Методи виробництва водню
Різноманітність способів отримання водню є одним з головних переваг водневої енергетики, так як підвищує енергетичну безпеку і знижує залежність від окремих видів сировини.
До них відносяться: [джерело не вказано 635 днів]
В даний момент найбільш доступним і дешевим процесом є парова конверсія. Згідно з прогнозами, вона буде використовуватися в початковій стадії переходу до водневої економіки для спрощення подолання проблеми «курки і яйця», коли через відсутність інфраструктури немає попиту на водневі автомобілі. а через відсутність водневих автомобілів не будується інфраструктура. У довгостроковій перспективі, однак, необхідний перехід на поновлювані джерела енергії. так як однієї з головних цілей впровадження водневої енергетики є зниження викиду парникових газів. Такими джерелами може бути енергія вітру або сонячна енергія. що дозволяє проводити електроліз води.
Виробництво водню може бути зосереджено на централізованих великих підприємствах, що знижує собівартість виробництва, але вимагає додаткових витрат на доставку водню до водневим автозаправних станцій. Іншим варіантом є маломасштабної виробництво безпосередньо на спеціально обладнаних водневих автозаправних станціях.
Виробництво водню з різних джерел сировини
з вуглеводнів
У тому випадку, якщо потрібно отримувати особливо чистий водень, установка доповнюється секцією адсорбційного розділення конвертованого газу. На відміну від попередньої схеми конверсія СО тут одноступенева. Газова суміш, яка містить H2. CO2. CH4. H2 O і невелика кількість СО, охолоджується для видалення води і прямує в адсорбційні апарати, заповнені цеолітами. Всі домішки адсорбуються в один щабель при температурі навколишнього середовища. В результаті отримують водень зі ступенем чистоти 99,99%. Тиск одержуваного водню становить 1,5-2,0 МПа.
В даний час таким способом проводиться приблизно половина всього водню. Собівартість процесу $ 2-5 за кілограм водню. У майбутньому можливе зниження ціни до $ 2- $ 2,50, включаючи доставку і зберігання.
Найстаріший спосіб отримання водню. Вугілля нагрівають при температурі 800 ° -1300 ° Цельсія без доступу повітря. Перший газогенератор був побудований у Великобританії в 40-х роках XIX століття. США припускають побудувати електростанцію за проектом FutureGen. яка буде працювати на продуктах газифікації вугілля. Електрика вироблятимуть паливні елементи. використовуючи в якості пального водень, що виходить в процесі газифікації вугілля.
Собівартість процесу $ 2- $ 2,5 за кілограм водню. У майбутньому можливе зниження ціни до $ 1,50, включаючи доставку і зберігання.
з біомаси
Водень з біомаси виходить термохимическим. або біохімічним способом. При термохімічної методі біомасу нагрівають без доступу кисню до температури 500 ° -800 ° (для відходів деревини), що набагато нижче температури процесу газифікації вугілля. В результаті процесу виділяється H2. CO і CH4.
Собівартість процесу $ 5 $ 7 за кілограм водню. У майбутньому можливе зниження до $ 1,0 $ 3,0.
В біохімічному процесі водень виробляють різні бактерії. наприклад, Rodobacter speriodes.
Можливе застосування різних ензимів для прискорення виробництва водню з полісахаридів (крохмаль. Целюлоза), що містяться в біомасі. Процес проходить при температурі 30 ° за Цельсієм при нормальному тиску. Собівартість водню близько $ 2 за кг.
141 тонни водню досить для роботи 13750 автобусів з двигунами внутрішнього згоряння, що працюють на водні. У Лондоні в даний час експлуатується більше 8000 автобусів.
Хімічна реакція води з металами
Сплав алюмінію з галієм формується в пелети. Пелети поміщають в бак з водою. В результаті хімічної реакції проводиться водень. Галій створює навколо алюмінію плівку, що запобігає окисленню алюмінію. В результаті реакції створюється водень і оксид алюмінію.
З одного фунта (≈453 г) алюмінію можна отримувати більше 2 кВт · год енергії від спалювання водню і більше 2 кВт · год теплової енергії під час реакції алюмінію з водою. В майбутньому, при використанні електроенергії атомних реакторів 4-го покоління, собівартість водню, одержуваного в ході реакції, стане еквівалента ціні бензину $ 3 за галон (≈3,8 л).
Автомобіль середнього розміру з двигуном внутрішнього згоряння з 350 фунтами (158 кг) алюмінію на борту може проїхати 350 миль (560 км). У майбутньому вартість такої поїздки складе $ 63 (0,11 $ / км), включаючи вартість відновлення оксиду алюмінію на атомній електростанції 4-го покоління. [2]
З використанням водоростей
Водень може виробляти група зелених водоростей, наприклад, Chlamydomonas reinhardtii. Водорості можуть виробляти водень із морської води, або каналізаційних стоків.
Домашні системи виробництва водню
Замість будівництва водневих заправних станцій водень можна виробляти в побутових установках з природного газу, або електролізом води. Honda відчуває свою побутову установку під назвою Домашня енергетична станція Honda. Установка в побутових умовах виробляє водень із природного газу. Частина водню використовується в паливних елементах для виробництва теплової та електричної енергії для будинку. Частина, що залишилася водню використовується для заправки автомобіля.
Найбільші виробники водню