Kolväteförbränning

Kolväteförbränning är en kemisk reaktion där ett kolväte reagerar med syre för att skapa koldioxid, vatten och värme. Kolväten är molekyler som består av både väte och kol. De är mest kända för att vara den primära beståndsdelen i fossila bränslen, nämligen naturgas, petroleum och kol. Därför kallas fossila bränsleresurser ofta för kolväteresurser. Energi utvinns ur fossila bränslen genom förbränning (förbränning) av bränslet. Även om det finns föroreningar i fossila bränslen är förbränning av kolväten den primära processen vid förbränning av fossila bränslen. Ett exempel på kolväteförbränning illustreras i figur 1. Se simulering längst ner på sidan för fler exempel.

Figur 1. Metan som kombineras med 2 syre för att bilda koldioxid, vatten och värme.

Beskrivning

Oavsett typ av kolväte ger förbränning med syre 3 produkter: koldioxid, vatten och värme, vilket visas i den allmänna reaktionen nedan. Den energi som krävs för att bryta bindningarna i kolvätemolekylerna är betydligt mindre än den energi som frigörs vid bildandet av bindningarna i CO2- och H2O-molekylerna. Därför frigörs betydande mängder värmeenergi (värme) i processen. Denna värmeenergi kan användas direkt (t.ex. för att värma upp ett hem) eller omvandlas till mekanisk energi med hjälp av en värmemotor. Detta är dock föremål för effektivitetsförluster, vilket resulterar i nödvändiga betydande energiförluster (som spillvärme) som regleras av termodynamikens andra lag. Den användbara mekaniska energi som blir resultatet kommer att vara mycket mindre än den ursprungliga värmeenergin från förbränningen av kolväten.

Allmän reaktionsekvation:

• avser antalet kolatomer i kolväte
• avser antalet väteatomer i kolväte
• avser antalet syreatomer som krävs i kolväteförbränningsreaktionen

Kolväteförbränning och fossila bränslen

Notera att koldioxid alltid bildas vid kolväteförbränning; det spelar ingen roll vilken typ av kolvätemolekyl det är. Produktionen av CO2 och H2O är faktiskt hur användbar energi erhålls från fossila bränslen. Därför är det viktigt att skilja mellan koldioxid och andra ”avfallsprodukter” som uppstår från föroreningar i bränslet, t.ex. svavel- och kväveföreningar. Avfallsprodukter som uppstår från föroreningar kan elimineras med rätt teknik; koldioxid kan inte elimineras om inte de fossila bränslena inte förbränns (används) från början.

Inte alla fossila bränslen har samma sammansättning. Naturgas består till över 90 % av metan (CH4) som är den minsta kolvätemolekylen. Olja tenderar att bestå av mellanstora molekyler, även om sammansättningen varierar kraftigt från en råoljeklass till en annan. I allmänhet gäller att ju tätare oljan är, desto längre är kolkedjorna i molekylerna. Slutligen innehåller kol de största och mest komplexa kolvätemolekylerna.

Då olika kolväten har olika förhållande mellan väte och kol producerar de olika förhållande mellan vatten och koldioxid. I allmänhet gäller att ju längre och mer komplex molekylen är, desto större är förhållandet mellan kol och väte. Av denna anledning ger förbränning av lika stora mängder av olika kolväten olika mängder koldioxid, beroende på förhållandet mellan kol och väte i molekylerna av varje kolväte. Eftersom kol innehåller de längsta och mest komplexa kolvätemolekylerna släpper förbränning av kol ut mer koldioxid än förbränning av samma massa olja eller naturgas. Detta förändrar också energitätheten hos vart och ett av dessa bränslen.

Koldioxidutsläpp

Nedan visas ett diagram över den koldioxid som släpps ut vid produktion av 293,1 kWh (1 000 000 BTU) energi från olika kolvätebränslen.

Förbränningsanimation

Välj ett bränsle från rullgardinsmenyn för att se den nettoreaktion som sker vid förbränning.

För ytterligare läsning

För ytterligare information se de relaterade sidorna nedan:

• Fossilt bränsle
• Primär energi
• Kolresurs
• Kol
• Oil
• Naturgas
• En slumpmässig sida