нефть и газ.Мы получаем к ним доступ через бурение, а затем устраиваем скважины, чтобы вывести их на поверхность. После того, как все это сырье собрано, оно отправляется на перерабатывающие предприятия, где они превращаются в ископаемое топливо, пригодное для использования потребителями.

    Для чего используются ископаемые виды топлива?
    Ископаемое топливо используется практически во всем. Они принимают форму различных видов топлива - для отопления, приготовления пищи и транспортировки. Кроме того, они используются для изготовления многих повседневных продуктов и используются в качестве сырья!

    видов топлива - Designing Buildings Wiki

    Топливо - это материалы, которые вступают в реакцию с другими веществами с выделением тепла посредством химической или ядерной энергии:

    • Вещества, которые реагируют с другими близкими веществами с выделением энергии в процессе горения, известны как химическое топливо.Они подразделяются как по своим физическим свойствам (твердое, жидкое или газообразное), так и по тому, как они возникают (в качестве основного или природного топлива, или в качестве вторичного или искусственного топлива).
    • Вещества, которые могут выделять ядерную энергию путем деления или синтеза, известны как ядерное топливо.

    Люди впервые использовали древесину в качестве топлива для сжигания почти 2 миллиона лет назад. Наиболее распространенными источниками топлива сегодня являются углеводороды.

    Твердые материалы могут использоваться в качестве топлива для сжигания и высвобождения энергии посредством горения, которое обеспечивает тепло и свет.Наиболее распространенные примеры твердого топлива:

    NB 1 мая 2021 года были введены ограничения на продажу угля и сырой древесины в качестве топлива для бытовых нужд в Великобритании. Ссылка https://www.gov.uk/government/news/restrictions-on-sale-of-coal-and-wet-wood-for-home-burning-begin

    Жидкости можно использовать для создания механической энергии, хотя воспламеняется скорее дым, чем жидкость жидкого топлива. Ископаемое топливо составляет большую часть жидкого топлива.

    [править] Нефть

    Самый распространенный вид жидкого топлива - это нефть, получаемая из мертвых растений и животных.Примеры нефти включают:

    • Бензин / бензин: производится путем извлечения сырой нефти из нефти и ее дистилляции на нефтеперерабатывающих заводах.
    • Дизель: Смесь алифатических углеводородов, извлеченных из нефти и обработанных для снижения уровня серы.
    • Керосин: добывается из нефти.

    [править] Природный газ и сжиженный углеводородный газ

    Природный газ можно сжимать до жидкости, и он намного «чище», чем другие углеводородные топлива.Однако для поддержания топлива в жидком состоянии требуется постоянное высокое давление.

    Сжиженный нефтяной газ (СУГ) представляет собой смесь пропана и бутана, которую легче сжимать, чем природный газ.

    [править] Биодизель

    Это дизельное топливо на основе растительного масла или животного жира, хотя оно дает примерно на 10% меньше энергии, чем обычное дизельное топливо.

    [править] Спирты

    Наиболее распространенными видами спиртового топлива являются:

    • Метанол: метанол, производимый из метана, является самой легкой и простой формой спирта.
    • Этанол: чаще всего содержится в напитках, но его можно комбинировать с бензином для использования в качестве топлива.
    • Бутанол: Обычно производится путем ферментации биомассы с использованием бактерий, бутанол имеет высокое содержание энергии.

    [править] Водород

    Сжиженный водород обычно используется в качестве жидкого ракетного топлива. Для успешного сгорания требуются большие объемы водорода.

    [править] Synfuels

    «Углеводородное жидкое топливо, получаемое путем синтеза водорода из воды, диоксида углерода и электричества.Они могут быть безуглеродными, если потребляемая электроэнергия безуглеродная, а CO2 - от прямого улавливания воздуха ». ref Making Mission Possible - Delivering A Net-Zero Economy, опубликовано Комиссией по энергетическому переходу (ETC) в сентябре 2020 года.

    Газообразное топливо распределяется по трубам от места происхождения к месту использования, хотя некоторые из них сжижены для хранения. Одоризаторы часто добавляют к топливным газам, чтобы их можно было обнаружить, поскольку необнаруженное скопление газа может привести к взрыву.

    Природный газ (состоящий в основном из метана) является наиболее часто используемым типом, но существует множество промышленных топливных газов, таких как:

    Теплотворная способность топлива - это общая энергия, выделяемая в виде тепла при сгорании вещества. В 2015 году Департамент бизнеса, энергетики и промышленной стратегии опубликовал обновленные данные о средней теплотворной способности топлива.

    (Полный список см. На Gov.uk.)

    См. Также: Топливо для отопления.

    ископаемого топлива | Значение, типы и использование

    ископаемое топливо , любой из класса углеводородсодержащих материалов биологического происхождения, встречающихся в земной коре, которые можно использовать в качестве источника энергии.

    Ископаемое топливо включает уголь, нефть, природный газ, горючие сланцы, битумы, битуминозные пески и тяжелые нефти. Все они содержат углерод и образовались в результате геологических процессов, воздействующих на остатки органического вещества, образовавшегося в результате фотосинтеза, процесса, который начался в архейском эоне (от 4,0 до 2,5 млрд лет назад). Большая часть углеродистого материала, образовавшегося до девонского периода (419,2–358,9 миллиона лет назад), была получена из водорослей и бактерий, тогда как большая часть углеродистого материала, образовавшегося во время и после этого периода, была получена из растений.

    Британская викторина

    Энергия и ископаемое топливо

    От ископаемого топлива и солнечной энергии до электрических чудес Томаса Эдисона и Никола Тесла - мир работает на энергии. Используйте свои природные ресурсы и проверьте свои знания об энергии в этой викторине.

    Все ископаемые виды топлива можно сжигать на воздухе или с кислородом, полученным из воздуха, для получения тепла.Это тепло можно использовать напрямую, как в случае с домашними печами, или использовать для производства пара для приведения в действие генераторов, которые могут поставлять электричество. В других случаях - например, в газовых турбинах, используемых в реактивных самолетах - тепло, выделяемое при сжигании ископаемого топлива, служит для увеличения как давления, так и температуры продуктов сгорания для обеспечения движущей силы.

    Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный цикл

    Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск.Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    Узнайте, действительно ли ископаемое топливо происходит из ископаемых

    Узнайте больше о происхождении ископаемого топлива.

    Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

    С начала промышленной революции в Великобритании во второй половине 18 века потребление ископаемого топлива постоянно возрастало. Сегодня они обеспечивают более 80 процентов всей энергии, потребляемой промышленно развитыми странами мира.Хотя новые месторождения продолжают открываться, запасы основных ископаемых видов топлива, остающихся на Земле, ограничены. Количество ископаемого топлива, которое может быть извлечено с экономической точки зрения, трудно оценить, в основном из-за меняющихся темпов потребления и будущей стоимости, а также технологических достижений. Достижения в области технологий, такие как гидравлический разрыв пласта (гидроразрыв), вращательное и направленное бурение, сделали возможным добычу более мелких и труднодоступных месторождений ископаемого топлива по разумной цене, тем самым увеличив количество извлекаемого материала.Кроме того, по мере истощения извлекаемых запасов традиционной (легкой и средней) нефти некоторые нефтедобывающие компании перешли на добычу тяжелой нефти, а также жидкой нефти, извлекаемой из битуминозных песков и горючих сланцев. См. Также добыча угля; добыча нефти.

    Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

    Одним из основных побочных продуктов сгорания ископаемого топлива является диоксид углерода (CO 2 ). Постоянно растущее использование ископаемого топлива в промышленности, транспорте и строительстве привело к увеличению количества CO 2 в атмосфере Земли.Атмосферные концентрации CO 2 колебались между 275 и 290 частями на миллион по объему (ppmv) сухого воздуха между 1000 г. н.э. и концом 18 века, но увеличились до 316 ppmv к 1959 году и выросли до 412 ppmv в 2018 году. как парниковый газ, то есть он поглощает инфракрасное излучение (чистую тепловую энергию), испускаемое с поверхности Земли, и повторно излучает его обратно на поверхность. Таким образом, существенное увеличение содержания CO 2 в атмосфере является основным фактором, способствующим глобальному потеплению, вызванному деятельностью человека.Метан (CH 4 ), еще один мощный парниковый газ, является основным компонентом природного газа, и концентрации CH 4 в атмосфере Земли выросли с 722 частей на миллиард (частей на миллиард) до 1750 года до 1859 частей на миллиард к 2018 году. в связи с ростом концентрации парниковых газов и диверсификацией своего энергобаланса многие страны стремились снизить свою зависимость от ископаемых видов топлива за счет развития источников возобновляемой энергии (таких как ветер, солнечная энергия, гидроэлектростанции, приливы, геотермальные источники и биотопливо), в то же время повышение механического КПД двигателей и других технологий, использующих ископаемое топливо.

    Кривая Килинга

    Кривая Килинга, названная в честь американского климатолога Чарльза Дэвида Килинга, отслеживает изменения концентрации углекислого газа (CO 2 ) в атмосфере Земли на исследовательской станции на Мауна-Лоа на Гавайях. Хотя эти концентрации испытывают небольшие сезонные колебания, общая тенденция показывает, что CO 2 увеличивается в атмосфере.

    Британская энциклопедия, Inc.

    Нефть | Национальное географическое общество

    Миллионы лет назад водоросли и растения обитали в мелководных морях.После смерти и погружения на морское дно органический материал смешался с другими отложениями и был захоронен. За миллионы лет под высоким давлением и высокой температурой останки этих организмов превратились в то, что мы знаем сегодня как ископаемое топливо. Уголь, природный газ и нефть - все это ископаемое топливо, которое образовалось в аналогичных условиях.

    Сегодня нефть находится в огромных подземных резервуарах, где находились древние моря. Нефтяные резервуары можно найти под землей или на дне океана.Их сырая нефть добывается гигантскими буровыми установками.

    Сырая нефть обычно черного или темно-коричневого цвета, но также может быть желтоватой, красноватой, желтовато-коричневой или даже зеленоватой. Различия в цвете указывают на различный химический состав различных запасов сырой нефти. Например, нефть, в которой мало металлов или серы, обычно легче (иногда почти прозрачна).

    Нефть используется для производства бензина, который является важным продуктом в нашей повседневной жизни. Он также обрабатывается и входит в состав тысяч различных предметов, включая шины, холодильники, спасательные жилеты и анестетики.

    Когда нефтепродукты, такие как бензин, сжигаются для получения энергии, они выделяют токсичные газы и большое количество двуокиси углерода, парникового газа. Углерод помогает регулировать температуру атмосферы на Земле, а добавление к естественному балансу за счет сжигания ископаемого топлива отрицательно влияет на наш климат.

    Огромные количества нефти обнаружены под поверхностью Земли и в битуминозных ямах, которые всплывают на поверхность. Нефть существует даже намного ниже самых глубоких скважин, которые разрабатываются для ее добычи.

    Однако нефть, как уголь и природный газ, является невозобновляемым источником энергии. На его формирование потребовались миллионы лет, и когда его добывают и потребляют, у нас нет возможности заменить его.

    Заканчиваются запасы нефти. В конце концов, мир достигнет «пика добычи нефти» или самого высокого уровня добычи. Некоторые эксперты прогнозируют, что пик добычи нефти может наступить уже в 2050 году. Поиск альтернатив нефти имеет решающее значение для глобального энергопотребления и является основной задачей многих отраслей.

    Образование нефти

    Геологические условия, которые в конечном итоге привели к образованию нефти, сформировались миллионы лет назад, когда растения, водоросли и планктон дрейфовали в океанах и мелководных морях.Эти организмы опустились на морское дно в конце своего жизненного цикла. Со временем они были погребены и раздавлены миллионами тонн отложений и даже большим количеством слоев растительного мусора.

    В конце концов, древние моря высохли и остались сухие бассейны, названные осадочными бассейнами. Глубоко под дном бассейна органический материал был сжат между мантией Земли с очень высокими температурами и миллионами тонн горных пород и отложений над ними. Кислород в этих условиях почти полностью отсутствовал, и органическое вещество начало превращаться в восковое вещество, называемое керогеном.

    При повышении температуры, времени и давления кероген претерпел процесс, называемый катагенезом, и превратился в углеводороды. Углеводороды - это просто химические вещества, состоящие из водорода и углерода. Различные комбинации тепла и давления могут создавать разные формы углеводородов. Некоторые другие примеры - уголь, торф и природный газ.

    Осадочные бассейны, где раньше лежало древнее морское дно, являются ключевыми источниками нефти. В Африке осадочный бассейн дельты Нигера покрывает сушу в Нигерии, Камеруне и Экваториальной Гвинее.Более 500 месторождений нефти были обнаружены в массивном бассейне дельты Нигера, и они составляют одно из самых продуктивных нефтяных месторождений в Африке.

    Химия и классификация сырой нефти

    Бензин, который мы используем для заправки наших автомобилей, синтетические ткани наших рюкзаков и обуви, а также тысячи различных полезных продуктов, изготовленных из нефти, имеют единообразные и надежные формы. Однако сырая нефть, из которой производятся эти предметы, не является ни однородной, ни однородной.

    Химия
    Сырая нефть состоит из углеводородов, которые в основном состоят из водорода (около 13% по весу) и углерода (около 85%). Другие элементы, такие как азот (около 0,5%), сера (0,5%), кислород (1%), и металлы, такие как железо, никель и медь (менее 0,1%), также могут быть смешаны с углеводородами в небольших количествах. .
    Способ организации молекул в углеводороде является результатом первоначального состава водорослей, растений или планктона миллионы лет назад.Количество тепла и давления, которым подвергались растения, также вносит свой вклад в изменения, которые обнаруживаются в углеводородах и сырой нефти.

    Из-за этой вариации сырая нефть, перекачиваемая из-под земли, может состоять из сотен различных нефтяных соединений. Легкие нефти могут содержать до 97% углеводородов, в то время как более тяжелые нефти и битумы могут содержать только 50% углеводородов и большее количество других элементов. Почти всегда необходимо очищать сырую нефть, чтобы получить полезные продукты.

    Классификация
    Нефть классифицируется по трем основным категориям: географическое местоположение, где она была пробурена, содержание в ней серы и плотность в градусах API (показатель плотности).

    Классификация: География
    Нефть добывается во всем мире. Однако есть три основных источника сырой нефти, которые задают ориентиры для ранжирования и ценообразования других поставок нефти: Brent Crude, West Texas Intermediate, а также Дубай и Оман.

    Brent Crude - это смесь, добываемая на 15 различных месторождениях нефти между Шотландией и Норвегией в Северном море.Эти месторождения поставляют нефть в большую часть Европы.

    West Texas Intermediate (WTI) - более легкая нефть, которая добывается в основном в американском штате Техас. Он «сладкий» и «легкий» - считается очень качественным. WTI поставляет нефть в большую часть Северной Америки.

    Дубайская сырая нефть, также известная как Фатех или Дубай-Оманская нефть, представляет собой легкую кислую нефть, которая добывается в Дубае, часть Объединенных Арабских Эмиратов. Соседняя страна Оман недавно начала добычу нефти. Нефть из Дубая и Омана используется в качестве ориентира для ценообразования на нефть Персидского залива, которая в основном экспортируется в Азию.

    Справочная корзина ОПЕК - еще один важный источник нефти. ОПЕК - Организация стран-экспортеров нефти. Справочная корзина ОПЕК - это средняя цена на нефть из 12 стран-членов ОПЕК: Алжира, Анголы, Эквадора, Ирана, Ирака, Кувейта, Ливии, Нигерии, Катара, Саудовской Аравии, Объединенных Арабских Эмиратов и Венесуэлы.

    Классификация: содержание серы
    Сера считается «примесью» в нефти. Сера в сырой нефти может вызывать коррозию металла в процессе переработки и способствовать загрязнению воздуха.Нефть с содержанием серы более 0,5% называется «кислой», а нефть с содержанием серы менее 0,5% - «сладкой».

    Сладкое масло обычно намного дороже кислого, потому что оно не требует такой очистки и менее вредно для окружающей среды.

    Классификация: плотность по API
    Американский институт нефти (API) - это торговая ассоциация предприятий нефтегазовой промышленности. API установил принятые системы стандартов для различных продуктов, связанных с нефтью и газом, таких как манометры, насосы и буровое оборудование.В API также установлено несколько единиц измерения. «Блок API», например, измеряет гамма-излучение в скважине (шахте, пробуренной в земле).

    Плотность в градусах API - это мера плотности нефтяной жидкости по сравнению с водой. Если плотность нефтяной жидкости в градусах API больше 10, она «легкая» и плавает на поверхности воды. Если плотность в градусах API меньше 10, он «тяжелый» и тонет в воде.

    Легкие нефтепродукты предпочтительны, потому что они имеют более высокий выход углеводородов.Более тяжелые масла содержат больше металлов и серы и требуют большей очистки.

    Нефтяные резервуары

    Нефть находится в подземных карманах, называемых резервуарами. Глубоко под землей давление чрезвычайно велико. Нефть медленно просачивается к поверхности, где давление ниже. Он продолжает движение от высокого к низкому давлению, пока не встретит непроницаемый слой породы. Затем нефть накапливается в резервуарах, которые могут находиться на глубине нескольких сотен метров от поверхности Земли.

    Нефть может удерживаться с помощью структурных ловушек, которые образуются, когда массивные слои горных пород изгибаются или разрушаются (разрушаются) из-за движущихся массивов суши Земли. Нефть также может удерживаться стратиграфическими ловушками. Различные пласты или слои породы могут иметь разную пористость. Например, сырая нефть легко мигрирует через слой песчаника, но может оказаться в ловушке под слоем сланца.

    Геологи, химики и инженеры ищут геологические структуры, которые обычно задерживают нефть.Они используют процесс, называемый «сейсмическое отражение», чтобы определить местонахождение подземных горных структур, которые могли удерживать сырую нефть. В процессе происходит небольшой взрыв. Звуковые волны проходят под землей, отскакивают от различных типов скал и возвращаются на поверхность. Датчики на земле интерпретируют возвращающиеся звуковые волны, чтобы определить геологическое строение подземелья и возможность залежи нефти.

    Количество нефти в резервуаре измеряется в баррелях или тоннах.Бочка с маслом составляет около 42 галлонов. Это измерение обычно используется производителями нефти в США. Производители нефти в Европе и Азии обычно измеряют в метрических тоннах. В метрической тонне содержится от 6 до 8 баррелей нефти. Преобразование неточно, потому что разные сорта масла весят разное количество в зависимости от количества примесей.

    Сырая нефть часто встречается в коллекторах вместе с природным газом. В прошлом природный газ либо сжигали, либо позволяли улетучиваться в атмосферу.Теперь была разработана технология улавливания природного газа и его закачки в скважину или его сжатия в сжиженный природный газ (СПГ). СПГ легко транспортировать и находить универсальное применение.

    Добыча нефти

    В некоторых местах нефть пузырится на поверхности Земли. Например, в некоторых частях Саудовской Аравии и Ирака пористые породы позволяют нефти просачиваться на поверхность в небольших прудах. Однако большая часть нефти задерживается в подземных нефтяных резервуарах.

    Общее количество нефти в пласте называется нефтесодержащей.Многие нефтяные жидкости, составляющие нефтеотдачу коллектора, не могут быть извлечены. Эти нефтяные жидкости могут быть слишком сложными, опасными или дорогими для бурения.

    Часть геологической нефтеотдачи пласта, которая может быть извлечена и переработана, - это запасы нефти этого пласта. Решение об инвестировании в сложные буровые работы часто принимается на основании доказанных запасов нефти на участке.

    Бурение может быть эксплуатационным, разведочным или направленным.

    Бурение в районе, где уже обнаружены запасы нефти, называется эксплуатационным бурением.Прудхо-Бэй, Аляска, обладает крупнейшими запасами нефти в Соединенных Штатах. Эксплуатационное бурение в Прудхо-Бэй включает новые скважины и расширение технологий добычи.

    Бурение при отсутствии известных запасов называется разведочным бурением. Разведочное бурение, также называемое «поисковым» бурением, является рискованным делом с очень высокой частотой отказов. Однако потенциальные выгоды от добычи нефти побуждают многих «искателей» попробовать поисковое бурение. «Бриллиант» Гленн Маккарти, например, известен как «король диких животных» из-за его успеха в обнаружении огромных запасов нефти недалеко от Хьюстона, штат Техас.В 30-е годы Маккарти 38 раз ударил по нефти, заработав миллионы долларов.

    Направленное бурение включает бурение вертикально до известного источника нефти с последующим поворотом бурового долота под углом для доступа к дополнительным ресурсам. Обвинения в наклонно-направленном бурении привели к первой войне в Персидском заливе в 1991 году. Ирак обвинил Кувейт в использовании методов наклонно-направленного бурения для добычи нефти из иракских нефтяных резервуаров недалеко от границы с Кувейтом. Впоследствии Ирак вторгся в Кувейт, что вызвало международное внимание и вмешательство.После войны граница между Ираком и Кувейтом была перекроена, и водохранилища теперь принадлежат Кувейту.

    Нефтяные вышки

    На суше нефть можно добывать с помощью устройства, называемого нефтяной вышкой или буровой установкой. В море нефть добывают с нефтяной платформы.

    Первичная добыча
    В большинстве современных скважин используется установка для пневматического роторного бурения, которая может работать 24 часа в сутки. В этом процессе двигатели приводят в действие буровую коронку. Сверло - это режущий инструмент, используемый для создания круглого отверстия.Буровые долота, используемые в установках воздушного роторного бурения, изготовлены из полой стали с вольфрамовыми стержнями, используемыми для резки породы. Нефтяные буровые коронки могут иметь диаметр 36 сантиметров (14 дюймов).

    Когда буровое долото вращается и прорезает землю, небольшие куски породы отламываются. Мощный поток воздуха закачивается вниз по центру полого сверла и выходит через нижнюю часть сверла. Затем воздух устремляется обратно к поверхности, унося с собой крошечные глыбы камня. Геологи на месте могут изучить эти куски измельченной породы, чтобы определить различные пласты породы, с которыми сталкивается буровая установка.

    Когда сеялка сталкивается с нефтью, часть нефти естественным образом поднимается с земли, перемещаясь из области высокого давления в область низкого давления. Этот немедленный выброс нефти может стать «фонтаном», стреляющим на десятки метров в воздух, что является одним из самых драматических действий по добыче нефти. Он также является одним из самых опасных, и элемент оборудования, называемый противовыбросовым превентором, перераспределяет давление, чтобы остановить такой фонтан.

    Насосы используются для добычи нефти. Большинство буровых установок имеют два комплекта насосов: буровые насосы и насосы для добычи.«Грязь» - это буровой раствор, используемый для создания скважин для добычи нефти и природного газа. Буровые насосы обеспечивают циркуляцию бурового раствора.

    В нефтяной промышленности используются всевозможные откачивающие насосы. Какой насос использовать, зависит от географии, качества и положения нефтяного резервуара. Например, погружные насосы погружаются непосредственно в жидкость. Газовый насос, также называемый пузырьковым насосом, использует сжатый воздух для выталкивания нефти на поверхность или в скважину.

    Один из наиболее известных типов откачивающих насосов - это насосная головка, верхняя часть поршневого насоса.Pumpjacks прозвали «жаждущими птицами» или «кивающими ослами» за их контролируемое, регулярное движение вниз. Кривошип перемещает большую насосную домкрат в форме молотка вверх и вниз. Глубоко под поверхностью насосная домкрат перемещает полый поршень вверх и вниз, постоянно унося нефть обратно на поверхность или в колодец.

    Успешные буровые площадки могут добывать нефть около 30 лет, хотя некоторые добывают еще много десятилетий.

    Вторичное извлечение
    Даже после закачки подавляющее большинство (до 90%) нефти может оставаться в плотно захваченном подземном резервуаре.Для извлечения этой нефти необходимы другие методы - процесс, называемый вторичным извлечением. Откачка лишнего масла была методом, использовавшимся в 1800-х и в начале 20-го века, но он улавливал только более тонкие масляные компоненты и оставлял после себя большие запасы тяжелой нефти.

    Затопление обнаружено случайно. В 1870-х годах производители нефти в Пенсильвании заметили, что в заброшенных нефтяных скважинах накапливаются дождевая и грунтовые воды. Вес воды в скважинах вытеснял нефть из пластов в близлежащие скважины, увеличивая их добычу.Вскоре производители нефти начали намеренно затоплять скважины, чтобы добыть больше нефти.

    На сегодняшний день наиболее распространенным вторичным методом извлечения является использование газа. Во время этого процесса скважина намеренно пробуривается глубже, чем нефтяной пласт. Более глубокая скважина попадает в резервуар природного газа, и газ под высоким давлением поднимается вверх, вытесняя нефть из резервуара.

    Нефтяные платформы

    Бурение на море намного дороже, чем бурение на суше. Обычно здесь используются те же методы бурения, что и на суше, но требуется массивная конструкция, способная выдержать огромную силу океанских волн в штормовом море.

    Морские буровые платформы - одни из крупнейших искусственных сооружений в мире. Часто они включают в себя жилые помещения для людей, которые работают на платформе, а также причалы и вертолетную площадку для перевозки рабочих.

    Платформа может быть либо привязана к дну океана и плавать, либо может представлять собой жесткую конструкцию, которая крепится к дну океана, моря или озера с помощью бетонных или стальных опор.

    Платформа Hibernia, расположенная в 315 км (196 миль) от восточного побережья Канады в северной части Атлантического океана, является одной из крупнейших нефтяных платформ в мире.На платформе работают более 70 человек в трехнедельную смену. Платформа имеет высоту 111 метров (364 фута) и закреплена на дне океана. Для дополнительной устойчивости было добавлено около 450 000 тонн твердого балласта. Платформа может хранить до 1,3 миллиона баррелей нефти. Всего Hibernia весит 1,2 миллиона тонн! Однако платформа по-прежнему уязвима для сокрушительного веса и прочности айсбергов. Его края зазубрены и острые, чтобы выдерживать удары морского льда или айсбергов.

    Нефтяные платформы могут вызвать огромные экологические бедствия.Проблемы с буровым оборудованием могут вызвать взрыв нефти из скважины в океан. Ремонт колодца на глубине сотен метров ниже уровня океана - это чрезвычайно сложно, дорого и медленно. Миллионы баррелей нефти могут вылиться в океан до того, как скважина закроется.

    Когда нефть разливается в океане, она плавает по воде и наносит ущерб популяции животных. Одно из его самых разрушительных воздействий - на птиц. Масло нарушает гидроизоляционные свойства перьев, и птицы не защищены от холодной океанской воды.Тысячи людей могут умереть от переохлаждения. Разливы нефти также угрожают рыбе и морским млекопитающим. Темные тени от разливов нефти могут выглядеть как еда. Нефть может повредить внутренние органы животных и быть еще более токсичными для животных, находящихся на более высоких уровнях пищевой цепи. Этот процесс называется биоаккумуляцией.

    В 2010 году произошел взрыв массивной нефтяной платформы Deepwater Horizon в Мексиканском заливе. Это был крупнейший аварийный разлив нефти на море в истории. Одиннадцать рабочих платформы погибли, и более 4 миллионов баррелей нефти хлынули в Мексиканский залив.Ежедневно в океан текло более 40 000 баррелей. Под угрозой оказались восемь национальных парков, экономика сообществ вдоль побережья Мексиканского залива оказалась под угрозой, так как туризм и рыболовство пришли в упадок, и более 6000 животных погибли.

    Буровые установки к рифам
    Морские нефтяные платформы также могут выступать в качестве искусственных рифов. Они обеспечивают поверхность (субстрат) для водорослей, кораллов, устриц и ракушек. Этот искусственный риф может привлекать рыбу и морских млекопитающих и создавать процветающую экосистему.

    До 1980-х годов нефтяные платформы демонтировали и выносили из океана, а металл продавали как металлолом. В 1986 году Национальная ассоциация морского рыболовства разработала программу «От буровых установок до рифов». Теперь нефтяные платформы либо опрокидываются (в результате подводного взрыва), либо снимаются и отбуксируются на новое место, либо частично разбираются. Это позволяет морской жизни продолжать процветать на искусственном рифе, который десятилетиями служил местом обитания.

    Воздействие программы Rigs to Reefs на окружающую среду все еще изучается.Оставленные под водой нефтяные платформы могут представлять опасность для судов и водолазов. Сети рыболовных судов застряли в платформах, и есть опасения по поводу правил безопасности заброшенных построек.

    Экологи утверждают, что нефтяные компании должны нести ответственность за выполнение первоначально согласованного обязательства по восстановлению морского дна до его первоначального состояния. Оставляя платформы в океане, нефтяные компании освобождаются от выполнения этого соглашения, и есть опасения, что это может создать прецедент для других компаний, которые захотят утилизировать свой металл или оборудование в океанах.

    Нефть и окружающая среда: битум и северный лес

    Сырую нефть не всегда нужно добывать глубоким бурением. Если он не встретит под землей каменистые препятствия, он может просочиться на поверхность и пузыриться над землей. Битум - это черная, чрезвычайно липкая нефть, которая иногда поднимается на поверхность Земли.

    В своем естественном состоянии битум обычно смешивается с «нефтеносными песками» или «битуминозными песками», что делает его чрезвычайно трудным для добычи и является нетрадиционным источником нефти.Только около 20% мировых запасов битума находятся над землей и могут быть добыты на поверхности.

    К сожалению, поскольку битум содержит большое количество серы и тяжелых металлов, его извлечение и рафинирование является дорогостоящим и вредным для окружающей среды. Производство битума в полезные продукты приводит к выбросам углерода на 12% больше, чем при переработке обычной нефти.

    Битум - это консистенция холодной патоки, и в скважину необходимо закачивать мощный горячий пар, чтобы расплавить битум для его извлечения.Затем используется большое количество воды для отделения битума от песка и глины. Этот процесс истощает близлежащие источники воды. Выпуск очищенной воды обратно в окружающую среду может еще больше загрязнить оставшуюся воду.

    Переработка битума из битуминозных песков также сложная и дорогостоящая процедура. Для производства одного барреля нефти требуется две тонны нефтеносных песков.

    Однако мы зависим от битума из-за его уникальных свойств: около 85% добываемого битума используется для производства асфальта для мощения и ремонта наших дорог.Небольшой процент используется для кровли и других изделий.

    Запасы битума
    Большая часть мировых битуминозных песков находится в восточной части Альберты, Канада, в нефтеносных песках Атабаски. Другие крупные запасы находятся в Северо-Каспийском бассейне Казахстана и Сибири, Россия.

    Нефтяные пески Атабаски - четвертые по величине запасы нефти в мире. К сожалению, запасы битума находятся под частью бореального леса, также называемого тайгой. Это делает добычу как трудной, так и экологически опасной.

    Тайга окружает северное полушарие чуть ниже замерзшей тундры, охватывая более 5 миллионов квадратных километров (2 миллиона квадратных миль), в основном в Канаде, России и Скандинавии. На его долю приходится почти треть всех лесных угодий на планете.

    Тайгу иногда называют «легкими планеты», потому что она ежедневно фильтрует тонны воды и кислорода через листья и иголки своих деревьев. Каждую весну северный лес выбрасывает в атмосферу огромное количество кислорода и сохраняет наш воздух чистым.Это дом для мозаики растений и животных, все из которых зависят от зрелых деревьев, мхов и лишайников северного биома.

    По оценкам, открытые рудники занимают лишь 0,2% бореальных лесов Канады. Около 80% нефтеносных песков Канады можно получить путем бурения, а 20% - с помощью открытых горных работ.

    Переработка нефти

    Переработка нефти - это процесс преобразования сырой нефти или битума в более полезные продукты, такие как топливо или асфальт.

    Сырая нефть выходит из-под земли с примесями, от серы до песка.Эти компоненты необходимо разделить. Это осуществляется путем нагревания сырой нефти в дистилляционной башне, в которой установлены тарелки и разные температуры. Нефтяные углеводороды и металлы имеют разные температуры кипения, и когда масло нагревается, пары от различных элементов поднимаются на разные уровни башни, прежде чем снова конденсироваться в жидкость на многоярусных тарелках.

    Пропан, керосин и другие компоненты конденсируются на разных ярусах башни и могут собираться индивидуально.Их транспортируют по трубопроводам, океанским судам и грузовикам в разные места для непосредственного использования или дальнейшей обработки.

    Нефтяная промышленность

    Нефть не всегда добывалась, очищалась и использовалась миллионами людей, как сегодня. Однако он всегда был важной частью многих культур.

    Самые ранние известные нефтяные скважины были пробурены в Китае еще в 350 году нашей эры. Скважины были пробурены на глубину почти 244 метра (800 футов) с использованием прочных бамбуковых долот.Нефть добывалась и транспортировалась по бамбуковым трубопроводам. Его сжигали как отопительное топливо и как промышленный компонент. Китайские инженеры сжигали нефть, чтобы испарить рассол и получить соль.

    На западном побережье Северной Америки коренные жители использовали битум в качестве клея для водонепроницаемости каноэ и корзин, а также в качестве связующего вещества для создания церемониальных украшений и инструментов.

    К 7 веку японские инженеры обнаружили, что нефть можно сжигать для получения света. Позже персидский алхимик в IX веке перегонял масло в керосин.В течение 1800-х годов нефть постепенно вытеснила китовый жир в керосиновых лампах, что привело к радикальному сокращению охоты на китов.

    Современная нефтяная промышленность возникла в 1850-х годах. Первая скважина была пробурена в Польше в 1853 году, и технология распространилась на другие страны и была усовершенствована.

    Промышленная революция открыла огромные новые возможности для использования нефти. Машины, приводимые в движение паровыми двигателями, быстро стали слишком медленными, мелкосерийными и дорогими. Спросом пользовалось топливо на нефтяной основе.Изобретение серийного автомобиля в начале 20 века еще больше увеличило спрос на нефть.

    Добыча нефти быстро увеличивалась. В 1859 году в США было добыто 2000 баррелей нефти. К 1906 году это количество составляло 126 миллионов баррелей в год. Сегодня в США ежегодно добывается около 6,8 миллиарда баррелей нефти.

    По данным ОПЕК, ежедневно во всем мире добывается более 70 миллионов баррелей. Это почти 49 000 баррелей в минуту.

    Хотя это кажется невероятно большим количеством, использование нефти распространилось почти на все сферы жизни.Нефть во многих отношениях облегчает нашу жизнь. Во многих странах, включая США, нефтяная промышленность предоставляет миллионы рабочих мест, от геодезистов и рабочих платформ до геологов и инженеров.

    Соединенные Штаты потребляют больше нефти, чем любая другая страна. В 2011 году США ежедневно потребляли более 19 миллионов баррелей нефти. Это больше, чем весь объем нефти, потребляемой в Латинской Америке (8,5 миллиона), Восточной Европе и Евразии (5,5 миллиона) вместе взятых.

    Нефть входит в состав тысяч предметов повседневного обихода.Бензин, который нам нужен для транспортировки в школу, на работу или на каникулы, производится из сырой нефти. Из барреля нефти производится около 72 литров (19 галлонов) бензина, который люди во всем мире используют для питания автомобилей, лодок, самолетов и скутеров.

    Дизельные генераторы используются во многих удаленных домах, школах и больницах. Во время чрезвычайных ситуаций, когда электросеть прерывается, дизельные генераторы спасают жизни, обеспечивая электричеством больницы, многоквартирные дома, школы и другие здания, которые в противном случае были бы холодными и «в темноте».”

    Нефть также используется в жидких продуктах, таких как лак для ногтей, медицинский спирт и аммиак. Нефть содержится в различных предметах для отдыха, таких как доски для серфинга, футбольные и баскетбольные мячи, велосипедные шины, сумки для гольфа, палатки, фотоаппараты и рыболовные приманки.

    Нефть также содержится в более важных предметах, таких как протезы, водопроводные трубы и витаминные капсулы. В наших домах мы окружены продуктами, содержащими нефть, и зависим от них. Краска для дома, мешки для мусора, кровля, обувь, телефоны, бигуди и даже мелки содержат очищенную нефть.

    Углеродный цикл

    Добыча ископаемого топлива имеет серьезные недостатки, а добыча нефти является спорной отраслью.

    Углерод, важный элемент на Земле, составляет около 85% углеводородов в нефти. Углерод постоянно колеблется между водой, сушей и атмосферой.

    Углерод поглощается растениями и является частью каждого живого организма, перемещаясь по пищевой сети. Углерод естественным образом выделяется из-за вулканов, эрозии почвы и испарения.Когда углерод выбрасывается в атмосферу, он поглощает и сохраняет тепло, регулируя температуру Земли и делая нашу планету пригодной для жизни.

    Не весь углерод на Земле участвует в углеродном цикле над землей. Его огромные количества улавливаются или хранятся под землей в виде ископаемого топлива и в почве. Этот секвестрированный углерод необходим, потому что он поддерживает баланс «углеродного бюджета» Земли.

    Однако этот бюджет выходит из равновесия. После промышленной революции ископаемое топливо активно добывалось и сжигалось для получения энергии или топлива.Это высвобождает углерод, который был изолирован под землей, и нарушает углеродный бюджет. Это влияет на качество воздуха, воды и климата в целом.

    Тайга, например, улавливает огромное количество углерода в деревьях и под лесной подстилкой. При бурении в поисках природных ресурсов высвобождается не только углерод, хранящийся в ископаемом топливе, но и углерод, хранящийся в самом лесу.

    Горючий бензин, производимый из нефти, особенно вреден для окружающей среды.Каждые 3,8 литра (1 галлон) газа, не содержащего этанол, который сжигается в двигателе автомобиля, выделяет в окружающую среду около 9 кг (20 фунтов) диоксида углерода. (Бензин, наполненный 10% этанолом, выделяет около 8 кг (17 фунтов).) Дизельное топливо выделяет около 10 кг (22 фунта) углекислого газа, в то время как биодизель (дизельное топливо с 10% биотоплива) выделяет около 9 кг (20 фунтов).

    Бензин и дизельное топливо также напрямую загрязняют атмосферу. Они выделяют токсичные соединения и твердые частицы, включая формальдегид и бензол.

    Люди и нефть

    Нефть - важнейший компонент современной цивилизации. В развивающихся странах доступ к недорогой энергии может расширить возможности граждан и повысить качество жизни. Нефть служит топливом для транспорта, входит в состав многих химикатов и лекарств, а также используется для изготовления таких важнейших предметов, как сердечные клапаны, контактные линзы и бинты. Запасы нефти привлекают внешние инвестиции и важны для улучшения экономики страны в целом.

    Однако доступ развивающейся страны к нефти может также повлиять на властные отношения между правительством и его народом.В некоторых странах доступ к нефти может привести к тому, что правительство станет менее демократичным - ситуацию прозвали «нефтедиктатурой». Россию, Нигерию и Иран обвиняют в нефтеавторитарных режимах.

    Peak Oil
    Нефть - невозобновляемый ресурс, и мировых запасов нефти не всегда будет достаточно для удовлетворения мирового спроса на нефть. Пик нефти - это момент, когда нефтяная промышленность добывает максимально возможное количество нефти. После нефтяного пика добыча нефти будет только уменьшаться.После пика добычи произойдет спад добычи и рост затрат на оставшиеся поставки.

    При измерении пика нефти используется отношение запасов к добыче (RPR). Этот коэффициент сравнивает количество доказанных запасов нефти с текущим уровнем добычи. Отношение запасов к добыче выражается в годах. RPR различается для каждой нефтяной вышки и каждого нефтедобывающего района. В нефтедобывающих регионах, которые также являются основными потребителями нефти, RPR ниже, чем в нефтедобывающих регионах с низким уровнем потребления.

    Согласно одному отраслевому отчету, в США RPR составляет около девяти лет. У богатой нефтью развивающейся страны Ирана с гораздо более низким уровнем потребления показатель RPR составляет более 80 лет.

    Невозможно узнать точный год пика добычи нефти. Некоторые геологи утверждают, что это уже прошло, в то время как другие утверждают, что технология добычи задержит пик добычи нефти на десятилетия. По оценкам многих геологов, пик добычи нефти может быть достигнут в течение 20 лет.

    Альтернативы нефти

    Отдельные лица, отрасли и организации все больше обеспокоены пиковыми ценами на нефть и экологическими последствиями добычи нефти.В некоторых областях разрабатываются альтернативы нефти, и правительства и организации поощряют граждан изменить свои привычки, чтобы мы не полагались так сильно на нефть.

    Биоасфальты, например, представляют собой асфальты, полученные из возобновляемых источников, таких как патока, сахар, кукуруза, картофельный крахмал или даже побочные продукты нефтяных процессов. Хотя они представляют собой нетоксичную альтернативу битуму, биоасфальты требуют огромных урожаев, что создает нагрузку на сельскохозяйственную промышленность.

    Водоросли - также потенциально огромный источник энергии.Масло водорослей (так называемое «зеленое сырье») можно превратить в биотопливо. Водоросли растут очень быстро и занимают лишь часть пространства, используемого другим сырьем для биотоплива. Около 38 849 квадратных километров (15 000 квадратных миль) водорослей - меньше половины площади американского штата Мэн - обеспечат достаточно биотоплива, чтобы полностью восполнить потребности США в нефти. Водоросли поглощают загрязнения, выделяют кислород и не требуют пресной воды.

    Швеция сделала своей приоритетной задачей радикальное сокращение своей зависимости от нефти и других видов ископаемого топлива к 2020 году.Эксперты в области сельского хозяйства, науки, промышленности, лесного хозяйства и энергетики объединились для разработки источников устойчивой энергии, включая геотермальные тепловые насосы, ветряные фермы, энергию волн и солнечную энергию, а также домашнее биотопливо для гибридных транспортных средств. Изменения в привычках общества, такие как увеличение количества общественного транспорта и видеоконференцсвязи для предприятий, также являются частью плана по сокращению использования нефти.

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

    Для водородных топливных элементов обычные материалы могут быть почти такими же хорошими, как дорогая платина

    Любой, кто купил ювелирные изделия, может подтвердить, что платина стоит дорого.Это сложно для потребителей, но также является серьезным препятствием для многообещающего источника электроэнергии для транспортных средств: водородного топливного элемента, который основан на платине.

    Теперь исследовательская группа под руководством Брюса Коула, профессора химической и биологической инженерии в Принстонском университете, открыла дверь для поиска гораздо более дешевых альтернатив. В статье, опубликованной 4 апреля в журнале Nature Communications, исследователи сообщили, что химическое соединение на основе гафния работает примерно на 60% так же эффективно, как материалы на основе платины, но примерно в пять раз дешевле.

    «Мы надеемся найти что-то более массовое и дешевое для катализирования реакций», - сказал Сяофан Ян, главный научный сотрудник HiT Nano Inc. и приглашенный сотрудник в Принстоне, который работает с Коэлом над проектом.

    Слева направо, исследовательская группа включала Брюса Коэля, профессора химической и биологической инженерии, и со-исследователей Сяофан Яна, приглашенного исследователя, Фан Чжао, постдокторанта, и Нан Яо, старшего научного сотрудника и директора отдела визуализации и обработки изображений. Аналитический центр Принстонского института материалов.

    Топливные элементы работают путем преобразования энергии, хранящейся в атомах водорода, непосредственно в электричество. НАСА уже давно использует топливные элементы для питания спутников и других космических миссий. Сегодня их начинают использовать для электромобилей и автобусов.

    Водород - самый простой и самый распространенный элемент не только на этой планете, но и во всей известной нам Вселенной.

    На самом базовом уровне топливные элементы производят электричество, расщепляя водород на два его компонента, протон и электрон.Протоны проходят через мембрану и соединяются с кислородом, образуя воду. Отрицательно заряженные электроны текут к положительно заряженному полюсу топливного элемента. Этот поток электронов - это ток, который генерирует топливный элемент, который может приводить в действие двигатели или другие электрические устройства. Это расщепление требует такого материала, как платина, чтобы катализировать реакцию.

    Катализаторы

    также используются в реакциях, которые создают газообразный водород, который служит топливом для топливного элемента. В наиболее желательном случае, независимом от ископаемого топлива, возобновляемая электрическая энергия может использоваться для расщепления молекул воды (двух атомов водорода и одного кислорода) в присутствии катализатора.В результате реакции вода расщепляется на кислород и водород. Чем эффективнее катализатор, тем меньше энергии требуется для расщепления воды.

    Некоторые усовершенствованные топливные элементы, называемые регенеративными топливными элементами, сочетают обе реакции. Но большинство современных топливных элементов полагаются на водород, создаваемый отдельными системами и продаваемый в качестве топлива.

    На данный момент лучшими катализаторами обеих реакций являются металлы платиновой группы. Исследователи не думают, что это изменится, потому что «платина почти идеальна», - сказал Коэль.С металлами платиновой группы электрохимические реакции по извлечению водорода протекают быстро и эффективно, к тому же металлы могут выдерживать жесткие кислотные условия, необходимые в настоящее время для таких реакций.

    Проблема, однако, в том, что платина редкая и дорогая. «Вы даже представить себе не можете, как заменить транспортную инфраструктуру топливными элементами на основе платины», - сказал Коэль. «Это слишком редко и слишком дорого для использования в таком масштабе».

    Для таких применений совершенство платины может не понадобиться.Исследователи обнаружили, что одним достаточно хорошим заменителем является оксигидроксид гафния, обработанный азотной плазмой (плазма - это ионизированный газ и состояние вещества, обнаруживаемое в флуоресцентных лампах и на солнце) для включения атомов азота в материал.

    Раньше многие материалы не использовались в электрохимии, потому что они не проводят ток. Однако исследователи обнаружили, что обработка оксида гафния азотной плазмой образует тонкую пленку материала, которая действует как высокоактивный катализатор, который также выживает в условиях сильной кислоты.

    Хотя эта пленка на основе гафния примерно на две трети эффективнее платины, гафний намного дешевле платины. Затем исследователи планируют испытать цирконий, который еще дешевле.

    Хотя они могут быть полезны в топливных элементах, Янг и Коэль считают, что наибольшие перспективы для таких материалов открываются в системах, в которых используется катализатор для электрохимического расщепления воды для производства водорода для использования в качестве топлива.

    «Будущая возобновляемая экономика во многом зависит от того, как мы сможем эффективно разделить воду для производства водорода», - сказал Ян.«Этот шаг очень важен».

    Но Янг ​​и Коэль подчеркивают, что их открытие не приведет к наплыву новых доступных технологий пока - или даже в ближайшем будущем. Сейчас процедура создания материала сложна и ограничивается лабораторией. Хотя они подтвердили характеристики фильма, всегда нужно учитывать инженерные решения, необходимые для создания его практически в больших масштабах. Напротив, это открытие открывает двери для дальнейшего изучения материалов, которые могут заменить платину.

    «Мы до сих пор не понимаем, почему этот конкретный материал такой особенный, но мы уверены в свойствах, которые мы измерили», - сказал Коэль. «Материал сложный, поэтому у нас много работы».

    Помимо Коэля и Янга, авторами статьи являются: со-ведущий автор Фан Чжао, научный сотрудник по физике из Принстона; Игуан Цзюй, профессор машиностроения и аэрокосмической техники в Принстоне; Кристофер Талли, профессор физики из Принстона; Рэйчел Селински, младший научный сотрудник, и Чжу Чен, бывшая аспирантка в области химической и биологической инженерии в Принстоне, которая сейчас работает научным сотрудником с докторской степенью в Северо-Западном университете; и Нан Яо и Яо-Вэнь Е, исследователи из Принстонского института науки и технологии материалов.

    Автор: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *