Способы получения водорода

Водород может быть получен различными путями с использованием широкого диапазона технологий. Некоторые из них используют установившиеся промышленные процессы, тогда как другие находятся еще на лабораторной стадии. Способы производства водорода можно подразделить на: электрохимические, химические и физические, хотя последние следует скорее отнести ко второй стадии химического способа. Интерес представляют уже апробированные технологии, а именно:

1. Получение водорода из углеводородных соединений - конверсия природного газа, метанола, дизельного топлива, бензина и пр.; газификация угля. Самым оптимальным из них по затратам представляется способ, заключающийся в выделении водорода из природного газа с помощью пара

СН₄ + Н₂О ↔ СО + 3 Н₂

СО + Н₂О ↔ СО₂ + Н₂

2. Получение водорода из воды

2.1 Электролиз – разложение воды с образованием газообразного водорода и кислорода при пропускании через воду электрического тока.

2.2 Разложение воды гидрореагирующими металлами - алюминий, магний, железо

Mg + 2H₂О ® Mg(OH)₂ + H₂

2 3. Получение водорода из гидридов и боргидридов металлов

3. Наиболее практически приемлемый – боргидрид натрия, но исходный продукт и продукты реакции крайне токсичны

NaBH₄ + 2H₂O ® NaBO₂ + 4H₂

Водород, произведенный из природного газа, обходится в несколько раз дешевле электролизного водорода. Поэтому основным способом получения водорода в России в настоящее время является метод каталитической конверсии природного газа с водяным паром. В 80-х годах прошлого века общий объем производства водорода в СССР составлял около 3 млн т. в год, из них доля электролитического водорода составляла около 300 тыс. т, то есть около 10%. Подобная структура производства водорода сохранилась и в настоящее время.

Следует четко понимать, что практически все перечисленные выше технологии получения водорода могут быть реализованы: 1. В промышленных масштабах на централизованных производствах. В этом случае необходима организация сложной инфраструктуры, включающей промежуточное хранение водорода на предприятии- производителе, развитый парк специального транспорта (автомобильный, железнодорожный) для доставки водорода потребителю, хранение водорода в местах использования. 2. Непосредственно вблизи расположения объекта использования – электроэнергетической установки. В этом случае отпадает необходимость в промежуточном хранении и транспортировке водорода. 3. В составе самого объекта использования - электроэнергетической установки. Наиболее экономически и энергетически привлекательный способ для нужд водородной энергетики.

Другие способы получения водорода: - с использованием ядерной энергии; - с использованием возобновляемых источников энергии, например, электролизом воды за счет энергии солнца, ветра, гидроэнергии; - за счет переработки биомассы; - как побочный продукт некоторых производств, например, при электрохимическом получении хлора.