Πώς μπορεί να ληφθεί υδρογόνο;

Το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν, αλλά δεν είναι άμεσα διαθέσιμο στην καθαρή του μορφή στη Γη. Εδώ είναι οι κύριες μέθοδοι για την απόκτηση υδρογόνου:

1. Μεταρρύθμιση μεθανίου ατμού (SMR)

* διαδικασία: Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη μέθοδος, που αντιπροσωπεύει περίπου το 95% της παγκόσμιας παραγωγής υδρογόνου. Το φυσικό αέριο (μεθάνιο) αντιδρά με ατμό σε υψηλές θερμοκρασίες (700-1000 ° C) και πίεση παρουσία καταλύτη νικελίου. Η αντίδραση παράγει μονοξείδιο του υδρογόνου και του άνθρακα. Το μονοξείδιο του άνθρακα αντιδρά περαιτέρω με ατμό σε αντίδραση μετατόπισης νερού-αερίου για να παράγει περισσότερο υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα.

* Εξίσωση:

* CH4 + H2O → CO + 3H2 (Μεταρρύθμιση μεθανίου ατμού)

* CO + H2O → CO2 + H2 (μετατόπιση νερού-αερίου)

* Πλεονεκτήματα: Σχετικά φθηνή, ώριμη τεχνολογία.

* Μειονεκτήματα: Απαιτεί τα ορυκτά καύσιμα, παράγει αέρια θερμοκηπίου (CO2) και δεν είναι πολύ ενεργειακά αποδοτικά.

2. Ηλεκτρόλυση

* διαδικασία: Η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται για τη διάσπαση των μορίων νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο. Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας ανανεώσιμες πηγές ηλεκτρικής ενέργειας, καθιστώντας την υποσχόμενη μέθοδο για την "πράσινη" παραγωγή υδρογόνου.

* Εξίσωση: 2Η2Ο → 2Η2 + O2

* Πλεονεκτήματα: Μπορεί να τροφοδοτείται με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, παράγει καθαρό υδρογόνο.

* Μειονεκτήματα: Επί του παρόντος δαπανηρή λόγω των απαιτήσεων υψηλής ενέργειας, απαιτεί πηγές καθαρού νερού.

3. Αεριοποίηση άνθρακα

* διαδικασία: Ο άνθρακας αντιδρά με ατμό και οξυγόνο σε υψηλές θερμοκρασίες για να παράγει ένα μείγμα αερίων, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου.

* Πλεονεκτήματα: Μπορεί να χρησιμοποιήσει πόρους άνθρακα, εύκολα διαθέσιμη τεχνολογία.

* Μειονεκτήματα: Παράγει σημαντικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, παράγει ρύπους.

4. Αεριοποίηση βιομάζας

* διαδικασία: Η βιομάζα (ξύλο, γεωργικά απόβλητα) μετατρέπεται σε syngas (μίγμα μονοξειδίου του άνθρακα, υδρογόνου και άλλων αερίων) μέσω της αεριοποίησης. Τα syngas μπορούν στη συνέχεια να υποβληθούν σε επεξεργασία για να ληφθεί υδρογόνο.

* Πλεονεκτήματα: Χρησιμοποιεί πόρους ανανεώσιμων πηγών βιομάζας, μπορεί να είναι ουδέτερη από άνθρακα εάν γίνει βιώσιμο.

* Μειονεκτήματα: Λιγότερο αποτελεσματική από άλλες μεθόδους, απαιτεί προ-επεξεργασία της βιομάζας.

5. Άλλες μέθοδοι

* Θερολύση: Διαχωρισμός μορίων νερού χρησιμοποιώντας θερμότητα (τυπικά ηλιακή ενέργεια) για την παραγωγή υδρογόνου.

* Παραγωγή βιο-υδρογόνου: Χρησιμοποιώντας φύκια ή βακτήρια για την παραγωγή υδρογόνου μέσω βιολογικών διεργασιών.

* φωτοηλεκτροχημική διάσπαση νερού: Χρησιμοποιώντας το φως του ήλιου για να χωρίσετε άμεσα το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο.

Επιλέγοντας τη σωστή μέθοδο:

Η καλύτερη μέθοδος για την απόκτηση υδρογόνου εξαρτάται από παράγοντες όπως:

* Κόστος: Η μεταρρύθμιση του μεθανίου ατμού είναι σήμερα η φθηνότερη επιλογή, αλλά άλλες μέθοδοι γίνονται όλο και πιο ανταγωνιστικές.

* Πηγή ενέργειας: Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι ζωτικής σημασίας για την βιώσιμη παραγωγή υδρογόνου.

* Περιβαλλοντικές επιπτώσεις: Η παραγωγή υδρογόνου πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στο πλαίσιο του αποτυπώματος άνθρακα και άλλων περιβαλλοντικών επιπτώσεων.

Το μέλλον της παραγωγής υδρογόνου πιθανότατα θα δει μια μετατόπιση προς καθαρότερες και πιο βιώσιμες μεθόδους, όπως η ηλεκτρόλυση που τροφοδοτείται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αυτό θα είναι ζωτικής σημασίας για την ικανοποίηση της αυξανόμενης ζήτησης για υδρογόνο ως φορέα καθαρής ενέργειας.