Πώς κατασκευάζεται το υδρογόνο εμπορικά;
1. Μεταρρύθμιση μεθανίου ατμού (SMR)
* διαδικασία: Αυτή είναι η κυρίαρχη μέθοδος, η οποία είναι υπεύθυνη για το 95% της παγκόσμιας παραγωγής υδρογόνου. Το φυσικό αέριο (κυρίως μεθάνιο) αντιδρά με ατμό σε υψηλές θερμοκρασίες (700-1000 ° C) και παρουσία καταλύτη νικελίου. Αυτό παράγει ένα μείγμα υδρογόνου, διοξειδίου του άνθρακα και μονοξειδίου του άνθρακα. Το μονοξείδιο του άνθρακα στη συνέχεια αντιδρά με ατμό σε αντίδραση μετατόπισης νερού-αερίου για να παράγει περισσότερο υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα.
* Πλεονεκτήματα: Σχετικά φθηνή και ώριμη τεχνολογία.
* μειονεκτήματα: Παράγει σημαντικές εκπομπές αερίων θερμοκηπίου (CO2).
2. Μερική οξείδωση
* διαδικασία: Μια πρώτη ύλη υδρογονανθράκων (όπως το φυσικό αέριο) αντιδρά με περιορισμένο οξυγόνο σε υψηλές θερμοκρασίες (1000-1300 ° C), παράγοντας ένα μίγμα υδρογόνου, μονοξειδίου του άνθρακα και διοξειδίου του άνθρακα. Παρόμοια με το SMR, χρησιμοποιείται μια αντίδραση μετατόπισης νερού-αερίου για την παραγωγή περισσότερου υδρογόνου.
* Πλεονεκτήματα: Μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα ευρύτερο φάσμα πρώτων υλών από το SMR.
* μειονεκτήματα: Υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές αερίων θερμοκηπίου σε σύγκριση με το SMR.
3. Αεριοποίηση άνθρακα
* διαδικασία: Ο άνθρακας αντιδρά με ατμό και οξυγόνο σε υψηλές θερμοκρασίες (900-1000 ° C) για να παράγει αέριο σύνθεσης (SYNGAS) που περιέχει υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του άνθρακα. Οι Syngas μπορούν στη συνέχεια να υποβληθούν σε επεξεργασία για την παραγωγή υδρογόνου.
* Πλεονεκτήματα: Χρησιμοποιεί έναν άμεσα διαθέσιμο και άφθονο πόρο (άνθρακα).
* μειονεκτήματα: Υψηλές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, πολύπλοκη διαδικασία και ανησυχίες σχετικά με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις του άνθρακα.
4. Ηλεκτρόλυση
* διαδικασία: Η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται για τη διάσπαση των μορίων νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο.
* Τύποι:
* Ηλεκτρολυτική: Αυτή η παραδοσιακή μέθοδος χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για να οδηγήσει μια χημική αντίδραση, παράγοντας υδρογόνο και αέριο οξυγόνου.
* Μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEM): Αυτή η νεότερη μέθοδος χρησιμοποιεί μια μεμβράνη για να διαχωρίσει το υδρογόνο και το οξυγόνο που παράγεται.
* Πλεονεκτήματα: Παραγωγή χαμηλής εκπομπής ή μη μηδενικής εκπομπής, ιδιαίτερα όταν χρησιμοποιείτε πηγές ηλεκτρικής ενέργειας ανανεώσιμων πηγών.
* μειονεκτήματα: Επί του παρόντος υψηλότερο κόστος σε σύγκριση με τις μεθόδους που βασίζονται σε ορυκτά καύσιμα, που περιορίζονται από τη διαθεσιμότητα ηλεκτρικής ενέργειας.
5. Άλλες μέθοδοι
* Αυοποίηση βιομάζας: Παρόμοια με την αεριοποίηση του άνθρακα, αλλά χρησιμοποιεί βιομάζα αντί για άνθρακα.
* Παραγωγή βιο-υδρογόνου: Χρησιμοποιεί βιολογικές διεργασίες για την παραγωγή υδρογόνου από οργανικά απόβλητα.
* Θερμική αποσύνθεση: Η θερμότητα υψηλής θερμοκρασίας χρησιμοποιείται για τη διάσπαση των μορίων νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο.
Το μέλλον της παραγωγής υδρογόνου
Η ανάγκη για μια βιώσιμη και καθαρή μέθοδο παραγωγής υδρογόνου είναι ζωτικής σημασίας για την άμβλυνση της αλλαγής του κλίματος. Η έρευνα και η ανάπτυξη επικεντρώνονται στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της αποδοτικότητας κόστους-αποτελεσματικότητας των μεθόδων ηλεκτρόλυσης που τροφοδοτούνται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αυτό αναμένεται να διαδραματίσει κρίσιμο ρόλο στην επίτευξη μιας οικονομίας υδρογόνου, μειώνοντας την εξάρτηση μας από τα ορυκτά καύσιμα.
