Hidrogén előállítása
A hidrogén előállításának módszerei
A hidrogén előállításának különféle módjai a hidrogénenergia egyik fő előnye, mivel növeli az energiabiztonságot és csökkenti az egyes nyersanyagoktól való függést.
Ezek a következők: [forrás nincs megadva 635 nap]
Jelenleg a leginkább elérhető és olcsó folyamat a gőzkonverzió. Az előrejelzések szerint a hidrogéngazdaságra való áttérés kezdeti szakaszában a "csirke és tojás" problémájának leegyszerűsítéséhez használják fel, amikor az infrastruktúra hiánya miatt nincs szükség a hidrogén autókra. és a hidrogénautók hiánya miatt nincs infrastruktúra. Hosszú távon azonban megújuló energiaforrásokra való áttérés szükséges. mivel a hidrogénenergia bevezetésének egyik fő célja az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának csökkentése. Ilyen források lehetnek szélenergia vagy napenergia. lehetővé téve a víz elektrolízisét.
A hidrogén előállítása központosított nagyvállalatokba koncentrálható, ami csökkenti a termelési költségeket, de további költségeket igényel a hidrogén hidrogén töltőállomásokhoz történő szállításához. Egy másik lehetőség a kisméretű gyártás közvetlenül a speciálisan felszerelt hidrogén töltőállomásokon.
A hidrogén előállítása különböző nyersanyagokból
Szénhidrogénekből
Abban az esetben, ha különösen tiszta hidrogént kell előállítani, az üzemet az átalakított gáz adszorpciós szétválasztó szakaszával egészítik ki. Az előző rendszerektől eltérően a CO konverziója egy lépésből áll. H2-et tartalmazó gázkeverék. CO2. CH4. H2O-t és kis mennyiségű CO-ot hűtünk a víz eltávolítására, és zeolitokkal töltött adszorpciós készülékbe juttatjuk. Minden szennyeződést egy lépésben környezeti hőmérsékleten adszorbeálunk. Ennek eredményeként 99,99% -os tisztaságú hidrogént kapunk. Az előállított hidrogén nyomása 1,5-2,0 MPa.
Jelenleg az összes hidrogén mintegy felét ezzel a módszerrel állítják elő. A folyamat költsége kilogrammonként 2-5 $ hidrogén. A jövőben lehetséges az $ 2 - $ 2.50 ár csökkentése, ideértve a szállítást és a tárolást is.
A hidrogén előállításának legrégebbi módja. A szenet 800-113 ° C hőmérsékleten melegítik levegő nélkül. Az első gázgenerátor az Egyesült Királyságban épült a XIX. Század negyvenes évében. Az USA a FutureGen projekt keretében egy erőművet kíván építeni. amely a szén gázosítási termékeiről fog működni. A villamos energia üzemanyagcellákat fog termelni. tüzelőanyag-hidrogénként, amit a szén gázosításának folyamatában nyernek.
A folyamat költsége $ 2- $ 2.5 kilogrammonként hidrogénenként. A jövőben lehetséges az árcsökkentés 1,50 dollárra, beleértve a szállítást és a tárolást is.
A biomasszából
A biomasszából származó hidrogén termokémiai. vagy biokémiai módszerrel. A termokémiai módszerrel a biomasszát anélkül érjük el, hogy az oxigénhez 500 ° -800 ° -ig (hulladékfához) jutunk, ami jóval alacsonyabb, mint a széngázosítási eljárás hőmérséklete. A folyamat eredményeként a H2 felszabadul. CO és CH4.
A folyamat költsége kilogrammonként $ 5- $ 7. A jövőben lehet csökkenteni $ 1.0 - $ 3.0.
A biokémiai folyamatban a hidrogént különböző baktériumok termelik. például Rodobacter speriodes.
Különböző enzimeket alkalmazhatunk a biomasszában lévő poliszacharidok (keményítő-cellulóz) hidrogéntermelésének felgyorsítására. Az eljárás 30 ° C-os hőmérsékleten történik normál nyomáson. A hidrogén ára kb. 2 dollár / kg.
141 tonna hidrogén elég ahhoz, hogy 13.750 busz, hidrogénnel működő belső égésű motorok működjenek. Londonban jelenleg több mint 8000 busz üzemel.
A víz fémekkel való reakciója
Az alumínium ötvözet galliummal pelletekké alakul. A pelleteket egy tartályba helyezzük. A kémiai reakció eredményeként hidrogén keletkezik. A gallium alumíniumból filmet hoz létre, hogy megelőzze az alumínium oxidációját. A reakció hidrogént és alumínium-oxidot eredményez.
Az alumínium egy fontjából (453 g) több mint 2 kWh energiát lehet előállítani a hidrogén égéséből és több mint 2 kWh hőenergiából az alumínium és a víz reakciója során. A jövőben a 4. generációs nukleáris reaktorok villamos energia felhasználásával a reakció során keletkező hidrogén költsége megegyezik a benzin ára 3 gallon (3,8 liter) értékkel.
Közepes méretű autó, belső égésű motorral, 158 kg (158 kg) alumíniummal a fedélzeten utazhat 350 mérföld (560 km). A jövőben egy ilyen utazás költsége 63 dollár (0,11 $ / km), beleértve az alumínium-oxid visszaállításának költségeit a 4. generációs atomerőműben. [2]
Alga használata
A hidrogén képes egy zöld algák csoportját létrehozni, például Chlamydomonas reinhardtii. Az algák hidrogént termelnek a tengervízből vagy a szennyvízből.
Háztartási hidrogénrendszerek
A hidrogén töltőállomások felépítése helyett hidrogén keletkezhet háztartási berendezésekben földgázból vagy víz elektrolíziséből. A Honda teszteli az otthoni telepítését, a Honda házi erőműjét. A hazai környezetben történő telepítés földgázból hidrogént termel. A hidrogén egy részét az üzemanyagcellákban használják hő és elektromos áram előállításához. A hidrogén többi részét az autó feltöltésére használják.
A legnagyobb hidrogéngyártók