Πώς μπορεί να ληφθεί το υδρογόνο απομονωμένο επεξεργασμένο;

Απόκτηση απομονωμένου, επεξεργασμένο υδρογόνο:

Το υδρογόνο μπορεί να ληφθεί και να επεξεργαστεί με διάφορους τρόπους, με κάθε μέθοδο να έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ακολουθεί μια κατανομή των κοινών τεχνικών:

1. Μεταρρύθμιση μεθανίου ατμού (SMR):

* διαδικασία: Αυτή είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος, που περιλαμβάνει την αντίδραση του φυσικού αερίου (μεθάνιο) με ατμό σε υψηλές θερμοκρασίες (700-1000 ° C) και την πίεση. Αυτό παράγει ένα μείγμα υδρογόνου, διοξειδίου του άνθρακα και μονοξειδίου του άνθρακα. Περαιτέρω επεξεργασία αφαιρεί το διοξείδιο του άνθρακα και το μονοξείδιο του άνθρακα για να αποδώσει καθαρό υδρογόνο.

* Πλεονεκτήματα: Σχετικά φθηνή, καθιερωμένη τεχνολογία, υψηλή απόδοση υδρογόνου.

* μειονεκτήματα: Η κατανάλωση υψηλής ενέργειας, οι σημαντικές εκπομπές CO2, η εξάρτηση από το φυσικό αέριο.

2. Μερική οξείδωση (POX):

* διαδικασία: Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί οξυγόνο για εν μέρει οξείδωση των υδρογονανθράκων (όπως το φυσικό αέριο) για να παράγει ένα μείγμα υδρογόνου, μονοξειδίου του άνθρακα και διοξειδίου του άνθρακα. Απαιτείται περαιτέρω επεξεργασία για την απομάκρυνση των ανεπιθύμητων αερίων.

* Πλεονεκτήματα: Λιγότερο ενεργειακά έντυπα από το SMR, μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα ευρύτερο φάσμα πρώτων υλών.

* μειονεκτήματα: Υψηλές εκπομπές CO2, απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό για το χειρισμό οξυγόνου.

3. Ηλεκτρόλυση:

* διαδικασία: Χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια για να χωρίσουν τα μόρια νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο.

* Πλεονεκτήματα: Η καθαρή διαδικασία, μπορεί να τροφοδοτείται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, παράγει υδρογόνο υψηλής καθαρότητας.

* μειονεκτήματα: Επί του παρόντος ακριβότερο από τις μεθόδους που βασίζονται σε ορυκτά καύσιμα, απαιτούν μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας.

4. Αυοποίηση βιομάζας:

* διαδικασία: Μετατρέποντας τη βιομάζα σε μίγμα αερίου (syngas) μέσω αντιδράσεων υψηλής θερμοκρασίας με περιορισμένο οξυγόνο. Το Syngas μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή υδρογόνου μέσω διαφόρων μεθόδων όπως η αντίδραση μετατόπισης του αερίου νερού.

* Πλεονεκτήματα: Η διαδικασία ουδέτερη από άνθρακα, χρησιμοποιεί πρώτες ύλες ανανεώσιμων πηγών βιομάζας.

* μειονεκτήματα: Χαμηλότερη απόδοση υδρογόνου από το SMR, απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό και επεξεργασία.

5. Φωτοηλεκτροχημική (PEC) Νερό διάσπαση:

* διαδικασία: Χρησιμοποιεί το φως του ήλιου για να χωρίσει άμεσα το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο.

* Πλεονεκτήματα: Χρησιμοποιεί ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ενδεχομένως πολύ χαμηλό κόστος στο μέλλον.

* μειονεκτήματα: Ακόμα υπό ανάπτυξη, περιορισμένη αποτελεσματικότητα.

6. Βιολογική παραγωγή υδρογόνου:

* διαδικασία: Ορισμένοι μικροοργανισμοί μπορούν να παράγουν υδρογόνο μέσω ζύμωσης οργανικής ύλης.

* Πλεονεκτήματα: Δυναμικό για παραγωγή χαμηλού κόστους, ανανεώσιμης υδρογόνου.

* μειονεκτήματα: Ακόμα σε πρώιμα στάδια ανάπτυξης, χαμηλή απόδοση.

7. Άλλες μέθοδοι:

* Θερμική αποσύνθεση του μεθανίου: Απαιτεί πολύ υψηλές θερμοκρασίες.

* Άμεση παραγωγή ηλιακού υδρογόνου: Χρησιμοποιεί το φως του ήλιου για να μετατρέψει άμεσα το νερό σε υδρογόνο.

* μεταλλικά-οργανικά πλαίσια (MOFS): Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποθήκευση και την απελευθέρωση υδρογόνου.

επεξεργασία:

Μόλις παράγεται υδρογόνο, συνήθως χρειάζεται περαιτέρω επεξεργασία για να επιτευχθεί η επιθυμητή καθαρότητα και ιδιότητες για συγκεκριμένες εφαρμογές. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει:

* Καθαρισμός: Αφαίρεση ακαθαρσιών όπως CO, CO2 και άζωτο.

* συμπίεση: Αύξηση της πίεσης για την αποθήκευση και τη μεταφορά.

* υγροποίηση: Ψύξη υδρογόνου στην υγρή κατάσταση του για αποτελεσματική αποθήκευση και μεταφορά.

* ανάμειξη: Ανάμειξη υδρογόνου με άλλα αέρια για τη δημιουργία ειδικών μείξεων καυσίμου.

Βασικές εκτιμήσεις:

* Κόστος: Οι μέθοδοι που βασίζονται σε ορυκτά καύσιμα είναι επί του παρόντος φθηνότερες από τις ανανεώσιμες επιλογές.

* Περιβαλλοντικές επιπτώσεις: Οι εκπομπές CO2 ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με τη μέθοδο παραγωγής.

* Αποδοτικότητα: Η ποσότητα υδρογόνου που παράγεται ανά μονάδα εισόδου ενέργειας ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό.

* Επιμελητικότητα: Ορισμένες μέθοδοι είναι πιο κλιμακωτές από άλλες.

Συμπέρασμα:

Η απόκτηση απομονωμένων, επεξεργασμένου υδρογόνου απαιτεί την επιλογή της κατάλληλης μεθόδου παραγωγής και τα επακόλουθα βήματα επεξεργασίας ανάλογα με την επιθυμητή καθαρότητα, εφαρμογή και εκτιμήσεις κόστους. Το μέλλον της παραγωγής υδρογόνου έγκειται στην ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών και οικονομικά αποδοτικών ανανεώσιμων μεθόδων, μεταβιβάζοντας τελικά μακριά από την εξάρτηση από ορυκτά καύσιμα.