Πώς κατασκευάζεται το αέριο υδρογόνου;
1. Μεταρρύθμιση μεθανίου ατμού (SMR)
* διαδικασία: Αυτή είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος, που αντιπροσωπεύει πάνω από το 95% της παγκόσμιας παραγωγής υδρογόνου. Το φυσικό αέριο (κυρίως μεθάνιο) αντιδρά με ατμό σε υψηλές θερμοκρασίες (700-1000 ° C) και πιέσεις παρουσία καταλύτη νικελίου για την παραγωγή διοξειδίου του υδρογόνου και άνθρακα:
`` `
CH4 + H2O → CO + 3H2
`` `
* Πλεονεκτήματα: Σχετικά φθηνό και αποτελεσματικό, χρησιμοποιώντας άμεσα διαθέσιμο φυσικό αέριο.
* μειονεκτήματα: Παράγει σημαντικές εκπομπές CO2, συμβάλλοντας στην αλλαγή του κλίματος.
2. Μερική οξείδωση (POX)
* διαδικασία: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί οξυγόνο για εν μέρει οξείδωση υδρογονανθράκων, συνήθως φυσικό αέριο, σε υψηλές θερμοκρασίες (1000-1500 ° C). Αυτό παράγει υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα και κάποιο διοξείδιο του άνθρακα.
`` `
CH4 + 1/2 O2 → CO + 2H2
`` `
* Πλεονεκτήματα: Μπορεί να χρησιμοποιήσει βαρύτερους υδρογονάνθρακες από το SMR, λιγότερο ευαίσθητο στις ακαθαρσίες της πρώτης ύλης.
* μειονεκτήματα: Παράγει CO2 και απαιτεί παραγωγή οξυγόνου, προσθέτοντας το κόστος και την πολυπλοκότητα.
3. Αεριοποίηση άνθρακα
* διαδικασία: Ο άνθρακας αντιδρά με ατμό και οξυγόνο σε υψηλές θερμοκρασίες (1000-1500 ° C) για να παράγει ένα μίγμα αερίων, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου, του μονοξειδίου του άνθρακα και του διοξειδίου του άνθρακα.
`` `
C + H2O → Co + H2
`` `
* Πλεονεκτήματα: Μπορεί να χρησιμοποιήσει μια σχετικά φθηνή και άφθονη πηγή καυσίμου όπως ο άνθρακας.
* μειονεκτήματα: Παράγει σημαντικές εκπομπές CO2 και περιλαμβάνει σύνθετα στάδια καθαρισμού αερίων.
4. Ηλεκτρόλυση
* διαδικασία: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για να χωρίσει το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο.
`` `
2Η2Ο → 2Η2 + O2
`` `
* Πλεονεκτήματα: Παράγει καθαρό υδρογόνο χωρίς εκπομπές CO2 εάν χρησιμοποιούνται οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας.
* μειονεκτήματα: Επί του παρόντος, η διαδικασία είναι ενεργειακή ένταση και σχετικά δαπανηρή, αν και οι τεχνολογικές εξελίξεις βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα.
5. Αεριοποίηση βιομάζας
* διαδικασία: Παρόμοια με την αεριοποίηση του άνθρακα, αλλά χρησιμοποιεί βιομάζα (ξύλο, καλλιέργειες κ.λπ.) ως πρώτη ύλη.
* Πλεονεκτήματα: Χρησιμοποιεί ανανεώσιμη βιομάζα, μπορεί να είναι ουδέτερη από τον άνθρακα εάν διαχειρίζεται βιώσιμα.
* μειονεκτήματα: Απαιτεί την προεπεξεργασία της βιομάζας και έχει χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα σε σύγκριση με τα ορυκτά καύσιμα.
6. Άλλες μέθοδοι
* Μεταρρύθμιση αιθανόλης ή μεθανόλης: Παράγει υδρογόνο και CO2.
* Θερμική αποσύνθεση αμμωνίας: Παράγει υδρογόνο και άζωτο.
* Βιολογικές μέθοδοι: Χρησιμοποιώντας φύκια ή βακτήρια για την παραγωγή υδρογόνου.
Η επιλογή της μεθόδου για την παραγωγή υδρογόνου εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως το κόστος, η αποτελεσματικότητα, ο περιβαλλοντικός αντίκτυπος και η διαθεσιμότητα των πόρων. Η ανάπτυξη καθαρότερων και αποτελεσματικότερων τεχνολογιών παραγωγής υδρογόνου αποτελεί σημαντικό τομέα έρευνας και ανάπτυξης.
