Как сделать водород: Чистый водород из природного газа

Как сделать водородную воду в домашних условиях

Если рассматривать различные способы улучшения питьевой воды, то одним из самых полезных среди них можно считать насыщение воды молекулярным водородом. При этом жидкость получает ряд уникальных свойств:

• антиоксидантная активность;
• оптимальный для организма показатель pH;
• нормализация ОВП (Redox-потенциала).

Учитывая такие полезные характеристики питьевой жидкости с повышенным содержанием Н2, часто возникает вопрос – как сделать водородную воду в домашних условиях? До недавнего времени широкому кругу людей на бытовом уровне были доступны только дорогостоящие электролитические установки, сложные в управлении. Они достаточно небезопасны и требуют больших затрат на электроэнергию. Кроме того, водородную воду дома можно получить за счет химической воды реакции с активными металлами. Такая технология тоже считается небезопасной, требует большой аккуратности и знаний.

Генераторы для получения водородной воды

Современная альтернатива упомянутым способам производства водородной воды – компактные устройства с уникальной технологией выработки молекулярного водорода. В отличие от обычного неконтролируемого электролиза под высоким напряжением, реакция в таких генераторах проходит в особой мембране. Она изготовлена из электропроводящего полимера. Во время электрохимической реакции она не выделяет побочных продуктов разложения и не загрязняет жидкость. Это значит, что водородную воду можно будет сразу пить и не подвергать ее дополнительной фильтрации.

Также в качестве устройства для получения воды, насыщенной водородом, можно рассматривать бутылки-ионизаторы. В их фильтр-блоке содержатся магниевые и керамические шарики, способствующие образованию молекул водорода. Они могут очищать и улучшать качество воды, ощелачивая ее и уменьшая в ней количество свободных радикалов. При этом бутылки-ионизаторы не требуют электропитания или подзарядки аккумулятора и полностью автономны.

Водородная вода в домашних условиях из генератора

При использовании такого способа насыщения жидкости молекулами h3, не нужно заниматься длительными расчетами и подготовкой оборудования. Генератор работает автономно от встроенного аккумулятора, при включении ему не нужны внешние источники питания. Такое устройство позволяет безопасно приготовить водородную воду дома за несколько минут. По своим характеристикам она не будет отличаться от той, которую обработали в дорогостоящих установках для насыщения h3.

Узнайте больше о получении водородной воды дома – обращайтесь к представителям интернет-магазина Кулмарт по телефонам +7 (495) 951-34-22 или +7 (495) 504-61-81.

О нас — Enapter

Enapter разрабатывает и производит высокоэффективные генераторы водорода. Ключевая технология электролиза основана на уникальной и запатентованной анионообменной мембране (AEM). Наша цель состоит в том, чтобы создать эффективные технологии, способные заменить ископаемые виды топлива экологически чистым водородом, сделав его доступным. 

  

Все началось с компании ACTA Spa, которая была основана в 2004 году и специализировалась на исследованиях и разработке топливных элементов и электролизе AEM. Спустя более 10 лет успешной работы, они представили первый электролизер в 2012 году. Некоторые из этих прототипов отправились в Таиланд, где Себастьян-Юстус Шмидт разработал проект микросети для всемирно известного дома Phi Suea House. Phi Suea House стал первым в мире жилым комплексом, который полностью обеспечивается энергией от солнечных батарей и сохраняет избыточную в виде водорода. Эта всемирная демонстрация водородного накопителя в жилых домах привлекла широкое внимание общественности, и в 2017 году Себастьян основал Enapter, поглотив ACTA Spa и  получив проверенную ключевую технологию, патенты и команду по электрохимии. С момента образования компания достигла высоких результатов в развитии команды, продукта и индустрии.  Enapter стал одним из передовых производителей электролизеров, производящих «зеленый» водород.  

  

Сегодня AEM электролизер — это стандартизированная, масштабируемая и гибкая система, которая позволяет производить водород «на месте». Благодаря инновационному программному обеспечению для управления энергосистемой, электролизер легко интегрировать с другими устройствами, а также управлять удаленно. Электролизер AEM можно смело назвать усовершенствованием технологии PEM. 

Имея тот же принцип, в электролизере AEM используется полупроницаемая мембрана, но для прохождения анионов. Результатом являются гибкость, быстрое время отклика, большая плотность тока и максимально чистый водород. Так как работа не ведется в сильно коррозийной среде, нет потребности в дорогостоящих катализаторах на основе благородных металлов (иридий или платина) или большом количестве титана. Такие уникальные преимущества позволяют позиционировать электролизер на рынке, как доступное бытовое устройство . Наша технология позволяет частным лицам и предприятиям использовать экологически чистый водород повсеместно. Мы планируем массово производить AEM электролизер, снижая стоимость “зеленого” водорода и делая его доступным; аналогично темпам снижения затрат, которые мы наблюдали в полупроводниковой промышленности и солнечной энергетике.  

  

Офисы компании расположены в Европе и Азии, позволяя компании динамично развивать бизнес по всему миру. Электролизеры Enapter уже функционируют более чем в 33 странах, что коренным образом меняет способы использования энергии в транспортном, жилом и промышленном секторах. Мы получили признание за вклад в развитие отрасли, завоевав множество наград и получив «Знак отличия Комиссии ЕС». 

Завершились испытания первого в России электролизного генератора сверхчистого водорода

Источник: sdelanounas.ru

Электролизный генератор сверхчистого водорода, разработанный в компании «Поликом». Источник: «Поликом»

Установка производительностью шесть кубометров в час, которую разработали специалисты компании «Поликом», уже готова к серийному производству. Интернет-журнал об инновациях в России «Стимул» рассказывает об особенностях используемой в ней технологии и перспективах применения установки. Установку проектировали и создавали специально для водородной заправочной станции центра компетенций Национальной технологической инициативы «Новые и мобильные источники энергии» при Институте проблем химической физики (ИПХФ) РАН в Черноголовке.

«Конструкция оказалась настолько удачной, что уже в этом году мы планируем приступить к серийному производству таких установок, — рассказал «Стимулу» генеральный директор ООО «Поликом» Евгений Волков. — Для этого у нас в Черноголовке есть собственные производственные мощности. Наши генераторы водорода будут строиться на принципе универсальной платформы. Это означает, что одна и та же основа может быть использована для построения оборудования производительностью от двух до пятнадцати кубометров в час в зависимости от потребностей заказчика. Кроме того, такой принцип позволяет проводить апгрейд с увеличением производительности прямо на предприятии заказчика».

Помимо применения в альтернативной энергетике такие установки востребованы в традиционных сферах. Например, водород используется на электростанциях для охлаждения мощных электрогенераторов, его применяют в металлургии для получения сверхчистых металлов, в производстве полупроводников, стекольной и пищевой промышленности.

«Важно отметить, что созданный нами генератор водорода — это не лабораторный образец, а полноценная установка, которую можно смело размещать на предприятии потребителя, — говорит Евгений Волков. — Конструкция полностью отработана, подобраны качественные и надежные комплектующие, проведены испытания в различных режимах. На это как раз и уходит основное количество времени. От лабораторного образца, собранного „на коленке“, до полноценного „взрослого“ оборудования путь долгий. Основная сложность состоит в том, чтобы установка была достаточно простой для обеспечения надежности и ремонтопригодности, но при этом обладала всем необходимым функционалом. Например, система безопасности нашего оборудования, которая стоит на страже не только самого „железа“, но и здоровья и жизни людей, должна работать безотказно и предотвращать последствия более трех десятков вероятных нештатных ситуаций».

ВМЕСТО АГРЕССИВНОЙ ЩЕЛОЧИ — ВОДА

Принцип работы любого генератора водорода на основе электролиза заключается в том, что вода расщепляется под действием электрического тока на водород и кислород. Водород является продуктом, а кислород, как правило, выбрасывается в атмосферу. Разработанные в компании «Поликом» генераторы водорода построены на принципе электролиза на протонообменных мембранах. Его еще называют бесщелочным электролизом, или PEM-электролизом — от словосочетания Proton Exchange Membrane (протонообменная мембрана). Сейчас это наиболее современная технология электролиза.

В отличие от устаревших щелочных электролизеров в таком оборудовании в качестве электролита вместо раствора агрессивной щелочи используется протонообменная мембрана. Она представляет собой прочную пленку, способную пропускать протоны — ядра атомов водорода. Вместо разогретого раствора щелочи высокой концентрации в системе циркулирует только чистая вода. Благодаря этому такой электролизер более долговечен, поскольку в нем нет коррозии компонентов системы — клапанов, датчиков, трубопроводов. Если потребуется ремонт, воду можно просто слить и проводить работы без риска химического ожога.

«Водород, получаемый на наших электролизерах, является сверхчистым не только из-за отсутствия в нем примесей щелочи, — поясняет Евгений Волков. — Благодаря особенности конструкции достигается так называемое дифференциальное давление, то есть давление водорода высокое, а кислорода — низкое. Это позволяет избежать примесей кислорода в водороде прямо в процессе его получения и избавиться от необходимости устанавливать систему доочистки водорода от кислорода, что значительно упрощает конструкцию».

Фактически единственная примесь в водороде, получаемом на оборудовании компании «Поликом», — это пары воды, и то они содержатся в нем в микроколичествах. При этом такая чистота получается исключительно за счет удачно примененных технологических решений и не требует дополнительных энергозатрат.

Технология бесщелочного электролиза широко известна за рубежом и последние пятнадцать-двадцать лет активно развивается. Как правило, потребители, перешедшие на такое оборудование, уже не возвращаются к щелочным электролизерам. Существует несколько западных компаний с опытом производства и поставок таких установок на различные предприятия.

«Мы хорошо знакомы с продукцией практически всех производителей, присутствующих на мировом рынке, — говорит Евгений Волков. — Отмечу, что с технической точки зрения наше оборудование не уступает им ни по одному параметру, а ремонтопригодность и локализованное производство является значительным дополнительным плюсом».

СОЗДАТЬ СИСТЕМУ ЗАПРАВОК

Центр компетенций НТИ при ИПХФ РАН в Черноголовке организован для реализации разработок по сквозной технологии создания новых и портативных источников энергии. Руководитель ЦК НТИ, один из ведущих специалистов в области водородных технологий Юрий Добровольский, уже рассказывал «Стимулу» о перспективах водородной отрасли в России и мире. ЦК НТИ работает сразу по нескольким направлениям водородной энергетики, в том числе по созданию специализированных установок для получения водорода из воды с помощью электричества.

«В начале прошлого года мы с помощью наших немецких коллег спроектировали и установили модуль для заправки водородом. На Западе это еще малосерийное, но полноценное производство, и начинать делать подобный продукт с нуля здесь долго, дорого и бессмысленно. Этот заправочный модуль содержит стандартные части, которые оказалось легче купить, нежели разрабатывать с нуля. Кроме того, у нас нет опыта создания водородных заправок, и нам было интересно посмотреть, как это сделают по нашему техническому заданию германские коллеги. Кстати, выяснилось, что это очень близко к тому, как мы себе представляли. И, поскольку сроки изготовления нам тоже были очень важны (в тот момент мы уже тратили огромное время на заправку нашей техники), мы решили поручить работу специалистам», — пояснил в беседе со «Стимулом» Юрий Добровольский.

Модуль состоит из системы компримирования водорода (сжатия с помощью компрессора) и заправочного блока с пистолетом для непосредственной подачи. Пока эта система работает на сжатом водороде, который покупается отдельно. По словам Евгения Волкова, сейчас работают над тем, чтобы совместить электролизер компании «Поликом» и модуль заправочной станции. Когда эти работы будут завершены, заправка сможет работать полностью автономно. При этом останется возможность также подключать баллоны в качестве резерва.

«Приобретение этого модуля помогло нам организовать быструю заправку наших собственных изделий, которые мы делаем в центре компетенций, — рассказал Юрий Добровольский. — Но мы также планируем заправлять с помощью этой системы и других потребителей. Например, водоробусы наших партнеров, которые должны вскоре прибыть в Москву. Кроме того, появляются собственные разработки и во многих организациях, занимающихся транспортом, таких как КамАЗ и НАМИ. Мобильная заправочная станция для их нужд уже готова».

Испытания заправки с электролизным модулем будут проходить на разных видах транспорта — беспилотниках, водородных автобусах, грузовиках и легковых автомобилях, в том числе на беспилотной транспортной платформе, водородный топливный элемент для которой также создан в центре компетенций.

ЧЕРНОГОЛОВКА КАК ВОДОРОДНАЯ СТОЛИЦА РОССИИ

Водородная инфраструктура для нашей страны — значимый элемент национальной программы развития водородной энергетики. В планах специалистов из Черноголовки — перевести коммунальное хозяйство и транспорт города на водород. Именно отсюда начнется «водородный» путь развития. «Я убежден, что мы выбрали правильное направление. Когда сорок лет назад я только начал заниматься водородной энергетикой, я столкнулся с недопониманием и недоверием к этой сфере, — говорит Борис Тарасов, заведующий лабораторией материалов для водородного аккумулирования энергии ИПХФ. — А сегодня уже разработана государственная политика в этой области. Уверен, что в рамках поддержанной государством программы научная молодежь приложит все свое умение и задор для стремительного, целеустремленного и продуктивного развития водородной энергетики».

В ЦК НТИ надеются, что эта станция станет первым элементом будущей программы «Водородная Россия — 2050» и на ней будет отрабатываться создание водородной инфраструктуры. Разработчики планируют, что такие заправки будут получать водород не только от электролизных модулей, но и используя природный газ и возобновляемые источники энергии. А Черноголовку хотят сделать пилотным городом для отработки водородных технологий в городском коммунальном хозяйстве.

«Почему именно Черноголовка? Это наукоград, где в основном живут люди с соответствующей высокой квалификацией, которые в состоянии и оценить, и помочь с продвижением подобной инициативы, — говорит Юрий Добровольский. — Кроме того, здесь собраны очень квалифицированные научные коллективы и расположен центр компетенций, то есть сложилось отличное профессиональное сообщество, необходимое для отработки водородных технологий. В Черноголовке молодой и очень позитивный мэр, который настроен на развитие города именно как наукограда с такими высокоинтеллектуальными технологиями, как водородные. И он готов их внедрять».

У Черноголовки очень удобное географическое положение: город не слишком удален от Москвы и находится недалеко от трассы Москва — Казань. Но при этом наукоград небольшой, компактный, в нем чуть более 20 тысяч жителей, и результаты внедрения новых технологий здесь будут заметны сразу — и в коммунальном хозяйстве, и на транспорте, и в таких уникальных вещах, как получение «зеленой» энергии из водорода или ВИЭ.

Переход на водород – Наука – Коммерсантъ

Водород — это самое энергоемкое и легкое вещество из всех видов топлива. Его производство не относится к инновациям — он производился миллионами тонн еще в советские времена, когда его использовали для производства аммиака для получения азотных удобрений.

Водород и сегодня используют для производства удобрений, повышения качества бензина, улучшения свойств стали, а также в пищевой промышленности для производства маргарина и твердых кондитерских жиров методом гидрогенизации растительных масел. Без него не обходятся все процессы гидроочистки, гидрообессеривания, гидрокрекинга, регенерации катализаторов. Его также широко применяют для охлаждения генераторов на электростанциях.

С тех пор как появилась перспектива перехода на водородную энергетику с углеводородной, потребность в водороде увеличилась на порядки. Сегодня эта перспектива стала реальностью, поскольку примерно десять лет назад была решена одна из основных проблем с его хранением для дальнейшего использования в качестве автомобильного топлива. Вместо тяжелых, дорогих и небезопасных стальных баллонов для сжатого под высоким давлением водорода стали применять легкие композитные емкости из углепластика, которые прекрасно помещаются в легковых автомобилях. Кроме того, стало возможным получать водород прямо по месту употребления. Появление таких технологий зажгло для водородной энергетики зеленый свет.

Около 20 лет назад во всем мире начали появляться автомобили на водороде, и бывшие выставочные центры пилотных моделей превратились в салоны-магазины серийных образцов. Количество автомобилей на водородном топливе сегодня исчисляется тысячами. Их стоимость составляет около $50–60 тыс. Серийные автомобили на водороде есть у Toyota, Hyundai, Honda. Предсерийные образцы тестируют Audi, Mercedes, BMW, Mazda, Ford и ряд других производителей. Все технические препятствия, столько десятилетий казавшиеся непреодолимыми, пройдены за считаные годы, и теперь вопрос только в экономической целесообразности для массового потребителя. В России такой автомобиль приобрел себе житель Красноярска, но в связи с отсутствием заправок в своем городе перевез машину в Москву и получает топливо в одном из научных институтов.

Как получить водород?

Для развития водородной энергетики нужно будет на государственном уровне решить вопрос, в каком виде доставлять водород к месту его получения. Дело в том, что водород содержится в очень многих видах ископаемых топлив.

«Наиболее дешевый водород получается методом паровой конверсии метана,— рассказывает заведующий отделом гетерогенного катализа Института катализа СО РАН Павел Снытников.— Другой способ — из аммиака. Для его транспортировки, как и для природного газа, в нашей стране даже существует трубопровод, так как аммиак сжижается всего при давлении 8,5 атмосферы. Третье решение — перевозка будущего водорода в виде метанола. В Китае метанол используют как автомобильное топливо. Но в России против метанола почему-то предубеждение, по-видимому, в связи с тем, что с давних пор у нас простой народ пил все, что горело, в том числе и метанол, и люди лишались зрения».

А вот получать его лучше всего там же, где будут потреблять, чтобы уйти от проблем транспортировки чистого водорода. Чтобы использовать водород, например, как автомобильное топливо, нужно закачать его в баллоны под давлением 700 атмосфер. Правда, на сжатие нужна дополнительная энергия. Не меньше энергии требуется на сжижение водорода, так что один из подходящих способов его транспортировки — это перевозка в химически связанном состоянии, например в виде метана, из которого водород должен производиться там же, где будет использоваться. То есть до заправки везут метан, а уже на самой заправке устанавливается небольшое производство, например, конвертер метана в водород. Но этот способ не очень хорош для экологии, поскольку на небольших производствах сложно обеспечить качественную очистку выбросов. Зато экономически он себя вполне оправдывает. Опыт Японии, Кореи и ряда других стран показал, что километр пробега на водороде выходит не дороже бензина. 4 кг водорода, закачанного в баллон, хватает примерно на 800 км пути обычного седана.

Получать водород можно практически из любого углеводородного топлива: из бензина, дизельного топлива или пропан-бутановых смесей. В Институте катализа им. Г. К. Борескова СО РАН ведется работа по гранту РНФ по тематике получения водорода из дизельного топлива. Также разрабатываются методы получения водорода даже из органических носителей, например из бор-гидридов. Главные задачи на будущее развитие водородной энергетики — это не только получение водорода, но и его хранение. Жидкий водород можно хранить только при низких температурах, поэтому его использовали только в критически важных областях, например, как ракетное топливо.

Если отвлечься от автомобилей и обратить внимание на энергообеспечение более крупных стационарных объектов, например жилых или промышленных комплексов, то вся идеология водородной энергетики строится на ее связке с другими источниками энергии. Например, с возобновляемыми — гидро-, ветряными, солнечными электростанциями или с крупными атомными электростанциями. Производство такой энергии идет в одном режиме, а тратится потребителями она в другом, поэтому, когда есть излишки энергии, ее можно тратить на получение водорода даже из обычной воды методом электролиза.

Голубая мечта о зеленом водороде

Электролиз — это способ получения водорода из воды, который, к сожалению, требует больших энергозатрат, поэтому он оправдан только в тех случаях, когда вырабатываемую энергию необходимо запасти, пусть даже и с невысоким КПД. Лучше всего использовать для этого источники, где постоянно возникают достаточно большие излишки энергии. Емкости аккумуляторов для ее сохранения не хватает, кроме того, аккумуляторы быстро разряжаются, а полученный методом электролиза водород — это гарантированный запас энергии, можно сказать, воплощение мечты о чистой энергии, так называемом зеленом водороде. К сожалению, пока всего 2% общего объема водорода в мире производится методом электролиза. 75% водорода получают из природного газа и 25% — сжиганием угля. Цены топлива, полученного по этим технологиям, также несопоставимы: $1,7 за 1 кг водорода из природного газа и $5–10 за водород, полученный электролизом. Впрочем, стоимость зависит от источника энергии. Например, от энергии АЭС зеленый водород вдвое дешевле ($3–5), чем от возобновляемых источников энергии.

Основные организации в России, заинтересованные в получении водорода — это компании «Росатом» и «Газпром». Атомные электростанции нуждаются в сохранении избытка энергии в виде водорода и дальнейшего его использования. А добывающая компания хочет перерабатывать природный газ в водород, имея соответствующие установки непосредственно в местах использования, например на автомобильных заправках. Для решения проблемы транспортировки водорода можно переводить его в спирты — метанол, диметиловый эфир, чтобы получать из них водород, что называется, «по требованию» для дальнейшего использования на энергоустановках. Это химия получения водородсодержащих компонентов, и она достаточно хорошо освоена.

Как перестать сжигать топливо

Вообще, заявления о том, что водород — это экологически чистое топливо, не совсем справедливы. Из школьного курса химии мы помним, что после сжигания водорода получается вода. Но горит-то он в воздухе, где высокое содержание азота, и в результате реакции кислорода и азота при высоких температурах мы получаем те же токсичные оксиды азота, что и при сжигании бензина, только в меньшем объеме. Собственно, водород здесь ни при чем: любое высокотемпературное горение вызывает в воздухе реакцию взаимодействия кислорода и азота с образованием оксидов. По этой причине получать электричество с помощью сжигания любого топлива — это не самый экологичный способ. А тем более углеводородного, которое сгорает с выделением выбросов углекислого газа в атмосферу. Чтобы решить проблемы с выбросами в атмосферу, нужно прекратить сжигать топливо и снизить градус его потребления до комнатной температуры. В этом могут помочь топливные элементы.

Применение водорода в топливных элементах является самым экологичным. Разные топливные элементы используют водород при разных температурах и могут быть более или менее привередливы к его чистоте. Низкотемпературные топливные элементы работают на чистом водороде, а высокотемпературные вполне удовлетворяются синтез-газом. Топливный элемент — это электрохимическое устройство, которое преобразует химическую энергию водорода в электрическую (процесс, обратный электролизу) с достаточно высоким КПД. Институт катализа СО РАН сотрудничает с российскими производителями топливных элементов — ГК «ИнЭнерджи» и Институтом проблем химической физики РАН, где были разработаны и созданы сверхлегкие топливные элементы для беспилотных летательных аппаратов. В настоящее время там ведутся разработки более крупных топливных элементов для автомобильных передвижных платформ. Рынок топливных элементов еще только формируется, поскольку область их применения постоянно растет. Появляются новые возможности в разработке — осваивается новый экономический сектор. Вопросы могут быть самые разные — например, обеспечение дальних трасс или камер видеонаблюдения источниками связи или возможность установки автономных вышек сотовой связи. Источники водородной энергии всегда работают как тандем «топливный элемент на водороде плюс аккумулятор». Аккумулятор способен сглаживать пиковые нагрузки, а топливный элемент обеспечивает длительную выработку электроэнергии.

Сегодня в мире на топливных элементах работают тысячи небольших энергоустановок. В США, Японии и некоторых странах Европы они уже около 30 лет снабжают водородной энергией небольшие частные поселки, большие и удаленные от города супермаркеты или промышленные объекты. В отличие от дизель-генераторов это намного более бесшумные системы, так что их широко используют как запасные источники энергии в случае сбоев в работе основного источника энергообеспечения.

Сколько стоит чистый воздух

В качестве грантового финансирования на развитие индустрии водородной энергетики некоторые страны ЕС ежегодно выделяют сотни миллионов евро, США — сотни миллионов долларов. Совокупные вложения Европы и США в эту отрасль исчисляются миллиардами. Сейчас многие компании во всем мире делают попытки использовать источники энергии на топливных элементах в самых разных областях. В ближайшие десятилетия может измениться сама концепция человеческого энергопотребления.

В России развитие топливных элементов исторически связано с космическими программами в середине ХХ века. Щелочные топливные элементы использовались во многих космических проектах, где требовались автономные энергоустановки.

В 2020 году правительство России утвердило энергетическую стратегию Российской Федерации на период до 2035 года и ключевые меры развития водородной энергетики. В этом же году был создан консорциум по водородной энергетике, куда вошли ведущие научные институты: Томский политехнический университет, Институт катализа СО РАН, Институт проблем химической физики РАН, Институт нефтехимического синтеза РАН, Самарский государственный технический университет и Сахалинский государственный университет. В программе развития водородной энергетики РФ намечено создание водородных кластеров и пилотных проектов по производству и экспорту водорода. Планируется развитие первых коммерческих проектов производства водорода. Сегодня в РФ появляются отдельные пилотные проекты с использованием водородной энергетики, но до массового внедрения пока не дошло: скорее производители демонстрируют свою готовность к реализации подобных проектов в случае выделения финансирования со стороны, например, госкорпораций. Так, в конце 2019 года в Санкт-Петербурге был запущен трамвай на водородном топливе, а ОАО «Газпром» и ОАО «РЖД» в качестве пилотного проекта обсуждают возможность запуска поезда на Сахалине на топливных водородных элементах.

Мария Роговая

Россия запланировала зарабатывать на экспорте водорода до $100 млрд в год :: Бизнес :: РБК

Как нарастить экспорт водорода

В России будут развивать технологии производства как «зеленого», так и «голубого» водорода, заявлял глава Минпромторга Денис Мантуров 13 апреля на конференции Ассоциации европейского бизнеса. По его словам, водород будет использоваться для нужд автотранспорта наряду с другими видами газомоторного топлива (сжиженный и компримированный, или сжатый, природный газ).

Читайте на РБК Pro

Сейчас в России нет промышленных проектов по производству «зеленого» водорода, говорил РБК глава столичного дептранса Максим Ликсутов. «Росатом» производит в год 4,2 тыс. т «желтого» низкоуглеродного водорода, уточняет доцент базовой кафедры возобновляемых источников энергии Российского государственного университета нефти и газа им. Губкина Владислав Карасевич. По его данным, российская нефтяная, атомная и аграрная промышленность производит около 3 млн т «серого» водорода в год для собственных нужд. Ежегодный же экспорт и импорт — это лишь 5 т, добавляет он.

По оценкам Международного энергетического агентства, стоимость производства «зеленого» водорода составляет от $2 до $7 за килограмм, «синего» — $1,6 за 1 кг. Именно высокая себестоимость служит причиной ограничения спроса на экологически чистый водород. Минэнерго ожидает, что благодаря развитию и удешевлению технологий ВИЭ и атомной энергии стоимость производства водорода в России методом электролиза воды, пиролиза или паровой конверсии метана упадет на 30%. Даже сейчас методом электролиза воды его выгоднее производить в России ($4 за килограмм), чем в Азии, где это стоит $7–8 за килограмм, указано в проекте Концепции развития водородной энергетики.

Концепция предусматривает, что уже к 2024 году экспорт экологически чистого водорода из России вырастет до 200 тыс. — 1 млн т, принося производителям доходы в размере от $0,6 млрд до $3,3 млрд, а к 2035 году поставки достигнут 2–7 млн т с $7,8–21,1 млрд доходов. К 2050 году в зависимости от сценария доходы могут вырасти до $23,6–100,2 млрд в год, прогнозируется в документе.

Россия нацелена занять 20% мирового рынка водорода к 2030 году, говорил замглавы Минэнерго Павел Сорокин на коллегии министерства 12 апреля. «Мы считаем, что это (экспорт из России «зеленого» водорода. — РБК) в 2035 году может быть от 1 млн до 2 млн т в «низком» сценарии, до 7 млн т — при более активном бурном развитии [спроса на водород в мире]», — сказал он.

KPMG оценила ущерб для России от введения углеродного налога в ЕС

По данным Минэнерго, спрос на экологически чистый водород может существенно вырасти из-за планов Евросоюза к 2050 году достичь полной углеродной нейтральности (равенства вредных выбросов, выделяемых в атмосферу и извлекаемых оттуда). Частью «зеленых» инициатив ЕС является введение трансграничного углеродного налога — пошлины на импортируемые товары с большим углеродным следом. Этот налог может обойтись российским экспортерам от €33 млрд до €50,6 млрд до 2030 года, оценивали эксперты KPMG.

Кто планирует производить экологичный водород в России

Для достижения амбициозных целей в области производства и экспорта экологичных типов водорода Минэнерго к 2024 году предлагает создать четыре кластера по географическому принципу — Северо-Западный, Восточный, Арктический и Южный. Ведомство считает необходимым предоставить производителям меры господдержки: от специальных инвестконтрактов и возмещения части затрат на производство высокотехнологичной продукции до возмещения части затрат на купонный доход по «зеленым» облигациям, средства от продажи которых пойдут на финансирование таких проектов.

Для выполнения целей, указанных в проекте Концепции развития водородной энергетики, необходимо уже сейчас значительно активизировать работу по созданию мощностей для производства водорода, ориентированных на экспорт, а также договориться с заинтересованными потребителями и определить возможные варианты его транспортировки, замечает Карасевич.

«Росатом» к лету 2021 года рассчитывает представить результаты технико-экономического обоснования пилотного проекта поставок в Японию водорода, произведенного методом электролиза, сообщил 26 марта вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса «Русатом Оверсиз» Антон Москвин, выступая на вебинаре «Водородная стратегия и ключевые тренды энергоперехода». В феврале «Росатом» сообщал, что способен обеспечить до 40% спроса Японии на водород до конца ближайшего десятилетия. В качестве приоритетного сценария экспортного японского проекта рассматривается организация производства сжиженного водорода на территории Сахалинской области и поставок его по морю в Японию. Кроме того, компания планирует в тестовом режиме запустить поезда на водороде на Сахалине.

Замглавы правления «Газпрома» Олег Аксютин в конце марта говорил, что компания планирует экспортировать водород в страны Азии. «Особый интерес представляет возможность производства водорода на территории Дальнего Востока методом парового риформинга метана с обеспечением улавливания и захоронения диоксида углерода («синий» водород. — РБК) и последующим экспортом водорода в страны-потребители (Япония, Южная Корея, Китай)», — отмечал он, не уточняя сроков начала экспорта.

Крупнейший в России производитель сжиженного природного газа НОВАТЭК вместе со своим французским партнером Total прорабатывает проект улавливания CO₂ на Ямале и создания производств водорода для собственных нужд и на продажу, указывал начальник управления по связям с инвесторами компании Александр Назаров на конференции Московской школы управления «Сколково». Тогда же президент BP Russia Дэвид Кэмпбелл сказал, что британский мейджор заинтересован в сотрудничестве с российскими компаниями в проектах по производству водорода и развития технологии улавливания и хранения СО₂. Сама компания собирается построить завод по производству «голубого» водорода в Великобритании.

РБК направил запросы в пресс-службы «Росатома», «Газпрома» и НОВАТЭКа по поводу их участия в разработке Концепции развития водородной энергетики и планов по производству и экспорту водорода до 2050 года.

Водород для транспорта

В конце 2020 года президент Владимир Путин дал поручение правительству создать городской автобус на водородном топливе. «Нужно обязательно <…> к 2023 году сделать городской автобус на водородном носителе», — заявил он во время совещания с премьером Михаилом Мишустиным. Власти Москвы в ближайшие 30 лет намерены ввести в действие водородные автобусы в рамках стратегии развития сети экологически чистого транспорта, говорится в колонке главы столичного дептранса Максима Ликсутова для РБК. Он мотивировал это необходимостью снижения выбросов парниковых газов в рамках Парижского соглашения по климату и планами Москвы по замене парка дизельных автобусов.

«Голубой» водород может быть хуже газа и угля

В последнее время много говорят о «голубом» водороде как альтернативном источнике энергии, который может спасти планету от парниковых газов. Правительство России 9 августа утвердило концепцию развития водородной энергетики. Но американские ученые из Корнельского и Стэнфордского университетов подсчитали, что производство «голубого» водорода может нанести больший вред климату, чем сжигание ископаемых видов топлива.

Согласно новому исследованию, опубликованному в издании Energy Science & Engineering, выбросы парниковых газов при производстве «голубого» водорода более чем на 20% больше, чем при сжигании природного газа или угля для производства тепла и примерно на 60% больше, чем при сжигании дизельного топлива для обогрева.

Авторы нового исследования – экологи Роберт Ховарт (Robert Howarth) из Корнельского университета и Марк Якобсон (Mark Z. Jacobson) из Стэнфордского университета.

Поясним, водородная энергетика основана на сжигании водорода для получения тепловой и электрической энергии. Водород для этого нужно каким-то способом произвести. В зависимости от способа производства это топливо и маркируют цветами.

Так «зеленым» называют водород, который можно получить в ходе электролиза (разложения) воды. Он считается самым чистым, но и самым дорогим, поскольку для его производства нужно много электроэнергии, которую тоже надо ещё как-то получить. Объективно самыми чистыми источниками энергии являются вода, ветер, Солнце и атом.

«Серым» и «голубым» считается водород, который производят из природного газа путем его паровой конверсии – сложного химического процесса. При паровой конверсии метана в водород получается два конечных продукта: чистый водород и двуокись углерода (углекислый газ). Последний является парниковым газом.

Напомним, что парниковыми называют газы, которые, оказываясь в атмосфере, создают своего рода плёнку, от которой инфракрасные лучи отражаются к поверхности Земли, а не в космос. Инфракрасное излучение приводит к нагреву всего, что находится под атмосферой. Получается, что газы образуют своего рода парник размером с планету.

Если углекислый газ при паровой конверсии выходит прямо в атмосферу, полученный при этом водород называют «серым». Если углекислый газ при паровой конверсии улавливают и не дают попасть в атмосферу, то полученный таким способом водород называют «голубым».

Согласно расчетам американских исследователей, процесс производства «голубого» водорода в промышленных масштабах требует большого количества энергии, то есть сжигания больших объемов природного газа.

«В прошлом не предпринималось никаких усилий для улавливания побочного продукта «серого» водорода – углекислого газа, и выбросы парниковых газов были огромными, – говорит Ховарт. – Сейчас промышленность продвигает «голубой» водород в качестве решения, подход, который по-прежнему использует метан из природного газа, и пытается улавливать побочный углекислый газ. К сожалению, выбросы [при этом] остаются очень большими».

Ховарт отмечает, что метан – мощный парниковый газ. Он более чем в 100 раз сильнее нагревает атмосферу по сравнению с углекислым газом. Ховарт напоминает, что согласно новому докладу Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата, опубликованному также 9 августа, метан составляет большую часть от общего объема парниковых газов, попавших в атмосферу за последнее столетие.

При этом выбросы парниковых газов при производстве «голубого» водорода меньше, чем при производстве «серого» водорода, всего на 9–12%, отмечают в своей статье ученые. Они объясняют этот факт тем, что хотя выбросы углекислого газа при производстве «голубого» водорода ниже, выбросы метана для «голубого» водорода выше, чем для «серого». Потому что метан используется для обеспечения работоспособности системы улавливания углекислого газа. Эта система, прежде всего, требует большого количества энергии. А значит, электростанции должны расходовать больше топлива – того же природного газа, то есть метана.

Производство и использование «голубого» водорода не приносит пользы, утверждают авторы исследования. По их предположению, «голубой» водород можно рассматривать как отвлекающий фактор, который используют, чтобы отсрочить необходимые действия для декарбонизации мировой энергетической экономики, подобно сланцевому газу.

Авторы также обращают внимание на то, что большая часть усилий по использованию водорода для получения энергии с 2017 года исходила от Водородного совета – группы, созданной нефтегазовой отраслью специально для продвижения водорода с особым упором на «голубой».

С промышленной точки зрения переход с природного газа на «голубой» водород можно рассматривать как экономически выгодный, подчеркивают американские экологи. Ведь для выработки того же количества тепла требуется еще больше природного газа, а значит, нефтегазовая отрасль промышленности как инициатор водородной энергетики только увеличит свои доходы.

Ученые делают оговорку, что если бы удалось не только уловить весь углекислый газ при производстве «голубого» водорода, но и найти способ хранить его бесконечно в специальных хранилищах, то о «голубом» водороде можно было бы говорить всерьез. Но пока у мира нет никакого опыта хранения углекислого газа в промышленном масштабе.

Кроме того, большая часть углекислого газа, который в настоящее время улавливается, используется для увеличения нефтеотдачи, а затем выбрасывается обратно в атмосферу, напоминают исследователи.

Тем временем не только российское правительство собирается развивать водородную энергетику. 10 августа Сенат США принял свою версию Закона об инвестициях в инфраструктуру и рабочие места на сумму один триллион долларов, который включает несколько миллиардов долларов на развитие, субсидирование и укрепление водородных технологий и связанной с этим промышленности.

«Политические силы, возможно, еще не догнали науку, – объяснил такие политические решения Ховарт. – Даже прогрессивные политики могут не понимать, за что они голосуют. «Голубой» водород звучит красиво, звучит современно и звучит как путь к нашему энергетическому будущему. Но это не так».

Ученые также предлагают сделать упор не на «голубой», а на «зеленый» водород.

Тема водородной энергетики уже не раз поднималась в наших публикациях. Ранее мы писали, что «Роснефть» планирует удвоить производство водорода в 2023 году. Также мы рассказывали, что была создана новая технология получения водорода из воды. А еще мы рассказывали, что Россия может стать мировым лидером по производству водорода.

Больше интересных новостей науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Чубайс считает, что у России есть шанс занять европейский рынок водорода — Экономика и бизнес

МОСКВА, 26 июля. /ТАСС/. Россия в случае создания эффективной водородной индустрии сможет занять развивающийся европейский рынок водорода. К 2030 году речь может идти о $20-30 млрд, сказал в понедельник специальный представитель президента России по связям с международными организациями для достижения целей устойчивого развития Анатолий Чубайс на семинаре «Механизмы государственного углеродного регулирования: каковы возможные последствия для российской экономики?».

«В Европейской водородной стратегии <…> содержится важнейшая цифра — 10 млн тонн. Европейский рынок водорода в 2030 году. Примерно половину этого рынка Европе придется покрывать импортом. У России здесь беспрецедентные шансы получить колоссальный европейский рынок водорода при правильном разворачивании событий в России», — сказал Чубайс.

Он напомнил, что, по оценкам специалистов, по действующей трубопроводной системе можно экспортировать в смеси от 10 до 20% водорода без ее модернизации.

«Эта новая индустрия, которая может быть создана в стране уж точно для экспорта, если даже не считать собственного российского рынка <…> Это национальный проект колоссального масштаба, который мы можем и должны развернуть в ближайшие если не кварталы, то, по крайней мере, годы», — сказал спецпредставитель президента.

Насколько жестко мир ставит перед собой цели по уходу от сжигания углеводородов, настолько интенсивно ему придется компенсировать это не только возобновляемой, атомной и гидроэнергетикой, но и созданием водородной индустрии, подчеркнул он.

«То, что предстоит в мире сделать по водородной индустрии, несопоставимо со всем тем производством водорода, который есть на сегодня в мире. Именно в этом смысле у России фантастические возможности, как, пожалуй, ни у одной другой страны», — сказал Чубайс.

Зеленый или голубой водород

Отвечая на вопрос о предпочтительном способе производства водорода в России, Чубайс сказал, что, несмотря на текущие более высокие затраты на производство так называемого зеленого водорода, получаемого электролизом воды за счет энергии возобновляемого источника, существуют тенденции их снижения, а для голубого водорода из природного газа есть тенденции роста затрат.

«России правильно начинать с голубого [водорода], а дальше постепенно увеличивать долю зеленого, — считает он.

Европейская водородная стратегия, напомнил он, основана на зеленом водороде, а российская — на голубом, так как в России много природного газа.

Но в дальнейшем экономический выигрыш будет давать электролиз плюс возобновляемая энергетика. «У России фантастические возможности по возобновляемой энергетике. Россия — страна номер один в мире по ветропотенциалу», — сказал Чубайс, отметив, что высоким ветропотенциалом обладают именно северные регионы, где уже есть соответствующие возможности транспортировки водорода.

процессов производства водорода | Министерство энергетики

Водород можно производить с помощью ряда различных процессов. Термохимические процессы используют тепло и химические реакции для выделения водорода из органических материалов, таких как ископаемое топливо и биомасса, или из таких материалов, как вода. Вода (H ₂ O) также может быть разделена на водород (H ₂ ) и кислород (O ₂ ) с помощью электролиза или солнечной энергии. Микроорганизмы, такие как бактерии и водоросли, могут производить водород посредством биологических процессов.

Термохимические процессы

Некоторые термические процессы используют энергию различных ресурсов, таких как природный газ, уголь или биомасса, для выделения водорода из их молекулярной структуры. В других процессах тепло в сочетании с замкнутыми химическими циклами производит водород из такого сырья, как вода. Узнайте больше о следующих термохимических процессах:

Электролитические процессы

Электролизеры используют электричество для разделения воды на водород и кислород.Эта технология хорошо разработана и доступна на рынке, и в настоящее время разрабатываются системы, которые могут эффективно использовать прерывистую возобновляемую энергию. Узнайте больше об электролизе.

Процессы прямого солнечного водораздела

Процессы прямого солнечного расщепления воды или фотолитические процессы используют световую энергию для расщепления воды на водород и кислород. Эти процессы в настоящее время находятся на различных ранних стадиях исследований, но предлагают долгосрочный потенциал для устойчивого производства водорода с низким воздействием на окружающую среду.Узнайте больше о следующих процессах разделения воды на солнечной энергии:

Биологические процессы

Микробы, такие как бактерии и микроводоросли, могут производить водород посредством биологических реакций с использованием солнечного света или органических веществ. Эти технологические пути находятся на стадии исследований и разработок, где проводятся пилотные демонстрации, но в долгосрочной перспективе имеют потенциал для устойчивого производства водорода с низким содержанием углерода. Узнайте больше о следующих биологических процессах:

Производство водорода — U.S. Управление энергетической информации (EIA)

Как производится водород?

Чтобы произвести водород, он должен быть отделен от других элементов в молекулах, в которых он находится. Есть много различных источников водорода и способов его производства для использования в качестве топлива. Двумя наиболее распространенными методами производства водорода являются паровой конверсии метана и электролиз (разделение воды на электричество. Исследователи изучают другие методы.

Процессы производства водорода

Источник: Министерство энергетики США, Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии, Производство водорода (общественное достояние)

Нажмите для увеличения

Паровой риформинг метана — широко используемый метод получения коммерческого водорода

Паровой риформинг метана составляет почти весь коммерчески производимый водород в Соединенных Штатах.Коммерческие производители водорода и нефтеперерабатывающие заводы используют паровой риформинг метана для отделения атомов водорода от атомов углерода в метане (Ch5). При паровом риформинге метана высокотемпературный пар (от 1300 ° F до 1800 ° F) под давлением 3–25 бар (1 бар = 14,5 фунтов на квадратный дюйм) реагирует с метаном в присутствии катализатора с образованием водорода, окиси углерода. , и относительно небольшое количество диоксида углерода.

Природный газ является основным источником метана для производства водорода промышленными предприятиями и нефтеперерабатывающими заводами.Свалочный газ / биогаз, который можно назвать биометаном , является источником водорода для нескольких электростанций на топливных элементах в Соединенных Штатах. Биотопливо и нефтяное топливо также являются потенциальными источниками метана.

Электролиз использует электричество

Электролиз — это процесс отделения водорода от воды с помощью электрического тока. Электролиз обычно используется для демонстрации химических реакций и производства водорода на уроках естественных наук в средней школе. В крупном промышленном масштабе процесс может называться преобразование энергии в газ , где мощность, — электричество, а водород — газ, .Сам по себе электролиз не производит никаких побочных продуктов или выбросов, кроме водорода и кислорода. Электроэнергия для электролиза может поступать из возобновляемых источников, таких как гидроэнергия, солнечная энергия или энергия ветра. Если электричество для электролиза производится из ископаемого топлива (уголь, природный газ и нефть) или сжигания биомассы, то соответствующее воздействие на окружающую среду и выбросы углекислого газа косвенно связаны с электролизом.

Другие способы получения водорода

• Использование микробов, которые используют свет для производства водорода
• Преобразование биомассы в газ или жидкость и отделение водорода
• Использование технологий солнечной энергии для отделения водорода от молекул воды

Категории водорода

Производители водорода, продавцы, государственные учреждения и другие организации могут классифицировать или определять водород в соответствии с источниками энергии для его производства.Например, водород, произведенный с использованием возобновляемых источников энергии, может называться возобновляемым водородом или зеленым водородом . Водород, полученный из угля, может называться коричневым водородом , а водород, полученный из природного газа или нефти, может называться серым водородом . Производство коричневого или серого водорода в сочетании с улавливанием и хранением / секвестрацией углерода может обозначаться как синий водород .

Последнее обновление: 7 января 2021 г.

Производство и доставка водорода | Водород и топливные элементы | Водородные и топливные элементы

Исследователи из NREL разрабатывают передовые процессы для экономичного производства водорода. из устойчивых ресурсов.

Узнайте, как NREL развивает и продвигает ряд путей к возобновляемому водороду производство. Текстовая версия

Биологическое расщепление воды

Некоторые фотосинтетические микробы используют световую энергию для производства водорода из воды в виде часть их метаболических процессов.Поскольку кислород образуется вместе с водородом, Фотобиологическая технология производства водорода должна преодолевать присущую ему чувствительность к кислороду. ферментативных систем, выделяющих водород. Исследователи NREL решают эту проблему с помощью скрининг на естественные организмы, которые более устойчивы к кислороду и создание новых генетических форм организмов, способных поддерживать производство водорода в наличие кислорода.Исследователи также разрабатывают новую систему, в которой используется метаболический переключение (лишение серы) на цикл клеток водорослей между фотосинтетическим ростом фаза и фаза производства водорода.

Контактное лицо: Мария Гирарди

Ферментация

Ученые NREL разрабатывают технологии предварительной обработки для преобразования лигноцеллюлозного биомасса в сырье, богатое сахаром, которое может быть непосредственно ферментировано для получения водорода, этанол и ценные химикаты.Исследователи также работают над определением консорциума. Clostridium, которые могут напрямую сбраживать гемицеллюлозу до водорода. Другое исследование области включают в себя биоразведку эффективных целлюлолитических микробов, таких как Clostridium thermocellum, который может сбраживать кристаллическую целлюлозу непосредственно до водорода, чтобы снизить затраты на сырье. После идентификации модельной целлюлолитической бактерии ее потенциал для генетических манипуляций, включая чувствительность к антибиотикам и простоту генетического трансформация, будет определена.Будущие проекты ферментации NREL будут сосредоточены на по разработке стратегий создания мутантов, которые селективно блокируются от производства отработанные кислоты и растворители для максимального увеличения выхода водорода.

Контактное лицо: Пин-Чинг Манесс

Конверсия биомассы и отходов

Водород можно производить путем пиролиза или газификации ресурсов биомассы, таких как сельскохозяйственные остатки, такие как скорлупа арахиса; бытовые отходы, включая пластмассы и отходы смазка; или биомасса, специально выращенная для использования в энергии.Пиролиз биомассы производит жидкий продукт (био-масло), содержащий широкий спектр компонентов, которые могут быть разделены на ценные химические вещества и топливо, включая водород. Исследователи NREL в настоящее время сосредоточены на производстве водорода путем каталитического риформинга пиролиза биомассы продукты. Конкретные области исследований включают реформирование потоков пиролиза и разработку и испытание псевдоожижаемых катализаторов.

Контактное лицо: Ричард Френч

Фотоэлектрохимическое расщепление воды

Самый чистый способ производства водорода — использование солнечного света для прямого разделения воды. в водород и кислород.Технология многопереходных ячеек, разработанная фотоэлектрическими промышленность используется для фотоэлектрохимических (PEC) систем сбора света, которые генерируют достаточное напряжение для разделения воды и стабильны в среде вода / электролит. Разработанная NREL система PEC производит водород из солнечного света без дополнительных затрат. и усложнение электролизеров, при КПД преобразования солнечной энергии в водород На 12,4% ниже теплотворная способность при использовании отраженного света.Ведутся исследования, чтобы выявить больше эффективные, недорогие материалы и системы, долговечные и устойчивые к коррозии в водной среде.

Контактное лицо: Джон Тернер или Тодд Дойч

Солнечная система термоделирования воды

Исследователи NREL используют реактор High-Flux Solar Furnace, чтобы концентрировать солнечную энергию и генерировать температуры от 1000 до 2000. градусов Цельсия.Для термохимической реакции требуются сверхвысокие температуры. циклы для производства водорода. Такой высокотемпературный, высокопоточный, термохимический процессы предлагают новый подход к экологически безопасному производству водорода. Очень высокие скорости реакции при таких повышенных температурах вызывают очень быструю реакцию. скорости, которые значительно увеличивают производительность и более чем компенсируют прерывистый характер солнечного ресурса.

Контактное лицо: Джуди Неттер

Возобновляемый электролиз

Возобновляемые источники энергии, такие как фотоэлектрическая энергия, ветер, биомасса, гидро- и геотермальная энергия. может обеспечить нашу страну чистой и устойчивой электроэнергией. Однако возобновляемая энергия источники естественным образом изменчивы, требуют накопления энергии или гибридной системы для размещения суточные и сезонные изменения.Одно из решений — производить водород путем электролиза — расщепления с помощью электрического тока — воды и использовать этот водород в топливном элементе для производства электричество в периоды низкого производства электроэнергии или пикового спроса, или для использования водорода в транспортных средствах на топливных элементах.

Исследователи из Центра интеграции энергетических систем NREL и Центра испытаний и исследований водородной инфраструктуры изучают вопросы, связанные с использованием возобновляемых источников энергии для производства водород путем электролиза воды.NREL тестирует интегрированные системы электролиза и исследует варианты дизайна для снижения капитальных затрат и повышения производительности.

Узнайте больше об исследованиях электролиза возобновляемых источников энергии NREL.

Контактное лицо: Кевин Харрисон

Надежность шланга дозатора водорода

С акцентом на снижение затрат и повышение надежности и безопасности, NREL выполняет ускоренное тестирование и циклическое тестирование шлангов для подачи водорода на 700 бар на предприятии по интеграции энергетических систем с использованием автоматизированной робототехники для моделирования полевых условий.Посмотрите видео с роботом, который имитирует повторяющееся напряжение человека, сгибающегося и скручивающегося. шланг для подачи водорода в бортовой накопительный бак транспортного средства на топливных элементах. Исследователи проводить механические, термические испытания и испытания под давлением для новых и бывших в употреблении систем подачи водорода шланги. Материал шланга анализируется для выявления проникновения водорода, охрупчивания, и зарождение / распространение трещины.

Контактное лицо: Кевин Харрисон

Анализ путей производства и доставки водорода

NREL выполняет анализ на системном уровне в различных областях устойчивого производства водорода. и пути доставки.Эти усилия сосредоточены на определении улучшений статуса, в результате от технологических достижений, стоимости как функции объема производства и потенциала для снижения затрат. Результаты помогают выявить препятствия на пути к успеху этих путей. основные факторы затрат и остающиеся проблемы НИОКР. Разработанные NREL тематические исследования по анализу водорода обеспечивают прозрачные прогнозы текущих и будущих затрат на производство водорода. Узнайте больше о работе NREL по системному анализу.

Контактное лицо: Женевьева Заур

Сеть энергетических материалов HydroGEN

NREL служит ведущей лабораторией консорциума HydroGEN Energy Materials Network (EMN).

Последние публикации

Прямое преобразование солнечной энергии в водород с помощью инвертированного метаморфического многопереходного полупроводника Архитектура, Nature Energy (2017)

Замечательная стабильность фотокатодов из немодифицированного GaAs при выделении водорода в Кислый электролит, Журнал химии материалов A (2016)

Эффективность преобразования солнечной энергии в водород: яркий свет на производительность фотоэлектрохимических устройств, Энергетика и экология (2016)

Обратимая пассивация поверхности GaInP2 за счет адсорбции воды: модельная система для зависимости от окружающей среды Фотолюминесценция, Журнал физической химии C (2016)

CO2-фиксирующий метаболизм одного углерода в разрушающей целлюлозу бактерии Clostridium thermocellum, Труды Национальной академии наук, (2016)

Путь фосфокетолазы способствует метаболизму углерода у цианобактерий, Nature Plants (2016)

Контакт

Huyen Dinh

Электронная почта
303-275-3605

Итак, что же такое зеленый водород?

Компании и отраслевые группы часто объединяются для продвижения своей продукции.Гораздо более необычным был шаг, предпринятый в прошлом месяце 10 крупными европейскими энергетическими компаниями и двумя ведущими отраслевыми организациями континента, объединившимися для запуска кампании, рекламирующей продукт, который ни одна из них на самом деле не продает.

Этот продукт является возобновляемым или «зеленым» водородом. И хотя сегодня это не является основной проблемой для этих компаний (Enel, EDP, BayWa и другие) или отраслевых групп (SolarPower Europe и WindEurope), все видят, что зеленый водород играет жизненно важную роль в достижении глубокой декарбонизации энергетической системы.

Интерес к экологически чистому водороду стремительно растет среди крупных нефтегазовых компаний. Европа планирует сделать водород важной частью своего пакета Green Deal стоимостью триллион долларов, при этом ожидается, что в июле будет опубликована общеевропейская стратегия «зеленого» водорода.

«Мы не можем электрифицировать все», — сказал генеральный директор WindEurope Джайлс Диксон. «Некоторые производственные процессы и тяжелый транспорт должны будут работать на газе. А возобновляемый водород — лучший газ. Он полностью чистый. Это будет доступно, поскольку возобновляемые источники энергии сейчас так дешевы.

Что такое зеленый водород? Введение в цветовую палитру водорода

Для бесцветного газа водород очень красочен.

Согласно номенклатуре, используемой исследовательской фирмой Wood Mackenzie, большая часть газа, который уже широко используется в качестве промышленного химического вещества, является коричневым, если он производится путем газификации угля или лигнита; или серый, если он производится путем паровой конверсии метана, при котором в качестве сырья обычно используется природный газ.Ни один из этих процессов не является экологически безопасным.

Предположительно более чистый вариант известен как голубой водород, где газ производится путем паровой конверсии метана, но выбросы сокращаются за счет улавливания и хранения углерода. Этот процесс может примерно вдвое сократить количество производимого углерода, но до сих пор далеко не без выбросов.

Зеленый водород, напротив, может почти устранить выбросы за счет использования возобновляемых источников энергии, которые становятся все более распространенными и часто вырабатываются не в идеальное время, для обеспечения электролиза воды.

Бирюзовый цвет стал еще одним дополнением к палитре производства водорода. Его получают путем разложения метана на водород и твердый углерод с помощью процесса, называемого пиролизом. Бирюзовый водород может показаться относительно низким с точки зрения выбросов, потому что углерод можно либо захоронить, либо использовать для промышленных процессов, таких как производство стали или аккумуляторов, поэтому он не улетучивается в атмосферу.

Однако недавние исследования показывают, что водород бирюзового цвета на самом деле, скорее всего, не более не содержит углерода, чем синий, из-за выбросов от источников природного газа и необходимого технологического тепла.

Как получить зеленый водород?

При электролизе все, что вам нужно для производства большого количества водорода, — это вода, большой электролизер и много электроэнергии.

Если электричество поступает из возобновляемых источников, таких как ветер, солнце или гидроэнергетика, то водород фактически зеленый; единственные выбросы углерода — это выбросы, воплощенные в инфраструктуре генерации.

Проблема прямо сейчас заключается в том, что не хватает больших электролизеров, а обильные поставки возобновляемой электроэнергии по-прежнему обходятся недешево.

По сравнению с более устоявшимися производственными процессами, электролиз очень дорог, поэтому рынок электролизеров невелик.

И хотя производство возобновляемой энергии в настоящее время достаточно велико, чтобы вызвать изгибы в Калифорнии и проблемы с сетью в Германии, перепроизводство — явление относительно недавнее. Большинство энергетических рынков по-прежнему нуждаются в большом количестве возобновляемых источников энергии только для обслуживания энергосистемы.

Как вы храните и используете эти вещи?

Теоретически есть много полезных вещей, которые можно сделать с зеленым водородом.Вы можете добавить его в природный газ и сжечь на тепловых электростанциях или в теплоцентралях. Вы можете использовать его в качестве прекурсора для других энергоносителей, от аммиака до синтетических углеводородов, или, например, для непосредственного питания топливных элементов в автомобилях и кораблях.

Начнем с того, что вы можете использовать его просто для замены промышленного водорода, который вырабатывается каждый год из природного газа и который составляет около 10 миллионов метрических тонн только в США.

Основная проблема удовлетворения всех этих потенциальных рынков заключается в доставке зеленого водорода туда, где он необходим.Хранить и транспортировать легковоспламеняющийся газ непросто; он занимает много места и делает стальные трубы и сварные швы хрупкими и склонными к выходу из строя.

Из-за этого для транспортировки водорода в больших объемах потребуются специальные трубопроводы, строительство которых было бы дорогостоящим, создавая давление газа или охлаждая его до жидкости. Эти два последних процесса являются энергоемкими и еще больше снизят и без того невысокую эффективность использования зеленого водорода в оба конца (см. Ниже).

Почему зеленый водород внезапно стал такой большой проблемой?

Одним из путей к почти полной декарбонизации является электрификация всей энергетической системы и использование экологически чистых возобновляемых источников энергии.Но электрифицировать всю энергетическую систему будет сложно или, по крайней мере, намного дороже, чем объединение возобновляемой генерации с низкоуглеродным топливом. Зеленый водород — одно из нескольких потенциальных низкоуглеродных видов топлива, которое могло бы заменить сегодняшние ископаемые углеводороды.

По общему признанию, водород в качестве топлива далек от идеала. Его низкая плотность затрудняет хранение и перемещение. И его воспламеняемость может быть проблемой, как отмечалось в июне 2019 года на норвежской водородной заправочной станции.

Но и у других видов низкоуглеродного топлива есть проблемы, не в последнюю очередь из-за стоимости. И поскольку большинство из них требует производства зеленого водорода в качестве прекурсора, почему бы просто не придерживаться исходного продукта?

Сторонники указывают, что водород уже широко используется в промышленности, поэтому технические проблемы, связанные с хранением и транспортировкой, вряд ли будут непреодолимыми. Кроме того, газ потенциально очень универсален и может применяться в самых разных областях — от отопления и долгосрочного хранения энергии до транспортировки.

Возможность применения экологически чистого водорода в широком спектре секторов означает, что соответственно большое количество компаний может извлечь выгоду из растущей экономии водородного топлива. Из них, пожалуй, наиболее значительными являются нефтегазовые компании, которые все чаще сталкиваются с призывами сократить производство ископаемого топлива.

Несколько крупных нефтяных компаний входят в число игроков, борющихся за поул-позицию в разработке экологически чистого водорода. Shell Nederland, например, подтвердила в мае, что она объединила усилия с энергетической компанией Eneco для участия в последнем тендере голландского морского ветроэнергетического комплекса, чтобы создать рекордный водородный кластер в Нидерландах.Несколько дней спустя компания-разработчик солнечной энергии Lightsource BP сообщила, что обдумывает разработку австралийской электростанции по производству зеленого водорода, работающей на ветровой и солнечной энергии мощностью 1,5 гигаватта.

Заинтересованность Big Oil в экологически чистом водороде может иметь решающее значение для обеспечения коммерческой жизнеспособности топлива. Снижение затрат на производство экологически чистого водорода потребует огромных инвестиций и масштабов, и крупные нефтяные компании имеют уникальные возможности для обеспечения этого.

Сколько стоит производство зеленого водорода?

Производство зеленого водорода по-прежнему обходится дорого.В отчете, опубликованном в прошлом году (с использованием данных за 2018 год), Международное энергетическое агентство оценило стоимость зеленого водорода от 3 до 7,50 долларов за килограмм по сравнению с 0,90 до 3,20 доллара за производство с использованием паровой конверсии метана.

Снижение стоимости электролизеров будет иметь решающее значение для снижения цены на зеленый водород, но это потребует времени и масштабов. Стоимость электролизера может упасть вдвое к 2040 году с примерно 840 долларов за киловатт мощности на сегодняшний день, заявило в прошлом году МЭА.

Экономическое обоснование экологически чистого водорода требует очень большого количества дешевой возобновляемой электроэнергии, поскольку значительная часть теряется при электролизе.По данным Shell, КПД электролизера колеблется от 60 до 80 процентов. Проблема эффективности усугубляется тем фактом, что для многих приложений может потребоваться экологически чистый водород для питания топливного элемента, что приводит к дополнительным потерям.

Некоторые наблюдатели предположили, что производство экологически чистого водорода может вытеснить избыточные мощности возобновляемых источников энергии в крупных производственных центрах, таких как морские ветряные электростанции в Европе. Однако, учитывая все еще высокую стоимость электролизеров, сомнительно, захотят ли разработчики проектов по производству зеленого водорода оставить свои электролизеры без дела до тех пор, пока цены на возобновляемые источники энергии не упадут ниже определенного уровня.

Более вероятно, как это уже рассматривается Lightsource BP и Shell, девелоперы построят экологически чистые заводы по производству водорода с выделенными активами по производству возобновляемой энергии в местах с высоким уровнем ресурсов.

Сколько производится зеленого водорода?

Немного по большому счету. По данным Wood Mackenzie, в настоящее время на зеленый водород приходится менее 1 процента от общего годового производства водорода.

Но WoodMac прогнозирует бум производства в ближайшие годы.Количество проектов экологичных водородных электролизеров почти утроилось за пять месяцев, предшествующих апрелю 2020 года, до 8,2 гигаватт. Всплеск в основном был вызван увеличением масштабов развертывания электролизеров, при этом запланировано 17 проектов с мощностью 100 мегаватт или более.

И дело не только в том, что разрабатывается больше проектов. К 2027 году средний размер электролизеров, вероятно, превысит 600 мегаватт, сообщает WoodMac.

Кто возглавляет разработку зеленого водорода?

Зеленый водород, кажется, сейчас у всех на уме, и как минимум 10 стран обращаются к газу для обеспечения энергетической безопасности в будущем и возможного экспорта.Последней страной, которая присоединилась к этой группе, является Португалия, которая в мае представила национальную водородную стратегию, которая, как сообщается, оценивается в 7 миллиардов евро (7,7 миллиарда долларов) до 2030 года. В прошлом месяце лидер оффшорной ветроэнергетики Ørsted провозгласил первый крупный проект, нацеленный исключительно на транспортный сектор.

Помимо таких громких имен, множество небольших компаний надеются отхватить кусок растущего зеленого водородного пирога.Такие компании, как ITM Power, могут быть не так хорошо известны сегодня, но если зеленый водород оправдает хотя бы часть своих обещаний, однажды он может стать огромным.

А водородные автомобили?

А, да. Привлекающая внимание Toyota Mirai помогла зародить ранние надежды на то, что автомобили на водородных топливных элементах могут соперничать с электромобилями за замену двигателя внутреннего сгорания. Но по мере роста рынка электромобилей перспектива того, что водород станет серьезным соперником, исчезла из поля зрения, по крайней мере, в сегменте легковых автомобилей.

Сегодня на дорогах США находится примерно 7600 автомобилей на водородных топливных элементах, по сравнению с более чем 326 400 электромобилями, которые были проданы в США только в прошлом году.

Тем не менее, эксперты по-прежнему ожидают, что водород будет играть роль в обезуглероживании некоторых сегментов транспортных средств, причем вилочные погрузчики и грузовики большой грузоподъемности наиболее вероятно выиграют от этого.

***

Дополнительная литература Wood Mackenzie, The Future for Green Hydrogen

Норвежская команда обнаружила более дешевый способ производства водородного топлива

Опубликовано 23 августа 2019 г., 13:58 автор: Новости Близнецов

[Георг Матисен]

Норвежские ученые разработали материал, который может производить водород из водяного пара, а не из жидкой воды.Это окупается, потому что тепло дешевле электричества.

Результаты исследования были недавно опубликованы в Nature Materials в статье под названием «Смешанные протоно- и электронопроводящие двойные перовскитные аноды для стабильных и эффективных трубчатых протонно-керамических электролизеров».

Водород может занять место, когда батареи больше не могут выполнять свою работу. Когда важно хранить большое количество энергии, например, больше, чем нужно для того, чтобы водить машину в течение нескольких часов, становится дешевле и эффективнее хранить ее в виде водорода.

Проще говоря, вы используете энергию для расщепления воды на водород и кислород. Когда вам нужно производить энергию, вы обращаете весь процесс вспять, повторно вводя водород и производя энергию и воду.

«Наиболее часто применяемый метод для этого остается таким же, как и метод, применявшийся на водородном заводе« Ваннстоффен »на электростанции Веморк в Телемарке столетие назад», — объясняют Эйнар Велестад и Рагнар Страндбакке. Веллестад — научный сотрудник SINTEF. Индустрия и Страндбакке, аспирант Центра материаловедения и нанотехнологий Университета Осло.

Низкотемпературный электролиз

Речь идет о низкотемпературном электролизе. Метод стал лучше, дешевле и эффективнее, но по-прежнему требует много энергии.

«В течение многих лет практически ничего не происходило, потому что было очень дешево производить водород из природного газа, и потому что изменение климата не было проблемой, которую нужно было принимать во внимание», — говорит Веллестад. «Теперь, когда мы уделяем больше внимания возобновляемым источникам энергии. , фокус усилился.«

Возобновляемая энергия означает большее колебание цен. Объемы доступной солнечной, ветровой и волновой энергии меняются в течение года. По этой причине более важно хранить энергию, вырабатываемую в дни пикового производства, и использовать ее, когда спрос превышает производство.

Вёллестад и Страндбакке в настоящее время работают над проектом ЕС, включающим исследовательские эксперименты при совершенно разных температурах. Они используют пар вместо жидкой воды для производства водорода.

«Тепло способствует реакции, и при более высоких температурах каталитическая активность намного выше», — говорят исследователи. Это означает, что для протекания реакции требуется меньше электроэнергии, что делает производимый водород более конкурентоспособным на рынке ». Тепло намного дешевле электричества », — говорит Веллестад.

Избегайте благородных металлов

«Работа при более высоких температурах дает дополнительное преимущество, — говорит Веллестад. — Вам не нужно использовать благородные металлы.«

Дело в том, что следующее поколение низкотемпературных электролизеров (аппаратов, в которых происходит электролиз) требует платины и других дорогих благородных металлов, чтобы сделать водное деление эффективным. «При более высоких температурах и большей каталитической активности нам больше не нужны эти дорогие материалы для завершения реакции», — говорит он.

«Изготовить такую ​​трубу, наверное, не дешевле, чем произвести батарею. Но вам понадобится всего одна труба, чтобы произвести такое же количество энергии, которое потребовало бы нескольких батарей.По сравнению с батареями, наш процесс потребляет гораздо меньшие объемы сырья по сравнению с количеством хранимой энергии », — говорит исследователь SINTEF Эйнар Веллестад.

Проблема заключалась в том, чтобы найти материалы, которые могут удовлетворить строгие требования, возникающие при температуре пара до 600 градусов. Здесь на сцену выходят материаловеды Веллестад и Страндбакке. Они начали со списка из 120 материалов, которые, по их мнению, могли бы подходить для различных аспектов процесса.

«Лучшие материалы для этой реакции, то есть те, которые мы считали лучшими, не выдерживают воздействия пара при таких температурах», — говорит Веллестад. «Мы использовали материал, который, как мы знали, был эффективным, но заметили, что он не выдерживает давления пара. Поэтому мы, наконец, решили выбрать этот материал и немного подправить химию », — говорит он.

Увеличить масштаб

Теперь у них есть первый электролизер, который эффективно работает с использованием сжатого пара и может быть расширен для использования в промышленных процессах.Однако недостаточно просто продемонстрировать это в небольшой лаборатории. Если исследования будут применяться на практике, должна быть возможность запускать процесс в более крупных масштабах.

«Мы изготовили трубы, которые будут использоваться, что делает систему полностью масштабируемой», — говорит Веллестад.

Последним преимуществом является то, что использование этого типа технологии и конструкции означает, что производимый водород полностью сухой. Все другие электролитические процессы производят водород, загрязненный водой или другими молекулами.Они должны быть отделены до того, как водород можно будет хранить под давлением. Это не очень сложный процесс, но дополнительная работа означает, что единицы установки должны быть больше.

Материал, который они используют, состоит из бария, лантана, гадолиния, кобальта и кислорода, и исследователи назвали его BGLC.

«Что мы сделали, так это заменили часть бария в исходном материале на большее количество лантана с простой целью сделать его более простым», — говорит Веллестад.

Дешевле батарей…

Звучит дорого, но на самом деле с экономической точки зрения все в порядке.

«Изготовить такую ​​трубу, наверное, не дешевле, чем произвести батарею. Но вам понадобится всего одна труба, чтобы произвести такое же количество энергии, которое потребовало бы нескольких батарей », — объясняет Веллестад.

Если мы рассмотрим трубу и батарею, запасающие одинаковое количество электроэнергии в течение одного часа, батарея будет дешевле.Но если вы хотите хранить такое же количество электроэнергии в течение 24 часов, вам понадобятся 24 батареи. Выбирая водород, вам по-прежнему требуется только одна труба. Вы просто продолжаете наполнять резервуар для хранения или, при необходимости, приобретаете резервуар большего размера.

«По сравнению с батареями, наш процесс потребляет гораздо меньшие объемы сырья по сравнению с количеством энергии, которое хранится», — говорит Веллестад.

Он считает водород хорошим вариантом, особенно в транспортном и промышленном секторах.В транспортном секторе водород подходит для перевозки на большие расстояния тяжелыми перевозчиками, такими как поезда, корабли и тягачи. В промышленном секторе Vøllestad выделяет производство стали, где в производственном процессе требуется большое количество тепла. Это тепло, которое можно использовать для нагрева воды для электролиза.

… в долгосрочной перспективе

Следующий шаг — перевести производственный процесс на коммерческую основу. Компания CoorsTek Membrane Sciences, которая участвует в проекте в качестве отраслевого партнера, прекрасно понимает, что это не произойдет в одночасье.

«Сроки разработки почти всех связанных с энергией технологий велики, — говорит Пер Вестре, управляющий директор CoorsTek в Норвегии. — Между изобретением литий-ионной батареи и ее нынешним применением в миллионах автомобилей прошло много лет. . «

«Наша разработка керамических мембран для электрохимических процессов — долгосрочный проект. Нет сомнений в том, что рынок существует и что паровой электролиз будет интересен, если мы сможем разработать технологию по разумной цене », — говорит Вестре.

Исследование следующей задачи

«Есть еще много шагов, которые необходимо оптимизировать и развивать дальше», — вставляет Велестад. «Метод производства должен быть обновлен, и мы должны продемонстрировать стабильность во времени. На сегодняшний день мы провели измерения на одной трубе более чем на 700 часов, но в промышленных масштабах вы должны построить систему, состоящую из сотни, тысячи или, возможно, десяти тысяч труб ».

Работа идет полным ходом.Исследование, в результате которого был получен материал BGLC, теперь опубликовано в июньском выпуске журнала Nature Materials. Публикация в таком престижном журнале требует времени, и работа значительно продвинулась со времени подачи статьи.

«Мы уже восемнадцать месяцев в новом проекте ЕС, в котором мы работаем над решением следующих проблем», — говорят Веллестад и Страндбакке.

Эта статья любезно предоставлена ​​Gemini Research News и может быть найдена в исходной форме здесь.

Мнения, выраженные в данном документе, принадлежат автору и не обязательно принадлежат The Maritime Executive.

ученых нашли способ повысить эффективность производства водородного топлива в 25 раз

Вариант водородного топлива с нулевыми выбросами многообещающе для снижения нашей зависимости от ископаемого топлива — если бы только мы могли найти способ производить его дешево и без безумных затрат энергии. Теперь ученые нашли способ эффективно производить водородное топливо с помощью ржавчины и источника света.

В установке используются всего несколько основных ингредиентов — свет от ртутно-ксеноновой лампы, раствор воды и метанола и особый тип ржавчины (или оксида железа), называемый α-FeOOH. В новом исследовании исследователи обрисовали в общих чертах, как этот метод дает в 25 раз больше водорода, чем существующие методы, в которых используются катализаторы из диоксида титана.

Одна из самых больших проблем в производстве водородного топлива — отделить атомы водорода от других молекул и удерживать их в таком состоянии, не взрывая все это.

В новом методе при замене титана ржавчиной образовавшийся газообразный водород казался заблокированным от повторного соединения с кислородом, что облегчало разделение элементов и в то же время снижало риск взрыва.

Воспламеняемость — одна из причин, по которой водородное топливо еще не прижилось. Во-вторых, для отделения водорода (от воды, метана или чего-то подобного) обычно требуется гораздо больше энергии, чем это практически осуществимо.

«Мы были очень удивлены получению водорода с помощью этого катализатора, потому что, как известно, большинство оксидов железа не восстанавливаются до водорода», — говорит материаловед Кен-ичи Кацумата из Токийского университета науки в Японии.

«Впоследствии мы искали условия для активации α-FeOOH и обнаружили, что кислород был незаменимым фактором, что стало вторым сюрпризом, потому что многие исследования показали, что кислород подавляет образование водорода, улавливая возбужденные электроны».

Помимо того, что этот тип ржавчины более распространен (и, следовательно, дешевле), чем другие металлы, используемые в качестве катализаторов для производства водорода, он также кажется очень устойчивым — исследователи сообщают, что им удалось успешно провести свои лабораторные эксперименты в течение поразительные 400 часов.

Учитывая, что источником водорода в данном случае являются простые органические отходы, новый подход потенциально может иметь огромное значение для энергетических систем — процесс производства водорода, который позволяет делать больше с меньшими затратами.

В автомобильном двигателе или на силовой установке единственным побочным продуктом водородного топлива является вода. Это обещание революционного источника топлива заставило многих ученых усердно работать над получением водорода с использованием обильных ресурсов, таких как вода и солнечный свет.

В последние годы мы видели несколько катализаторов, успешно испытанных, что дало экспертам ряд возможностей для изучения, но проблема получения чего-то, что имеет коммерческий смысл, еще не решена.

Это последнее исследование описывает значительный шаг вперед, но потребуются еще много исследований, прежде чем мы сможем приводить наши автомобили в действие водородом. Одна из областей, которую команда хочет исследовать дальше, — это то, почему кислород так важен для производственного процесса (когда его удалили из катализатора, эксперименты не увенчались успехом).

«Конкретная функция кислорода в активации индуцированного светом α-FeOOH еще не раскрыта», — говорит Кацумата. «Таким образом, изучение механизма — следующая задача.»

Исследование было опубликовано в Chemistry — A European Journal .

Основы водорода — Производство

Водород не является источником энергии, а является вектором или переносчиком энергии. Это означает, что он должен производиться из одного из основных источников энергии: ископаемого топлива, ядерной энергии, солнечной энергии, ветра, биомассы, гидро-, геотермальных и городских отходов. Вся энергия, которую мы используем, включая водород, должна производиться из одного из этих трех основных источников энергии.

На Земле водород встречается в сочетании с другими элементами. Например, в воде водород сочетается с кислородом. В ископаемом топливе он сочетается с углеродом, как в нефти, природном газе или угле. Задача состоит в том, чтобы отделить водород от других природных соединений эффективным и экономичным способом. См. Таблицу «Пути производства водорода» ниже, чтобы узнать об уникальных способах производства водорода из трех источников.

Есть несколько методов производства или извлечения водорода.Паровой риформинг — это хорошо зарекомендовавшая себя технология, позволяющая получать водород из углеводородов и воды. В настоящее время паро-метановое преобразование производит около 95 процентов водорода, используемого в Соединенных Штатах.

Другой традиционный метод — электролиз, при котором электрический ток разлагает воду на молекулы водорода и кислорода. Электроэнергия для электролиза может поступать из любого из трех источников энергии.

Стоимость производства водорода — важный вопрос.Стоимость водорода, полученного путем паровой конверсии, примерно в три раза превышает стоимость природного газа на единицу произведенной энергии. Это означает, что если природный газ стоит 6 долларов за миллион британских тепловых единиц, то водород будет стоить 18 долларов за миллион британских тепловых единиц. Кроме того, производство водорода путем электролиза с использованием электроэнергии по цене 5 центов / кВтч будет стоить 28 долларов на миллион британских тепловых единиц, что чуть меньше, чем в два раза превышает стоимость водорода из природного газа. Обратите внимание, что стоимость производства водорода из электричества является линейной функцией затрат на электроэнергию, поэтому стоимость электроэнергии 10 центов / кВт · ч означает, что водород будет стоить 56 долларов за миллион британских тепловых единиц.

Перечень стоимости и рабочих характеристик различных процессов производства водорода выглядит следующим образом:

Требуемая энергия (кВтч / Нм3) Процесс Идеал Практическая Статус техн. КПД [%] Относительные затраты к СМР Паровой риформинг метана (SMR) 0,78 2-2,5 зрелые 70-80 1 Пиролиз метана / природного газа Завершение исследований и разработок 72-54 0.9 риформинг метана h3S 1,5 – НИОКР 50 <1 Сухая переработка свалочного газа НИОКР 47-58 ~ 1 Частичное окисление тяжелой нефти 0.94 4,9 зрелые 70 1,8 Реформирование нафты зрелые Паровой риформинг отработанного масла НИОКР 75 <1 Газификация угля (TEXACO) 1.01 8,6 зрелые 60 1,4–2,6 Частичное окисление угля зрелые 55 Паровой утюг НИОКР 46 1.9 Хлорно-щелочной электролиз зрелые побочный продукт Сеточный электролиз воды 3,54 4.9 НИОКР 27 3-10 Солнечный и фотоэлектрический электролиз воды Завершение исследований и разработок 10 > 3 Высок. Темп.электролиз воды НИОКР 48 2,2 Термохимическое расщепление воды ранние исследования и разработки 35-45 6 Газификация биомассы НИОКР 45-50 2.0–2,4 Фотобиологический ранние исследования и разработки <1 Фотолиз воды ранние исследования и разработки <10 Фотоэлектрохим. Разл.воды ранние исследования и разработки Фотокаталитический разл. Читайте также Что делать, если грудничок не спит днем: советы по налаживанию режима сна Антигистаминные препараты для новорожденных: лечение и профилактика аллергии у грудничков Методика «Цветоник» М. Лазарева для музыкального развития детей Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт