Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с Зеленого водорода )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Производство водорода - это семейство промышленных методов получения газообразного водорода . По состоянию на 2020 год большая часть водорода (∼95%) производится из ископаемого топлива путем паровой конверсии природного газа, частичного окисления метана и газификации угля . [1] [2] Другие методы производства водорода включают газификацию биомассы и электролиз воды. Последнее можно сделать напрямую от любого источника электричества, например, от солнечной энергии.

Производство водорода играет ключевую роль в любом индустриальном обществе, поскольку водород необходим для многих важных химических процессов. [3] По состоянию на 2019 год во всем мире ежегодно производится около 70 миллионов тонн водорода для различных целей, таких как нефтепереработка, производство аммиака (с помощью процесса Габера ) и метанола (за счет снижения содержания окиси углерода ), а также как топливо в транспорте. Ожидается, что рынок производства водорода в 2017 году будет оценен в 115,25 млрд долларов США [4].

Способы получения водорода [ править ]

Газификация

Существует четыре основных источника промышленного производства водорода: природный газ, нефть, уголь и электролиз; на которые приходится 48%, 30%, 18% и 4% мирового производства водорода соответственно. [5] Ископаемые виды топлива являются основным источником промышленного водорода. [6] Двуокись углерода можно отделить от природного газа с эффективностью 70–85% для производства водорода и от других углеводородов с различной степенью эффективности. [7] В частности, водород в массе обычно получают путем парового риформинга метана или природного газа. [8]

Паровой риформинг (SMR) [ править ]

Основная статья: Реформирование Steam

Паровой риформинг - это процесс производства водорода из природного газа. В настоящее время этот метод является самым дешевым источником промышленного водорода. Процесс заключается в нагревании газа до 700–1100 ° C в присутствии пара и никелевого катализатора. В результате эндотермической реакции молекулы метана расщепляются и образуется окись углерода CO и водород H 2 . Затем газообразный монооксид углерода можно пропускать с водяным паром над оксидом железа или другими оксидами и подвергать реакции конверсии водяного газа для получения дополнительных количеств H 2 . Обратной стороной этого процесса является то, что его основными побочными продуктами являются CO, CO 2 и другие парниковые газы. [5]В зависимости от качества сырья (природный газ, богатые газы, нафта и т. Д.) Из одной тонны произведенного водорода также будет производиться от 9 до 12 тонн CO 2 , парникового газа, который может улавливаться. [9]

Иллюстрирует входы и выходы парового риформинга природного газа, процесса производства водорода и парникового газа CO2, которые можно улавливать с помощью CCS.

Для этого процесса высокотемпературный (700–1100 ° C) пар (H 2 O) реагирует с метаном (CH 4 ) в эндотермической реакции с образованием синтез-газа . [10]

СН 4 + Н 2 О → СО + 3 Н 2

На второй стадии дополнительный водород генерируется посредством низкотемпературной экзотермической реакции конверсии водяного газа , проводимой при температуре около 360 ° C:

СО + Н 2 О → СО 2 + Н 2

По сути, атом кислорода (O) отделяется от дополнительной воды (водяного пара), чтобы окислить CO до CO 2 . Это окисление также дает энергию для поддержания реакции. Дополнительное тепло, необходимое для запуска процесса, обычно получают за счет сжигания некоторой части метана.

Другие методы производства из ископаемого топлива [ править ]

Пиролиз метана [ править ]

Иллюстрирует входы и выходы пиролиза метана, эффективного одностадийного процесса для производства водорода и отсутствия парниковых газов.

Пиролиз метана (природного газа) с отделением водорода через поток через расплавленный металлический катализатор в «барботажной колонне» [11] представляет собой подход «без парниковых газов», который тестируется в масштабе [12] для производства водорода. [13] Процесс проводится при более высоких температурах (1340 K, 1065 ° C или 1950 ° F). [14] [15] [16] [17]

CH
4(г) → C (s) + 2 H
2(г) ΔH ° = 74 кДж / моль

Твердый углерод промышленного качества может быть продан как сырье для производства или захоронен.

Частичное окисление [ править ]

Производство водорода из природного газа или других углеводородов достигается частичным окислением. Смесь топливо-воздух или топливо-кислород частично сгорает, в результате чего получается синтез-газ, богатый водородом . Водород и монооксид углерода получают в результате реакции конверсии водяного газа. [5] Двуокись углерода может подаваться совместно, чтобы снизить соотношение водорода к монооксиду углерода.

Реакция частичного окисления происходит, когда субстехиометрическая топливно-воздушная смесь или топливо-кислород частично сгорает в реакторе риформинга или частичном окислении. Различают частичное термическое окисление (TPOX) и частичное каталитическое окисление (CPOX). Химическая реакция принимает общий вид:

C n H m + n / 2 O 2 → n CO + m / 2 H 2

Идеальные примеры для топочного мазута и угля, предполагающие составы C 12 H 24 и C 24 H 12 соответственно, следующие:

С 12 Н 24 + 6 О 2 → 12 СО + 12 Н 2
C 24 H 12 + 12 O 2 → 24 CO + 6 H 2

Реформирование плазмы [ править ]

Процесс Kværner или процесс Kvaerner сажи и водород (CB&H) [18] представляет собой метод плазменного риформинга, разработанный в 1980-х годах одноименной норвежской компанией для производства водорода и технического углерода из жидких углеводородов (C n H м ). Примерно 48% доступной энергии сырья содержится в водороде, 40% - в активированном угле и 10% - в перегретом паре. [19] CO 2 не образуется.

Вариант этого процесса представлен в 2009 году с использованием технологии утилизации отходов плазменной дуги для производства водорода, тепла и углерода из метана и природного газа в плазменном конвертере [20]

Из угля [ править ]

Для производства водорода из угля , газификация угля используется. В процессе газификации угля используется пар и тщательно контролируемая концентрация газов для разрыва молекулярных связей в угле и образования газообразной смеси водорода и окиси углерода. [21] Этот источник водорода выгоден, поскольку его основным продуктом является угольный газ, который можно использовать в качестве топлива. Газ, полученный в результате газификации угля, впоследствии может быть использован для более эффективного производства электроэнергии и обеспечения лучшего улавливания парниковых газов [22], чем при традиционном сжигании угля. [23]

Другой способ конверсии - низкотемпературная и высокотемпературная карбонизация угля . [24]

Из нефтяного кокса [ править ]

Подобно углю, нефтяной кокс также может быть преобразован в синтез-газ , богатый водородом , посредством газификации угля. Синтез-газ в этом случае состоит в основном из водорода, окиси углерода и H 2 S, в зависимости от содержания серы в коксовом сырье. Газификация является привлекательным вариантом для производства водорода практически из любого источника углерода, обеспечивая при этом привлекательные альтернативы утилизации водорода за счет интеграции процессов. [25]

Из воды [ править ]

Основная статья: Разделение воды

Способы производства водорода без использования ископаемого топлива включают процесс расщепления воды или расщепления молекулы воды H 2 O на составляющие кислород и водород. Когда источник энергии для расщепления воды является возобновляемым или низкоуглеродным, производимый водород иногда называют зеленым водородом . Преобразование может быть выполнено несколькими способами, но все методы, как правило, более дороги, чем методы производства на основе ископаемого топлива. В Австралии зеленый водород стоит вдвое дороже, чем обычный водород и синий водород , но Австралийский национальный университет 2020 г.Согласно отчету, Австралия могла бы производить его гораздо дешевле, даже в настоящее время, и к 2030 году она могла бы сравняться по цене с обычным и голубым водородом (около 2 австралийских долларов за килограмм ), что было бы конкурентоспособно по стоимости с ископаемым топливом. В начале 2021 года аналитик энергетического рынка предположил, что цена на зеленый водород упадет на 70% в ближайшие 10 лет в странах, где есть дешевые возобновляемые источники энергии . [26]

Электролиз [ править ]

Основная статья: Электролиз воды
Иллюстрирует входы и выходы электролиза воды для производства водорода и отсутствия парниковых газов.

Во всем мире установлено около 8 ГВт электролизных мощностей, что составляет около 4% мирового производства водорода. [ когда? ] [ необходима ссылка ]

Электролиз заключается в использовании электричества для разделения воды на водород и кислород. Электролиз воды имеет КПД 70–80% (потери преобразования 20–30%) [27] [28], в то время как паровой риформинг природного газа имеет тепловой КПД между 70–85%. [29] Ожидается, что к 2030 году электрический КПД электролиза достигнет 82–86% [30] , при этом сохранится долговечность, поскольку прогресс в этой области продолжается быстрыми темпами. [31]

Электролиз воды может происходить при температуре от 50 до 80 ° C, в то время как паровой риформинг метана требует температур от 700 до 1100 ° C. [32] Разница между двумя методами заключается в используемой первичной энергии; либо электричество (для электролиза), либо природный газ (для парового риформинга метана). Благодаря использованию воды, легкодоступного ресурса, электролиз и аналогичные методы разделения воды привлекли интерес научного сообщества. С целью снижения стоимости производства водорода возобновляемые источники энергии были нацелены на возможность электролиза. [21]

Существует три основных типа ячеек: ячейки с твердым оксидным электролизером (SOEC), ячейки с полимерным электролитом с мембраной (PEM) и ячейки для щелочного электролиза (AEC). [33] Обычно щелочные электролизеры дешевле с точки зрения инвестиций (обычно в них используются никелевые катализаторы), но менее эффективны; Электролизеры PEM, наоборот, более дороги (в них обычно используются дорогие катализаторы на основе металлов платиновой группы ), но они более эффективны и могут работать при более высоких плотностях тока и, следовательно, могут быть дешевле, если производство водорода достаточно велико. [ необходима цитата ]

SOEC работают при высоких температурах, обычно около 800 ° C. При таких высоких температурах значительное количество требуемой энергии может быть предоставлено в виде тепловой энергии (тепла), что называется высокотемпературным электролизом . Тепловая энергия может поступать из различных источников, включая отходы промышленного тепла, атомные электростанции или солнечные тепловые электростанции. Это может снизить общую стоимость производимого водорода за счет уменьшения количества электроэнергии, необходимой для электролиза. [34] [35] [36] [37] Электролизные ячейки PEM обычно работают при температуре ниже 100 ° C. [34]Эти элементы имеют то преимущество, что они сравнительно просты и могут быть спроектированы так, чтобы принимать входное напряжение в широком диапазоне, что делает их идеальными для использования с возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечные фотоэлементы. [38] AEC оптимально работают при высоких концентрациях электролита (КОН или карбонат калия) и при высоких температурах, часто около 200 ° C.

Объем промышленного производства и эффективность [ править ]

Эффективность современных генераторов водорода измеряется количеством энергии, потребляемой на стандартный объем водорода (МДж / м 3 ), принимая стандартные температуру и давление H 2 . Чем меньше энергия, потребляемая генератором, тем выше будет его КПД; 100% -ный электролизер потребляет 39,4 киловатт-часов на килограмм (142 МДж / кг) водорода, [39] 12 749 джоулей на литр (12,75 МДж / м 3 ). Практический электролиз (с использованием вращающегося электролизера при давлении 15 бар) может потреблять 50 киловатт-часов на килограмм (180 МДж / кг) и еще 15 киловатт-часов (54 МДж), если водород сжимается для использования в водородных автомобилях. [40]

Обычный щелочной электролиз имеет эффективность около 70% [41], однако доступны усовершенствованные электролизеры на щелочной воде с эффективностью до 82%. [42] С учетом использования более высокой теплотворной способности (поскольку неэффективность из-за тепла может быть перенаправлена ​​обратно в систему для создания пара, необходимого для катализатора), средняя рабочая эффективность для электролиза PEM составляет около 80% или 82% при использовании самые современные щелочные электролизеры. [43]

Ожидается, что к 2030 году эффективность PEM увеличится примерно до 86% [44]. Теоретическая эффективность электролизеров PEM прогнозируется до 94%. [45]

Себестоимость добычи H 2 (не облагаемая налогом $ -гг) при различных ценах на природный газ

По состоянию на 2020 год стоимость водорода при электролизе составляет около 3-8 долларов за кг. [46] Учитывая промышленное производство водорода и использование лучших в настоящее время процессов электролиза воды (PEM или щелочной электролиз), которые имеют эффективный электрический КПД 70–82%, [47] [48] [49] производят 1 кг водорода. (который имеет удельную энергию 143 МДж / кг или около 40 кВтч / кг) требует 50–55 кВтч электроэнергии. При стоимости электроэнергии 0,06 долл. США / кВтч, как указано в планах Министерства энергетики по производству водорода на 2015 г. [50]стоимость водорода составляет 3 доллара за кг. Целевая цена Министерства энергетики США на водород в 2020 году составляет 2,30 доллара США за килограмм, при этом стоимость электроэнергии составляет 0,037 доллара США за киловатт-час, что вполне достижимо с учетом недавних тендеров PPA на ветряную и солнечную энергию во многих регионах. [51] Одним из преимуществ электролиза перед водородом парового риформинга метана (SMR) является то, что водород может производиться на месте, а это означает, что исключается дорогостоящий процесс доставки на грузовике или по трубопроводу.

Паровая конверсия метана в среднем составляет 1 [46] –3 долл. США / кг. [ необходима цитата ] Это делает производство водорода путем электролиза конкурентоспособным по стоимости уже во многих регионах, как указано Nel Hydrogen [52] и другими, включая статью IEA [53], в которой исследуются условия, которые могут привести к конкурентному преимуществу для электролиза. .

Электролиз с химическим воздействием [ править ]

В дополнение к снижению напряжения, необходимого для электролиза за счет повышения температуры электролизной ячейки, также можно электрохимически потреблять кислород, произведенный в электролизере, путем введения топлива (такого как углерод / уголь, [54] метанол , [55] ] [56] этанол , [57] муравьиная кислота , [58] глицерин, [58] и т.д.) в кислородную сторону реактора. Это снижает требуемую электрическую энергию и потенциально снижает стоимость водорода до менее чем 40 ~ 60% с оставшейся энергией, обеспечиваемой таким образом. [59]Кроме того, водный электролиз с участием углерода / углеводородов (CAWE) может предложить менее энергоемкий и более чистый метод использования химической энергии в различных источниках углерода, таких как угли с низким и высоким содержанием серы, биомасса, спирты и метан ( Природный газ), где произведенный чистый CO 2 может быть легко изолирован без необходимости разделения. [60] [61]

Радиолиз [ править ]

Ядерное излучение может разорвать водные связи посредством радиолиза . [62] [63] На золотом руднике Мпоненг , Южная Африка , исследователи обнаружили бактерии в естественной зоне высокой радиации. Бактериальное сообщество , которое преобладает в новом phylotype из Desulfotomaculum , кормил в первую очередь радиолитическому производства водорода. [64]

Термолиз [ править ]

Вода самопроизвольно диссоциирует при температуре около 2500 ° C, но этот термолиз происходит при температурах, слишком высоких для обычных технологических трубопроводов и оборудования.

Термохимический цикл [ править ]

Основная статья: термохимический цикл

Термохимические циклы объединяют исключительно источники тепла ( термо ) с химическими реакциями для разделения воды на водородные и кислородные компоненты. [65] Термин « цикл» используется потому, что, помимо воды, водорода и кислорода, химические соединения, используемые в этих процессах, непрерывно рециркулируют. Если электричество частично используется в качестве входа, полученный термохимический цикл определяется как гибридный .

Цикл серы-йод (СИ цикл) является термохимическими процессами цикла , который генерирует водород из воды с эффективностью примерно 50%. Сера и йод, используемые в процессе, рекуперируются и повторно используются, а не потребляются в процессе. Цикл может быть выполнен с любым источником очень высоких температур, около 950 ° С, например, путем концентрации солнечной энергией системы (CSP) и рассматриваются как хорошо подходят для производства водорода высокотемпературных ядерных реакторов , [66] и как таковая изучается в высокотемпературном инженерном испытательном реакторе в Японии. [67] [68] [69] [70]Существуют и другие гибридные циклы, в которых используются как высокие температуры, так и некоторое количество электроэнергии, например, цикл медь-хлор , он классифицируется как гибридный термохимический цикл, потому что в нем используется электрохимическая реакция на одной из стадий реакции, он работает при 530 ° C и имеет КПД 43 процента. [71]

Ферросилиций метод [ править ]

Ферросилиций используется военными для быстрого производства водорода для воздушных шаров . В химической реакции используются гидроксид натрия , ферросилиций и вода. Генератор достаточно мал, чтобы поместиться в грузовике, и требует лишь небольшого количества электроэнергии, материалы стабильны и негорючие, и они не производят водород, пока не смешиваются. [72] Метод используется со времен Первой мировой войны . Тяжелый стальной сосуд высокого давления заполняется гидроксидом натрия и ферросилицием, закрывается и добавляется контролируемое количество воды; растворение гидроксида нагревает смесь до примерно 93 ° C и запускает реакцию; производятся силикат натрия , водород и водяной пар.[73]

Фотобиологическое расщепление воды [ править ]

Водорослей биореактор для производства водорода.
Основная статья: Биологическое производство водорода (водоросли)

Биологический водород можно производить в биореакторе из водорослей . [74] В конце 1990-х было обнаружено, что если водоросли лишены серы, они переключатся с производства кислорода , то есть нормального фотосинтеза , на производство водорода. Кажется, что производство в настоящее время экономически целесообразно, если превзойти барьер энергоэффективности 7–10% (преобразование солнечного света в водород). [75] со скоростью производства водорода 10–12 мл на литр культуры в час. [76]

Фотокаталитическое расщепление воды [ править ]

Основная статья: Фотокаталитическое расщепление воды

Преобразование солнечной энергии в водород посредством процесса разделения воды - один из наиболее интересных способов создания экологически чистых и возобновляемых источников энергии . Однако, если этому процессу способствуют фотокатализаторы, взвешенные непосредственно в воде, вместо использования фотоэлектрической и электролитической систем, реакция протекает всего за одну стадию, ее можно сделать более эффективной. [77] [78]

Биоводородные маршруты [ править ]

Потоки биомассы и отходов в принципе могут быть преобразованы в биоводород с помощью газификации биомассы , парового риформинга или биологического преобразования, такого как биокатализируемый электролиз [59] или ферментативное производство водорода. [6]

Среди методов производства водорода, таких как паровой риформинг метана, термический крекинг, газификация и пиролиз угля и биомассы, электролиз и фотолиз, биологические методы являются более экологичными и менее энергоемкими. Кроме того, для производства водорода биохимическими путями можно использовать широкий спектр отходов и малоценных материалов, таких как сельскохозяйственная биомасса, в качестве возобновляемых источников. Тем не менее, в настоящее время водород производится в основном из ископаемого топлива, в частности из природного газа, которые являются невозобновляемыми источниками. Водород - не только самое чистое топливо, но и широко используется в ряде отраслей, особенно в производстве удобрений, в нефтехимической и пищевой. Это делает логичным исследование альтернативных источников для производства водорода. Основными биохимическими технологиями получения водорода являются процессы темного брожения и фотоферментации.При темной ферментации углеводы превращаются в водород ферментативными микроорганизмами, включая строго анаэробные и факультативные анаэробные бактерии. Теоретический максимум 4 моль H2 / моль глюкозы может быть произведено, и, помимо водорода, сахара превращаются в летучие жирные кислоты (ЛЖК) и спирты в качестве побочных продуктов во время этого процесса. Фотоферментативные бактерии способны генерировать водород из ЛЖК. Следовательно, метаболиты, образующиеся при темной ферментации, могут использоваться в качестве сырья при фотоферментации для увеличения общего выхода водорода. [79]

Производство ферментативного водорода [ править ]

Основные статьи: ферментативное производство водорода и темное брожение

Биоводород можно производить в биореакторах. В процессе участвуют бактерии, потребляющие углеводороды и производящие водород и CO 2 . CO 2 и водород можно разделить.

Ферментативное производство водорода является ферментативным превращением органического субстрата в биоводород проявляется разнообразной группой бактерий с использованием мульти ферментных систем , включающих три этапа , аналогичного анаэробной конверсией . Реакции темного брожения не требуют световой энергии, поэтому они способны постоянно производить водород из органических соединений в течение дня и ночи. Фотоферментация отличается от темной ферментации тем, что она протекает только при наличии света . Например, фотоферментация с помощью Rhodobacter sphaeroides SH2C может использоваться для преобразования низкомолекулярных жирных кислот в водород.[80]

Ферментативное производство водорода может осуществляться с использованием прямого биофотолиза зелеными водорослями, непрямого биофотолиза цианобактериями, фото-ферментации анаэробными фотосинтетическими бактериями и темного брожения анаэробными ферментативными бактериями. Например, в литературе сообщается об исследованиях производства водорода с использованием H. salinarium , анаэробных фотосинтезирующих бактерий, связанных с донором гидрогеназы, таким как E. coli . [81] Enterobacter aerogenes - еще один производитель водорода. [82]

Ферментативное производство водорода [ править ]

Были разработаны разнообразные ферментативные пути для получения водорода из сахаров. [83]

Биокатализируемый электролиз [ править ]

Ячейка для микробного электролиза
Основные статьи: электрогидрогенез и микробный топливный элемент

Помимо темного брожения, другой возможностью является электрогидрогенез (электролиз с использованием микробов). С помощью микробных топливных элементов сточные воды или растения могут использоваться для выработки энергии. Биокатализируемый электролиз не следует путать с биологическим производством водорода , поскольку последний использует только водоросли, а в последнем водоросли сами генерируют водород мгновенно, тогда как при биокатализируемом электролизе это происходит после прохождения микробного топливного элемента и различных водных растений. [84] можно использовать. К ним относятся тростник сладкая трава , кордграсс, рис, помидоры, люпин и водоросли. [85]

Нано-гальванический порошок на основе алюминия, разработанный Исследовательской лабораторией армии США.

Наногальванический порошок алюминиевого сплава [ править ]

Основная статья: Наногальванические сплавы на основе алюминия

Было показано, что порошок алюминиевого сплава, изобретенный исследовательской лабораторией армии США в 2017 году, способен производить газообразный водород при контакте с водой или любой жидкостью, содержащей воду, благодаря своей уникальной наноразмерной гальванической микроструктуре. Сообщается, что он производит водород с выходом 100 процентов от теоретического без необходимости использования каких-либо катализаторов, химикатов или внешней энергии. [86] [87]

Воздействие на окружающую среду [ править ]

По состоянию на 2020 год большая часть водорода производится из ископаемого топлива, что приводит к выбросам углерода. [88] Это часто называют серым водородом, когда выбросы выбрасываются в атмосферу, и голубым водородом, когда выбросы улавливаются с помощью CCS для улавливания и хранения углерода . [89]

Водород, полученный с использованием более новой экологически чистой технологии пиролиза метана [90] , часто называют бирюзовым водородом . Высококачественный водород производится непосредственно из природного газа, а связанный с ним экологически чистый твердый углерод не выбрасывается в атмосферу, а затем может быть продан для промышленного использования или храниться на свалках.

Водород, полученный из возобновляемых источников энергии, часто называют зеленым водородом . Есть два практических способа производства водорода из возобновляемых источников энергии. Один заключается в использовании энергии для газа , в котором электроэнергия используется для производства водорода в результате электролиза, а другой - в использовании свалочного газа для производства водорода в установке парового риформинга. Водородное топливо, когда оно производится из возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра или солнца, является возобновляемым топливом . [91]

Использование водорода [ править ]

Смотрите также: Водородная экономика

Водород используется для конверсии тяжелых нефтяных фракций в более легкие путем гидрокрекинга . Он также используется в других процессах, включая процесс ароматизации , гидрообессеривания и производство аммиака с помощью процесса Габера .

Водород может использоваться в топливных элементах для местного производства электроэнергии или, возможно, в качестве транспортного топлива.

Водород образуется как побочный продукт производства промышленного хлора путем электролиза . Хотя для этого требуются дорогостоящие технологии, водород можно охлаждать, сжимать и очищать для использования в других процессах на месте или продавать покупателю через трубопровод, баллоны или грузовики. Открытие и разработка менее дорогих методов производства объемного водорода имеет отношение к созданию водородной экономики . [6]

См. Также [ править ]

  • Производство аммиака
  • Искусственный фотосинтез
  • Биоводород
  • Анализатор водорода
  • Водородный компрессор
  • Водородная экономия § Цветовые коды
  • Хрупкость водорода
  • Испытание на утечку водорода
  • Водородный трубопроводный транспорт
  • Очиститель водорода
  • Чистота водорода
  • Водородная безопасность
  • Датчик водорода
  • Хранение водорода
  • Водородная станция
  • Бак с водородом
  • Танкер с водородом
  • Водородные технологии
  • Водородный клапан
  • Промышленный газ
  • Жидкий водород
  • Атомная станция нового поколения (частично для производства водорода)
  • Hy4Heat
  • Лейн производитель водорода
  • Процесс Линде – Франка – Каро
  • Подземное хранилище водорода

Ссылки [ править ]

  1. ^ Лю, Кэ; Песня, Чуньшань; Субрамани, Велу, ред. (2009). Технологии производства и очистки водорода и синтез-газа . DOI : 10.1002 / 9780470561256 . ISBN 9780470561256.
  2. ^ «Выбросы водорода за жизненный цикл» . 4-е поколение . Энергия . Проверено 27 мая 2020 .
  3. ^ Энергия, долл. США. Влияние увеличения использования водорода на потребление нефти и выбросы углекислого газа. 84 (Управление энергетической информации, Вашингтон, округ Колумбия, 2008 г.)
  4. ^ http://ieahydrogen.org/pdfs/Global-Outlook-and-Trends-for-Hydrogen_Dec2017_WEB.aspx
  5. ^ a b c Press, Roman J .; Santhanam, KSV; Мири, Масуд Дж .; Бейли, Алла В .; Такач, Джеральд А. (2008). Введение в водородную технологию . Джон Вили и сыновья. п. 249. ISBN 978-0-471-77985-8.
  6. ^ a b c Häussinger, Питер; Lohmüller, Reiner; Уотсон, Аллан М. (2011). «Водород, 1. Свойства и возникновение». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . DOI : 10.1002 / 14356007.a13_297.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2.
  7. ^ https://cleantechnica.com/2014/06/04/hydrogen-fuel-cell-vehicles-about-not-clean/ [ требуется полная ссылка ]
  8. ^ Обработчик ископаемого топлива
  9. ↑ Коллоди, Гвидо (11 марта 2010 г.). «Производство водорода с помощью парового риформинга с улавливанием CO 2 » (PDF) . 4-я Международная конференция CISAP4 по безопасности и окружающей среде в обрабатывающей промышленности . Проверено 28 ноября 2015 .
  10. ^ "Производство водорода HFCIT: риформинг природного газа" . Министерство энергетики США. 2008-12-15.
  11. ^ Upham, Д. Честер. «Каталитические расплавленные металлы для прямого превращения метана в водород и отделяемый углерод в промышленном процессе с одной стадией реакции (при потенциально низкой стоимости). Это обеспечит экологически чистый водород из природного газа, по существу, навсегда» . ScienceMag.org . Американская ассоциация развития науки . Проверено 31 октября 2020 года .
  12. ^ BASF. «Исследователи BASF работают над принципиально новыми процессами производства с низким содержанием углерода - пиролизом метана» . Устойчивое развитие США . BASF . Проверено 19 октября 2020 года .
  13. ^ Шнайдер, Стефан. «Современное состояние производства водорода пиролизом природного газа» . ChemBioEng Обзоры . Интернет-библиотека Wiley . Проверено 30 октября 2020 года .
  14. ^ Upham, Д. Честер. «Каталитические расплавленные металлы для прямого превращения метана в водород и отделяемый углерод» . ScienceMag.org . Американская ассоциация развития науки . Проверено 31 октября 2020 года .
  15. ^ Кларк, Палмер. «Сухой риформинг метана, катализируемый расплавленными металлическими сплавами» . nature.com . природный катализ . Проверено 31 октября 2020 года .
  16. ^ Картрайт, Джон. «Реакция, которая навсегда даст нам чистое ископаемое топливо» . NewScientist . New Scientist Ltd . Проверено 30 октября 2020 года .
  17. ^ Технологический институт Карлсруэ. «Водород из метана без выбросов СО2» . Phys.Org . Phys.Org . Проверено 30 октября 2020 года .
  18. ^ Bellona-HydrogenReport
  19. ^ https://www.hfpeurope.org/infotools/energyinfos__e/hydrogen/main03.html [ постоянная мертвая ссылка ] [ требуется полная ссылка ]
  20. ^ "Kværner-процесс с технологией утилизации отходов плазменной дуги" . Архивировано из оригинала на 2014-03-13 . Проверено 13 октября 2009 .
  21. ^ a b Hordeski, MF Альтернативные виды топлива: будущее водорода. 171-199 (Fairmont Press, inc., 2007).
  22. ^ "Выбросы преимущества газификации" . Национальная лаборатория энергетических технологий . Министерство энергетики США.
  23. ^ «Выбросы от сжигания угля» . US EIA . Управление энергетической информации США.
  24. ↑ Ли, Вун-Джэ; Ли, Юн-Кук (2001). «Характеристики внутреннего давления газа, возникающие при карбонизации угля в коксовой печи». Энергия и топливо . 15 (3): 618–23. DOI : 10.1021 / ef990178a .
  25. ↑ Жмайель, Джимми Эл; Маччи, Артуро; Хьюз, Робин; Энтони, Эдвард Джон (2014). «Моделирование интеграции установки по переработке битума и процесса IGCC с улавливанием углерода». Топливо . 117 : 1288–97. DOI : 10.1016 / j.fuel.2013.06.045 .
  26. ^ Purtill, Джеймс (22 января 2021). «Что такое зеленый водород, как его производят и будет ли он топливом будущего?» . ABC News . Австралийская радиовещательная корпорация . Проверено 4 февраля 2021 года .
  27. ^ «ITM - Инфраструктура для заправки водородом - февраль 2017 г.» (PDF) . level-network.com . Проверено 17 апреля 2018 года .
  28. ^ "Снижение затрат и повышение производительности электролизеров PEM" (PDF) . fch.europa.eu . Совместное предприятие по топливным элементам и водороду . Проверено 17 апреля 2018 года .
  29. ^ «Технологии производства водорода: текущее состояние и перспективы развития» . hindawi.com . Проверено 17 апреля 2018 года .
  30. ^ "Снижение затрат и повышение производительности электролизеров PEM" (PDF) . fch.europa.eu . Совместное предприятие по топливным элементам и водороду . Проверено 17 апреля 2018 года .
  31. ^ «Отчет и финансовая отчетность 30 апреля 2016 г.» (PDF) . itm-power.com . Проверено 17 апреля 2018 года .
  32. ^ «Производство водорода: риформинг природного газа» . energy.gov . Министерство энергетики США . Проверено 17 апреля 2018 года .
  33. ^ Бадвал, Сухвиндер PS; Гидди, Сарбджит; Маннингс, Кристофер (2013). «Производство водорода твердыми электролитическими способами». Междисциплинарные обзоры Wiley: Энергия и окружающая среда . 2 (5): 473–487. DOI : 10.1002 / wene.50 .
  34. ^ a b Огден, JM (1999). «Перспективы построения инфраструктуры водородной энергетики» . Ежегодный обзор энергетики и окружающей среды . 24 : 227–279. DOI : 10.1146 / annurev.energy.24.1.227 .
  35. ^ Хауч, Энн; Эббесен, Суне Далгаард; Йенсен, Сорен Хойгаард; Могенсен, Могенс (2008). «Высокоэффективный высокотемпературный электролиз». Журнал химии материалов . 18 (20): 2331–40. DOI : 10.1039 / b718822f .
  36. ^ В лаборатории электролиз воды можно проводить с помощью простого прибора, такого как вольтаметр Гофмана : «Электролиз воды и концепция заряда» . Архивировано из оригинала на 2010-06-13.
  37. ^ «Атомные электростанции могут производить водород, чтобы подпитывать« водородную экономику » » (пресс-релиз). Американское химическое общество . 25 марта 2012 . Проверено 9 марта 2013 года .
  38. ^ Кларк, RE; Гиддей, С .; Чакки, FT; Бадвал, СПС; Paul, B .; Эндрюс, Дж. (2009). «Прямое соединение электролизера с солнечной фотоэлектрической системой для производства водорода». Международный журнал водородной энергетики . 34 (6): 2531–42. DOI : 10.1016 / j.ijhydene.2009.01.053 .
  39. ^ Лука Бертуччиоли; и другие. (7 февраля 2014 г.). «Развитие электролиза воды в Европейском Союзе» (PDF) . Заказчик Совместное предприятие по топливным элементам и водороду .
  40. ^ Stensvold, Торе (26 января 2016). «Coca-Cola-oppskrift» может стать водородом до ньют-норскиндустриевентир . Teknisk Ukeblad ,.
  41. ^ Stolten, Детлеф (4 января 2016). Водородная наука и инженерия: материалы, процессы, системы и технологии . Джон Вили и сыновья. п. 898. ISBN 9783527674299. Проверено 22 апреля 2018 года .
  42. ^ thyssenkrupp. «Водород из электролиза воды - решения для устойчивого развития» . thyssenkrupp-uhde-chlorine-engineers.com . Проверено 28 июля 2018 .
  43. ^ «ITM - Инфраструктура для заправки водородом - февраль 2017 г.» (PDF) . level-network.com . Проверено 17 апреля 2018 года .
  44. ^ "Снижение затрат и повышение производительности электролизеров PEM" (PDF) . fch.europa.eu . Совместное предприятие по топливным элементам и водороду . Проверено 17 апреля 2018 года .
  45. ^ Bjørnar Kruse; Сондре Гринна; Като Бух (13 февраля 2002 г.). «Водород - состояние и возможности» (PDF) . Фонд Беллона. п. 20. Архивировано 16 сентября 2013 года. CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  46. ^ a b Фиклинг, Дэвид (2 декабря 2020 г.). «Водород - это ставка на триллион долларов на будущее» . Bloomberg.com . Архивировано 2 декабря 2020 года. Зеленый водород. Текущая цена от 3 до 8 долларов за килограмм. Серый водород, который стоит всего 1 доллар.
  47. ^ Вернер Циттель; Райнхольд Вурстер (1996-07-08). «Глава 3: Производство водорода. Часть 4: Производство электроэнергии с помощью электролиза» . HyWeb: Knowledge - Водород в энергетическом секторе . Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH.
  48. ^ Bjørnar Kruse; Сондре Гринна; Като Бух (13 февраля 2002). «Водород - состояние и возможности» . Фонд Беллона. Архивировано из оригинального (PDF) 02.07.2011. Прогнозируется КПД электролизеров на основе ПЭМ до 94%, но в настоящее время это только теоретически.
  49. ^ «Высокоскоростной и высокоэффективный 3D-электролиз воды» . Grid-shift.com. Архивировано из оригинала на 2012-03-22 . Проверено 13 декабря 2011 .
  50. ^ "Технические цели Министерства энергетики США для производства водорода путем электролиза" . energy.gov . Министерство энергетики США . Проверено 22 апреля 2018 года .
  51. ^ Соизволил, Джейсон. «Xcel привлекает« беспрецедентно »низкими ценами на солнечную и ветровую энергию в сочетании с накопителями» . greentechmedia.com . Вуд Маккензи . Проверено 22 апреля 2018 года .
  52. ^ «Широкое распространение конкурентного водородного решения» (PDF) . nelhydrogen.com . Nel ASA . Проверено 22 апреля 2018 года .
  53. ^ Филибер, Седрик. «Комментарий: Производство промышленного водорода из возобновляемых источников энергии» . iea.org . Международное энергетическое агентство . Проверено 22 апреля 2018 года .
  54. ^ Гидди, S; Кулкарни, А; Бадвал, СПС (2015). «Производство водорода с низким уровнем выбросов за счет углеродного электролиза». Международный журнал водородной энергетики . 40 (1): 70–4. DOI : 10.1016 / j.ijhydene.2014.11.033 .
  55. ^ Хм, Сонхён; Чон, Хонгрэ; Ким, Тэ Джин; Ли, Джэён (2012). «Производство чистого водорода из растворов метанол – вода с помощью энергосберегающего процесса электролитического риформинга». Журнал источников энергии . 198 : 218–22. DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2011.09.083 .
  56. ^ Ju, Hyungkuk; Гидди, Сарбджит; Бадвал, Сухвиндер П.С. (2017). «Роль наноразмерного SnO 2 в электрокатализаторах на основе Pt для производства водорода при электролизе воды с метанолом». Electrochimica Acta . 229 : 39–47. DOI : 10.1016 / j.electacta.2017.01.106 .
  57. ^ Ju, Hyungkuk; Гидди, Сарбджит; Бадвал, Сухвиндер П.С.; Малдер, Роджер Дж (2016). «Электрокаталитическая конверсия этанола в ячейках с твердым электролитом для распределенного производства водорода». Electrochimica Acta . 212 : 744–57. DOI : 10.1016 / j.electacta.2016.07.062 .
  58. ^ a b Лами, Клод; Девадас, Авирами; Симоэс, Марио; Кутансо, Кристоф (2012). «Производство чистого водорода посредством электрокаталитического окисления муравьиной кислоты в протонообменной мембранной электролизной ячейке (PEMEC)». Electrochimica Acta . 60 : 112–20. DOI : 10.1016 / j.electacta.2011.11.006 .
  59. ^ a b Бадвал, Сухвиндер П. С; Giddey, Sarbjit S; Маннингс, Кристофер; Бхатт, Ананд I; Холленкамп, Энтони Ф (2014). «Новые технологии электрохимического преобразования и хранения энергии» . Границы химии . 2 : 79. Bibcode : 2014FrCh .... 2 ... 79B . DOI : 10.3389 / fchem.2014.00079 . PMC 4174133 . PMID 25309898 .  
  60. ^ Ju, H; Бадвал, СПС; Гиддей, С (2018). «Комплексный обзор углеродного и углеводородного электролиза воды для производства водорода». Прикладная энергия . 231 : 502–533. DOI : 10.1016 / j.apenergy.2018.09.125 .
  61. ^ Ju, Hyungkuk; Бадвал, Сухвиндер; Гиддей, Сарбджит (2018). «Комплексный обзор углеродного и углеводородного электролиза воды для производства водорода». Прикладная энергия . 231 : 502–533. DOI : 10.1016 / j.apenergy.2018.09.125 .
  62. ^ Введение в радиационную химию Глава 7
  63. ^ Справочник по производству ядерного водорода, Глава 8
  64. ^ Ли-Хун Линь; Пей-Лин Ван; Дуглас Рамбл; Йоханна Липпманн-Пипке; Эрик Бойс; Лиза М. Пратт; Барбара Шервуд Лоллар ; Эоин Л. Броди; Терри К. Хейзен; Гэри Л. Андерсен; Тодд З. ДеСантис; Дуэйн П. Мозер; Дэйв Кершоу; TC Onstott (2006). «Долгосрочная устойчивость высокоэнергетического биома земной коры с низким разнообразием» . Наука . 314 (5798): 479–82. Bibcode : 2006Sci ... 314..479L . DOI : 10.1126 / science.1127376 . PMID 17053150 . 
  65. ^ Производство водорода: термохимические циклы
  66. ^ Основы энергетических технологий МЭА - Производство и распределение водорода , апрель 2007 г.
  67. ^ "HTTR Высокотемпературный инженерный испытательный реактор" . Httr.jaea.go.jp . Проверено 23 января 2014 .
  68. ^ https://smr.inl.gov/Document.ashx?path=DOCS%2FGCR-Int%2FNHDDELDER.pdf . Прогресс в ядерной энергии. Ядерное тепло для производства водорода: соединение реактора с очень высокой / высокой температурой с установкой по производству водорода. 2009 г.
  69. ^ Отчет о состоянии 101 - Газотурбинный высокотемпературный реактор (GTHTR300C)
  70. ^ "VHTR JAEA ДЛЯ КОГЕНЕРАЦИИ ВОДОРОДА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ: GTHTR300C" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 10 августа 2017 года . Проверено 4 декабря 2013 .
  71. ^ Chukwu, К., Naterer,Ф. Розен, М., «Процесс Моделирование ядерных выделяющегося водорода с Cu-Cl цикла» 29 Конференция Канадского Ядерного общества, Торонто, Онтарио, Канада, 1-4 июня 2008 . "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 20 февраля 2012 года . Проверено 4 декабря 2013 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  72. ^ Отчет № 40: Процесс ферросилиция для производства водорода
  73. ^ Откровенная наука: беседы с известными химиками , Иштван Hargittai, Магдольна Hargittai, с. 261, Imperial College Press (2000) ISBN 1-86094-228-8 
  74. ^ Хемшемайер, Аня; Мелис, Анастасиос; Хаппе, Томас (2009). «Аналитические подходы к фотобиологическому производству водорода в одноклеточных зеленых водорослях» . Фотосинтез Исследования . 102 (2–3): 523–40. DOI : 10.1007 / s11120-009-9415-5 . PMC 2777220 . PMID 19291418 .  
  75. ^ Отчет DOE 2008 25%
  76. ^ Jenvanitpanjakul, Peesamai (3-4 февраля 2010). Технология возобновляемых источников энергии и перспективы исследования биогидрогена в Таиланде (PDF) . Заседание Руководящего комитета и семинар исследовательской сети АТЭС по передовым технологиям биоводорода Тайчжун : Университет Фэн Цзя . Архивировано из оригинального (PDF) 4 июля 2013 года.
  77. ^ Наварро Йерга, Руфино М .; Альварес Гальван, М. Консуэло; Del Valle, F .; Виллория де ла Мано, Хосе А .; Фиерро, Хосе LG (2009). «Расщепление воды на полупроводниковых катализаторах при облучении видимым светом». ChemSusChem . 2 (6): 471–85. DOI : 10.1002 / cssc.200900018 . PMID 19536754 . 
  78. ^ Наварро, РМ; Del Valle, F .; Виллория Де Ла Мано, JA; Альварес-Гальван, MC; Фиерро, JLG (2009). «Фотокаталитическое расщепление воды в видимом свете: концепция и разработка катализаторов» . Фотокаталитические технологии . Достижения в химической инженерии. 36 . С. 111–43. DOI : 10.1016 / S0065-2377 (09) 00404-9 . ISBN 978-0-12-374763-1.
  79. ^ Асади, Нушин; Карими Алавиджех, Масих; Зилуэй, Хамид (2017). «Разработка математической методологии для исследования производства биоводорода из региональных и национальных остатков сельскохозяйственных культур: пример Ирана» . Международный журнал водородной энергетики . 42 (4): 1989–2007. DOI : 10.1016 / j.ijhydene.2016.10.021 .
  80. ^ Тао, Y; Чен, Y; Wu, Y; Привет; Чжоу, Z (2007). «Высокий выход водорода из двухэтапного процесса темновой и фотоферментации сахарозы». Международный журнал водородной энергетики . 32 (2): 200–6. DOI : 10.1016 / j.ijhydene.2006.06.034 .
  81. ^ Раджанандам, Бриджеш; Киран, Шива (2011). «Оптимизация производства водорода Halobacterium salinarium в сочетании с E. coli с использованием молочной плазмы в качестве ферментационного субстрата» . Журнал биохимической технологии . 3 (2): 242–4.
  82. ^ Асади, Нушин; Зилуэй, Хамид (март 2017 г.). «Оптимизация предварительной обработки органосольв рисовой соломы для увеличения производства биогидрогена с использованием Enterobacter aerogenes» . Биоресурсные технологии . 227 : 335–344. DOI : 10.1016 / j.biortech.2016.12.073 . PMID 28042989 . 
  83. ^ Персиваль Чжан, YH; Солнце, Джибин; Чжун, Цзянь-Цзян (2010). «Производство биотоплива путем биотрансформации синтетическим ферментным путем in vitro». Текущее мнение в области биотехнологии . 21 (5): 663–9. DOI : 10.1016 / j.copbio.2010.05.005 . PMID 20566280 . 
  84. ^ Strik, Дэвид PBTB; Хамелерс (Берт), HVM; Снель, Ян Ф.Х .; Буйсман, Сис Дж. Н. (2008). «Производство экологически чистой электроэнергии с использованием живых растений и бактерий в топливном элементе». Международный журнал энергетических исследований . 32 (9): 870–6. DOI : 10.1002 / er.1397 . Краткое содержание - Университет и исследовательский центр Вагенингена .
  85. ^ Тиммерс, Рууд (2012). Производство электроэнергии живыми растениями в микробном топливном элементе растений (кандидатская диссертация). ISBN 978-94-6191-282-4.[ требуется страница ]
  86. ^ "Наногальванические сплавы на основе алюминия для производства водорода" . Научно-исследовательская лаборатория Командования по развитию боевых возможностей армии США . Проверено 6 января 2020 года .
  87. Рианна МакНелли, Дэвид (25 июля 2017 г.). «Открытие армии может предложить новый источник энергии» . Армия США . Проверено 6 января 2020 года .
  88. ^ https://4thgeneration.energy/life-cycles-emissions-of-hydrogen/
  89. ^ https://www.dw.com/en/first-element-in-periodic-table-why-all-the-fuss-about-hydrogen/a-53783698#:~:text=Hydrogen%20is%20the% 20 простейших% 20 атомов, плотность% 20% 20любых% 20кристаллических% 20твердых .
  90. ^ Прямой пиролиз метана CH4 может быть проведен в относительно простом (и потенциально дешевом) коммерческом процессе за одну стадию реакции с получением чистого водорода из природного газа.
  91. ^ "Новые горизонты для водорода" (PDF) . Обзор исследований . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (2): 2–9. Апрель 2004 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • US DOE 2012-Технический прогресс в производстве водорода
  • Статья NREL США о производстве водорода
  • Комацу, Теруюки; Ван, Ронг-Мин; Zunszain, Patricia A .; Карри, Стивен; Цучида, Эйшун (2006). «Фотосенсибилизированное восстановление воды к водороду с использованием человеческого сывороточного альбумина в комплексе с цинк-протопорфирин IX». Журнал Американского химического общества . 128 (50): 16297–301. DOI : 10.1021 / ja0656806 . PMID  17165784 . Краткое содержание - Имперский колледж Лондона (1 декабря 2006 г.). 1

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Франческо Кализе и др. редакторы (2019). Производство солнечного водорода . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-814853-2.