Как получают водород в промышленности? Как получают водород в промышленности

Как получают водород в промышленности

Выбор того или иного способа получения водорода связан со специальным его назначением, с местными условиями производства, экономическими соображениями: стоимостью установки, компактностью аппаратуры, производительностью, степенью загрязнения водорода и т.д.Среди технических способов получения водорода (как получают водород в промышленности) выделяют:— Электролиз воды. Данный процесс сводится к разложению воды постоянным электрическим током. При этом из 36 л воды получается водорода и кислорода. Чтобы увеличить электропроводность чистой воды, к ней прибавляют какой-нибудь электролит – кислоту, щелочь, соль. Установки, в которых в технике производится электролиз воды, называются электролизерами. На их электродах поддерживают разность потенциалов около 2 – 3 В, плотность тока – 200 .— Метод глубокого охлаждения. При коксовании каменного угля в качестве основных побочных продуктов получается: сырой бензол, аммиак, смола и коксовый газ. Главной составной частью коксового газа (по объему) является водород – обычно от 45 до 60%.Наиболее простой способ использования водорода коксовых газов состоит в конденсации загрязняющих водород газов путем охлаждения газовой смеси до весьма низкой температуры. Этим же способом можно получить водород из водяного пара.— Конверсионный метод. Сущность этого способа заключается в окислении окиси углерода водяным паром. Реакция протекает при давлении (25 атм) и температуре в присутствии катализаторов. Образующийся при этом окислении диоксид углерода удаляют растворением в воде под давлением. В качестве катализаторов применяют оксиды железа, хрома и других металлов.

ru.solverbook.com

Оборудование + Технология изготовления 2018

Современное производство водорода в промышленных масштабах становится неотъемлемой части промышленности. Оно используется в водородной энергетике. Особенностью данного соединения выступает необходимость его получения в чистом виде искусственным путем, по причине того, что в чистом виде водород неустойчив и практически в природе не встречается.

Водород активно применяется в химической промышленности при получении аммиака, метанола, мыла, пластмасс; в пищевой промышленности при производстве маргарина из жидких растительных масел; в авиационной промышленности.

Технология производства водорода + видео как получают

Технология производства водорода включает в себя несколько типов способов получения водорода. Данное обстоятельство делает производство водорода выгодным мероприятием, поскольку так снижается зависимость от видов сырья и повышается энергетическая безопасность.

Водород можно получить следующими способами – паровой конверсией метана и природного газа, газификацией угля, электролизом воды, пиролизом, путем частичного окисления, с помощью биотехнологий, добычи глубинных газов планеты.

В целом, основной проблемой водородного производства является отсутствие спроса и инфраструктуры, поскольку нет водородных автомобилей. Также в долгосрочной перспективе данное производство планируется базировать на использовании возобновляемых ресурсов.

На сегодняшний день самой дешевой технологией производства водорода принято считать паровую конверсию.

Производство может быть организовано и на частном предприятии и на крупном предприятии. В условиях большого производственного предприятия снижается себестоимость производства, однако повышаются расходы на доставку водорода к специальным водородным заправочным станциям.

Технология производства с помощью паровой конверсии состоит в том, что водяной пар смешивается с метаном под высоким давлением с использованием катализатора и при температуре от семисот до одной тысячи градусов по Цельсию.

Технология получения из угля состоит из процесса нагрева угля при температуре в восемьсот – тысячу триста градусов по Цельсию, при этом перекрывается доступ кислорода.

Технология получения биоводорода предполагает применение термохимического или биохимического способа. Термохимический способ предполагает нагревание биомассы без доступа кислорода до температуры в пятьсот-восемьсот градусов по Цельсию. Биохимический процесс предполагает использование специальных бактерий при температуре в тридцать градусов по Цельсию при нормальном атмосферном давлении.

Также современные технологии и оборудование позволяют получать водород из мусора, при химической реакции воды с металлами, и использовать водоросли. Портативные или домашние установки позволяют получать водород путем переработки природного газа или электролиза воды.

Технология электролиза позволяет получать водород и кислород из воды. Чистота выхода продукции достигается почти ста процентов, благодаря специальному оборудованию по очистке получаемого водорода. Такие установки безопасны для окружающей среды, поскольку в результате реакции в атмосферу выделяется только кислород с небольшой примесью водород и пар воды. Система безопасности оснащена специальными датчиками и системами, которые переводят оборудование в режим ожидания, если обнаруживается ошибка в работе системы установки. Или же прекращает подачу электроэнергии. Особенности работы каждой установки зависят от размеров самого аппарата и других факторов.

Видео как получают (делают):

Крупнейшими производителями водорода считаются следующие компании и организации: Air Liquide, Linde A,G Praxair.

Оборудование для производства водорода

Оборудование для производства водорода выпускается различными компаниями. Их комплектация и оснащение зависит от сырья, которое будет использоваться для производства водорода, объемов производства и ряда других факторов.

Некоторые установки могут состоять из следующих элементов – генератора водорода, блока питания и управления, системы удаленного контроля, соединительных кабелей. Также могут идти в комплекте газоанализаторы водорода в атмосфере и кислороде, источник бесперебойного питания, системы очистки водорода, защитный герметичный корпус, установки для очистки воды обратным способом, холодильники для охлаждения газов.

Компактное оборудование может комплектоваться следующими агрегатами – водородный генератор и периферийное оборудование – системы для охлаждения электролита и газов, очистки подаваемой воды и системы очистки получаемого водорода. Оно по стандарту выпускается контейнерным типом. Кроме целых систем, в линию производства могут добавляться отдельные элементы, которые повышают те или иные параметры линии – производительность, безопасность, давление. Такой подход позволяет повысить производительность линии и снизить себестоимость получения продукции.

Оборудование многих компаний может гарантировать следующие преимущества своего оборудования: низкий уровень потребления электроэнергии; оптимальные показатели пуска и регулирования производительности установки, качественные современные материалы, обеспечивающие не только долгий срок эксплуатации, но и безвредность работы установки; отсутствие токсичных и опасных материалов в установках; автоматизированное управление, снижающее затраты на обслуживание установки; возможность управления работой установленного оборудования посредством персонального компьютера из диспетчерского пункта; все оборудование имеет необходимую сертификацию и соответствующие документы, подтверждающие качество и надежность.

Получение водорода в промышленности: как добывают для производства

Водород считается одним из наиболее ценных видов сырья для синтеза аммиака и производства полимеров и нефтехимии. Он используется для получения твердых жиров из масел растительного происхождения. Из-за высокой химической активности вещество в чистом виде практически не встречается в природе. Основные источники для получения водорода в промышленности — метан, содержащийся в природном газе, и вода. Специалисты отмечают также перспективность разделения попутных газов коксового производства, которые на большинстве предприятий сжигаются.

Способы выделения водорода из соединений

Самые распространенные способы получения водорода в промышленности:

паровая конверсия метана и его гомологов;
газификация кокса;
электролитическое разложение воды.

Освоенные производственные методы позволяют получать газ марок, А и Б с содержанием примесей до 0,05 и 0,01% соответственно.

Особенности работы оборудования для получения водорода

Метановый конвертор

Оборудование для получения водорода в промышленности методом паровой конверсии имеет сложную конструкцию и компоновку. В его состав входят парогенератор, компрессорная станция, подогревающая установка, конверторы метана и угарного газа. Система подключена к подающей магистрали и потребителям. Извлечение водорода происходит при температуре до 1000° C под избыточным давлением и в присутствии катализатора. Перед этим сырье подогревается, очищается от серосодержащих примесей и перемешивается с водяным паром.

Восстановление водорода происходит в два этапа.

После первой ступени конверсии продукт содержит до 10% метана, для разложения которого в смесь вводят атмосферный воздух.
В конце процесса водород очищают от кислорода и оксидов углерода, а избыточное тепло направляют в котел-утилизатор для производства водяного пара.

Процесс полностью замкнут и энергетически независим, но требует применения сложных схем контроля. Несмотря на недостатки, большую часть водорода в промышленности получают как раз этим способом.

Заказать оборудование от «Оксимат» Вы можете по телефону:

+7 (800) 550-06-57

Установка газификации кокса

Технология заключается в пропускании перегретого водяного пара через слой кокса, каменного или бурого углей при температуре свыше 1000° C без доступа кислорода. Полученная смесь водорода и окиси углерода обрабатывается водяным паром. Один из наиболее перспективных способов применения продуктов газификации угля — сжигание на тепловых электростанциях, поскольку современные установки отчаются высокой производительностью, сравнительно низкой себестоимостью конечного продукта и способны работать в непрерывном режиме.

СМОТРЕТЬ КАТАЛОГ

Электролизеры

При помощи электролитических установок водород получают как в промышленности, так и для коммерческого использования. На рынке присутствует оборудование разной производительности, а сырьем служит обычная вода. Установка представляет собой сосуд с раствором щелочи или средней соли, в который погружены два электрода. При пропускании постоянного тока на катоде выделяется водород. Вторичный продукт реакции — кислород — также используется для решения технологических задач. Доочистка позволяет получить на выходе технически и химически чистый водород. Электролизер с вспомогательным оборудованием для водоподготовки и осушения размещается на небольшой площади. Многие производители предлагают мобильные моноблочные и контейнерные установки.

Среди всех способов получения водорода в промышленности электролитический считается наиболее экологичным. Единственный его условный недостаток — зависимость от качества сети питания.

Остались вопросы? Звоните!

+7 (800) 550-06-57

или оставте заявку онлайн

Наши консультанты помогут Вам в выборе подходящего оборудования и предложат различные варианты модификаций товара.

Оставить заявку

www.oxymat.ru

применение и использование в промышленности

Водород является востребованным компонентом для большого количества производственных процессов, относящимся к промышленности. Чтобы его использовать для решения технических задач количество примесей в составе вещества не должно превышать 0, 05%, относится к марке, А и 0,01% — марка Б.

Популярность и востребованность химического элемента связана напрямую с его положительными особенностями:

универсальность;
высокая химическая активность;
малый вес;
хорошая теплопроводность;<.li>
большое количество тепла, образовывающееся в процессе горения;
безопасность использования.

Востребованность водорода для промышленных целей

Водород требуется для получения аммиака, выступающим неотъемлемым компонентом для добычи удобрений азотного типа, производства пластмассы, волокон из синтетических материалов и лекарств. Сочетание его с хлором дает возможность получить хлороводород и соляную кислоту. Также благодаря нему изготавливается множество веществ, относящимся к органическим.

Для пищевой промышленности водород используется во время изготовления маргарина, состоящего из твердых жиров растительного происхождения. Гидрогенизация дает возможность жидкие растительные масла превратить в затверделый жир. Химический элемент может выступать как пропеллент — защитная среда упаковки с пищевыми продуктами.

Использование водорода в металлургии

С помощью водорода удается восстановить первоначальные свойства определенных металлов,состоящих из их оксидов (вольфрам). При его горении в кислороде достигается температура в среднем 3000 °C. Данные условия позволяют выполнять плавление и сваривание металлов тугоплавкого типа.

Использование водорода в промышленности можно наблюдать на примере металлургии. данной отрасли он задействуется с целью восстановительного процесса металлов из оксидов. В результате удается получить сплавы, относящиеся к тугоплавким. Затем водородно-кислородное пламя, отличающееся высокой температурой, обладает способностью расплавлять их и сваривать. Для таких целей задействуется горелка, спроектированная по аналогии ацетиленокислородной.

Преимущества применения водорода

Водород, пребывающий в жидком состоянии, является отличным вариантом топлива для ракет. Также активно идет работа, чтобы в будущем использовать его в виде горючего для силового агрегата машин. Воплощение в жизнь данной идеи положительно скажется на экологической ситуации, так как при сгорании водорода в атмосферу не попадают опасные компоненты, наносящиеся непоправимый вред окружающей среде.

Одним из основных потребителем химического элемента являются предприятия, работающие в сфере нефтехимии и занимающиеся переработкой нефти. Здесь расход водорода, который добывается промышленным методом, достигает отметки 50% от общего числа. Большое количество полимеров, соединений углеводородного типа и масс, с пластическими свойствами, получают исключительно из водорода.

Газообразное вещество благодаря отличной теплопроводности и отсутствию в составе вредных компонентов оптимально подходит для снижения уровня нагрева турбогенераторов, характеризующихся высоким запасом мощности. В условиях повышенной температуры водород демонстрирует регенерацию, беря на себя атомы кислорода, находящиеся в оксидах металлов. Это дает возможность применять его для прямого восстановления руды.

В зависимости от отрасли газообразная консистенция выступает как основной элемент, дополнительный материал либо горючее.

Cогласно статистическим данным востребованность водорода стремительно растет и его использование каждые 15 лет удваивается в несколько раз.

Нужна консультация по выбору генератора водорода? Звоните!

+7 (800) 505-42-68

или оставте заявку онлайн

Оставить заявку

www.oxymat.ru

Как получить водород в домашних условиях | В домашних условиях

» В домашних условиях

Как получить водород?

Производство водорода – одна из главных образующих цепочек водородной энергетики. Водород в чистом виде, практически не встречается в природе, поэтому он должен извлекаться из других химических веществ различными методами и способами.

Как получить водород: методы

Паровая конверсия метана и природного газа: водяной пар при высокой температуре (700 – 1000 градусов Цельсия) смешивается с метаном под давлением, в присутствии катализирующего вещества.
Газификация угля: один из старейших способов получения водорода. Без доступа воздуха, при температуре 800 – 1300 градусов Цельсия нагревают уголь вместе с водяным паром, при этом из воды уголь вытесняет кислород. На выходе получается углекислый газ и водород.
Электролиз воды. очень простой способ получения водорода. В емкость наливается раствор соды, в который помещается 2 электрических элемента, один соответствует минусу – катод, другой плюсу – анод. В данный раствор подается электричество, которое разлаживает воду на составляющие – водород выделяется на катоде, а кислород на аноде.
Пиролиз: разложение воды на водород и кислород без доступа воздуха и при высокой температуре.
Частичное окисление: сплав металлов алюминия и галлия формируют в специальные брикеты, которые помещают в емкость с водой, в результате химической реакции образуется водород и окись алюминия. Галлий используется в сплаве для предотвращения окисления алюминия.
Биотехнологии: еще в 20 веке было обнаружено, что если водорослям хламидомонадам не будет хватать кислорода и серы в процессе жизнедеятельности, то они бурно начнут выделять водород.
Глубинный газ планеты: в недрах земли водород может находится в чистом газообразном виде, но его выработка оттуда не целесообразна.

Как из воды получить водород

Наиболее простым способом получения водорода из воды является электролиз. Электролиз — химический процесс, при котором раствор электролита, под воздействием электрического тока, разделяется на составные части, то есть в нашем случае вода разделяется на водород и кислород. Для этого используется раствор соды в воде и два элемента – катод и анод, на которых и будут выделятся газы. На элементы подается напряжение, на аноде выделяется кислород, а на катоде водород.

Как получить водород в домашних условиях

Реактивы используются довольно простые – купорос (медный), поваренная соль, алюминий и вода. Алюминий можно взять из под пивных банок, но прежде, его нужно обжечь, чтобы избавится от пластиковой пленки, которая мешает реакции.

Потом отдельно готовится раствор купороса, и раствор соли, раствор купороса голубого цвета, смешивается с раствором соли, в итоге получается раствор зеленого цвета. Затем в этот зеленый раствор бросаем кусочек алюминиевой фольги, вокруг него появляются пузырьки – это водород. Также замечаем, что фольга покрылась красным налетом, это алюминий вытеснил медь из раствора. Для того, чтобы собрать водород для личных целей, используйте бутылку с пробкой, в которую заранее вставлена не широкая трубка, через которую и будет выходить газ.

А теперь, внимание! Меры предосторожности. Поскольку водород взрывоопасный газ, опыты с ним нужно проводить на улице, а во-вторых реакция получения водорода проходит с большим выделением тепла, раствор может разбрызгиваться и вас попросту обжечь.

Как получить перекись водорода

В лаборатории перекись водорода получают с помощью реакции: ВаО2 + Н2 SО4 = BaSO4 + h3 O2 .
В промышленных масштабах ее получают с помощью электролиза серной кислоты, в процессе которого образуется надсерная кислота, которую, в итоге, разлаживают на серную кислоту и перекись водорода.
Как получают водород в лаборатории еще: часто водород в лаборатории получают взаимодействием цинка и соляной кислоты: Zn + 2HCl = h3 + ZnCl2 .

Надеюсь, с этой статьи вы вынесли ту информацию, которая вам была необходима, и еще раз предупреждаю – будьте осторожны с любыми опытами и экспериментами с водородом!

Как быстро и легко получить водород в домашних условиях

Кое что из школьного курса химии.
Позвонил знакомый,и попросил меня изготовить или дать реальный рецепт химической реакции,позволяющей легко и безопасно получить водород в домашних условиях.

Не зная истинных целей применения водорода, я придумал,вернее вспомнил из школьного урока химии ,реакцию получения водорода ,достаточного для того, чтобы надуть несколько детских воздушных шариков Заранее хочу предупредить - делать это нужно на открытом воздухе и помнить что водород - очень опасный газ. Даже с несколькими литрами, оказавшимися в резиновой оболочке нужно обращаться очень осторожно. А в помещении с ним возиться не стоит, так как он легче воздуха и, улетев в достаточном количестве, стремится образовать под потолком слой гремучего газа.

Учтя эти меры предосторожности, приступаем. Реактивы самые простые, доступные и относительно безвредные - медный купорос из хозяйственного магазина, поваренная соль, алюминий и вода. Алюминий я взял из использованных пивных банок. Правда, их пришлось обжечь чтобы избавиться от пластиковой плёнки, которая не даёт алюминию реагировать с содержимым банки. Первый эффектный фокус можно посмотреть, если отдельно приготовить раствор медного купороса (голубой) и раствор поваренной соли (бесцветный). Сливаем в одну банку - раствор стал зелёным. Если теперь в него бросить кусочек алюминевой фольги, увидим как раствор вокруг него вспенивается - это выделяется водород, а сам кусочек фольги покрывается красным налётом - алюминий вытеснил из раствора медь. Кроме того, алюминий окислился - появилась белая взвесь. Ещё одно предупреждение - процесс экзотермический. Иначе говоря, идёт с выделением тепла. Т.е. раствор с течением времени разогревается. А если учесть то, что скорость этой реакции увеличивается с ростом температуры, очень легко получить реакцию идущую вразнос . Как у меня и вышло. Первый результат - гейзер, который стоя на улице, плевался бурым кипятком. Но вот концентрация подобрана, подобрана начальная температура и можно видеть результат:

Берете бутылку из под шампанского и закрываете пробкой с заранее вставленой в неё трубкой диаметром 5-8мм.С трубки выходит водород,которым вы можете надуть красивые воздушные шары,а потом ,гуляя с ребенком вместе с ним отпустите их в небо.Поверте:-восторг и смех вашего ребенка стоит этих несложных действий.

Новая дешевая технология получения водорода в домашних условиях

Водородные топливные элементы могут стать еще одной альтернативой традиционным аккумуляторным батареям, используемым в электрических автомобилях. Уже существуют прототипы авто, которые работают на водороде. Но сложность получения этого вещества в домашних условиях пока тормозит развитие этого экологически чистого источника энергии.

Подвинуть прогресс в этом направлении смогли ученые из Стэндфордского университета. Они создали портативный электронный сплиттер, который расщепляет воду на кислород и водород, получая питание всего от одной 1,5-вольтовой батарейки. Сплиттер состоит из никелевого и железного электродов. Он эффективно функционирует даже при комнатной температуре.

Новая технология уникальна тем, что в процессе выработки водорода не участвуют дорогие материалы, как это происходит в промышленных расщепителях воды. К тому же устройство использует крайне мало электрической энергии.

Катализатор на основе никеля и железа был изобретен аспирантом Стэндфордского университета Мин Гуном. Следующим шагом в исследовании будет использование вместо батарейки солнечного фотоэлемента. Это еще больше удешевит добычу водорода.

Первые разработки автомобилей на топливных элементах начались еще в 60-х годах прошлого столетия. Но это в основном были лишь прототипы. Однако уже в следующем году такие автопроизводители как Toyota, Honda и Hyundai планируют запустить в производство серийные модели автомобилей на водородных топливных элементах. И разработка ученых из Стэнфорда им как раз на руку.

Источники: http://elhow.ru/ucheba/himija/himicheskie-reakcii/kak-poluchit-vodorod, http://blog.i.ua/user/669719/377589/, http://scsiexplorer.com.ua/index.php/novie-razrabotki/energetika/1589-novaja-deshevaja-tehnologija-poluchenija-vodoroda-v-domashnih-uslovijah.html

Комментариев пока нет!

restart24.ru

Как получить водород?

Как получить водород: методы

Паровая конверсия метана и природного газа: водяной пар при высокой температуре (700 – 1000 градусов Цельсия) смешивается с метаном под давлением, в присутствии катализирующего вещества.
Газификация угля: один из старейших способов получения водорода. Без доступа воздуха, при температуре 800 – 1300 градусов Цельсия нагревают уголь вместе с водяным паром, при этом из воды уголь вытесняет кислород. На выходе получается углекислый газ и водород.
Электролиз воды.: очень простой способ получения водорода. В емкость наливается раствор соды, в который помещается 2 электрических элемента, один соответствует минусу – катод, другой плюсу – анод. В данный раствор подается электричество, которое разлаживает воду на составляющие – водород выделяется на катоде, а кислород на аноде.
Пиролиз: разложение воды на водород и кислород без доступа воздуха и при высокой температуре.
Частичное окисление: сплав металлов алюминия и галлия формируют в специальные брикеты, которые помещают в емкость с водой, в результате химической реакции образуется водород и окись алюминия. Галлий используется в сплаве для предотвращения окисления алюминия.
Биотехнологии: еще в 20 веке было обнаружено, что если водорослям хламидомонадам не будет хватать кислорода и серы в процессе жизнедеятельности, то они бурно начнут выделять водород.
Глубинный газ планеты: в недрах земли водород может находится в чистом газообразном виде, но его выработка оттуда не целесообразна.

Как из воды получить водород

Наиболее простым способом получения водорода из воды является электролиз. Электролиз — химический процесс, при котором раствор электролита, под воздействием электричес

elhow.ru

Получение водорода. Водородная энергетика

Водородная энергетика возникла как одна из линий развития НТП в 70-х годах предыдущего столетия. По мере расширения области исследований, касающихся получения, перевозки и хранения, а также использования водорода, становились очевиднее экологические преимущества технологий получения водорода в разных сферах народного хозяйства. Эффективность развития некоторых водородных технологий (топливные элементы, металлогидридные системы, транспортные водородные системы и т.д.) показали, что применение водорода дает совершенно новые качественные показатели в функционировании агрегатов и систем.

Проведенные технико-экономические тестирования показали, что, несмотря на то, что элемент водород – вторичный носитель энергии, то есть он дороже по стоимости, чем природные топлива, его использование в некоторых случаях экономики уже сегодня целесообразно. Поэтому работы в отрасли водородной энергетики в большинстве странах, тем более с развитой промышленностью, считаются приоритетными направлениями развития техники и науки. Они все больше поддерживаются финансами со стороны государства и частного капитала.

Свойства водорода

При нормальных условиях в свободном состоянии водород представлен бесцветным газом, не имеющим и запаха. Водород имеет плотность относительно воздуха 1/14. Обычно он встречается в комбинации с остальными элементами, например, углерода в метане, кислорода в воде, в разных органических соединениях. Поскольку водород чрезвычайно активен химически, он редко находится в несвязанном виде.

Водород, охлажденный до состояния жидкости, занимает 1/700 объема состояния в газообразном виде. При его соединении с кислородом, водород имеет максимально большое содержание энергии на одну единицу массы: 120,7 ГДж/т. Это является одной из нескольких причин, почему водород в жидком виде применяется в качестве ракетного топлива и служит энергетикой для современных космических кораблей, для которой большое удельное содержание энергии водорода и малая молекулярная масса имеет большое значение. В чистом кислороде при сжигании единственные продукты – это вода и тепло высокой температуры. Так, в случае применения водорода не выделяются вредные парниковые газы и даже не происходит нарушение в природе круговорота воды.

Производство водорода

Ресурсы водорода, которые содержатся в воде и в органическом веществе, почти неисчерпаемы. Разрыв данных связей дает возможность для получения водорода, после чего водород применяется для топлива. Разработано множество процессов по разделению воды на составные части.

Вода при нагревании более 2500°С начинает разлагаться на кислород и водород (прямой термолиз). Такую высокую температуру получают, например, при помощи концентраторов энергии солнца. Здесь проблема состоит в том, чтобы не допустить рекомбинацию кислорода и водорода.

Сегодня в мире основная часть получаемого водорода в промышленном масштабе получается в ходе паровой конверсии метана (ПКМ). Таким образом, получение водорода дает возможность применять его как реагент для процесса очистки нефти и в качестве составляющей азотных удобрений и для ракетной техники. Тепловая энергия и пар при температурах 750-800°С необходимы для выделения водорода из углеродной основы в метане, что и случается на каталитических поверхностях в химических реформерах. Самая первая ступень ПКМ процесса разделяет водяной пар и метан на моно оксид углерода, а также водород. На второй ступени в процессе «реакции сдвига» моно оксид углерода и вода преобразуются в водород и диоксид углерода. Данная реакция протекает при 200-250°С.

В СССР в 30-е годы в промышленных масштабах получали синтез-газ благодаря паровоздушной газификации угля. Сегодня в ИПХФ РАН, расположенном в Черноголовке, создается технология для газификации угля в сверхадиабатическом режиме. Данная технология дает возможность преобразовывать энергию тепла угля в тоже тепловую энергию синтез-газа с КПД 98%.

Начиная с 70-х годов предыдущего века, в нашей стране были сделаны и получили научно-техническое объяснение и подтверждение путем эксперимента проекты гелиевых высокотемпературных реакторов (ВТГР) энерготехнологических атомных станций (АЭТС) для черной металлургии и химической промышленности: АБТУ-50, а затем – проект атомной энергетической станции с реактором ВГ-400, мощность которой 1060 МВт для химико-ядерного комплекса по получению водорода и смесей, содержащих его, по выпуску метанола и аммиака, еще несколько проектов в данном направлении.

Базой для всех проектов ВТГР стали разработки ядерных двигателей для ракет на базе водорода. Испытательные высокотемпературные реакторы, выпущенные в нашей стране для данных целей, а также ядерные демонстрационные двигатели для ракет показали работоспособность при нагревании водорода до максимальной температуры 3000К.

Высокотемпературные реакторы на основе гелиевого теплоносителя – новейший тип универсальных экологически чистых атомных энергетических источников, уникальные характеристики которых – способность получать тепло при температурах выше 1000°С и высочайший уровень безопасности – определяют невероятные возможности их применения для получения в газотурбинном цикле электрической энергии с большим КПД и для обеспечения высокотемпературным теплом и электроэнергией производственных процессов получения водорода, технологических процессов нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслей, для процессов опреснения воды.

Самым современным в этой области считается международный проект ГТ-МГР, разрабатывающийся общими стараниями отечественных институтов и компании GA из США. Также с проектом сотрудничают компании Фуджи электрик и Фраматом.

Получение атомного водорода

Источником атомного водорода являются вещества, которые отщепляют атомы водорода при их облучении. В процессе облучения ультрафиолетом, например, йодистого водорода начинает протекать реакция с выделением атомного водорода.

HI + hv® H + I

Для выделения атомного водорода используется термическая диссоциация молекулярного водорода на палладиевой, платиновой проволоке или проволоке из вольфрама, нагретой при давлении меньше 1,33 Па в атмосфере водорода. Разделения водорода на атомы удается достигнуть также, применяя радиоактивные вещества. Есть метод синтеза атомного водорода в электрическом высокочастотном разряде с дальнейшим вымораживанием молекулярного водорода.

Физические варианты способов получения водорода из смесей, содержащих его

Водород в значимых количества имеется во многих смесях газов, в коксовом газе, например, который выделяется при пиролизе бутадиена, в получении дивинила.

Чтобы выделить водород из смесей газов, содержащих водород, применяют физические методы концентрирования и выделения водорода.

Фракционирование и низкотемпературная конденсация. Данный процесс описывается высокой степенью получения водорода из газовой смеси и выгодными экономическими показателями. Как правило, при давлении газа 4 МПа для выделения 93-94%-ного водорода температура должна составлять 115К. При содержании в исходном газе водорода больше 40% степень его получения может достигать 95%. Затрата энергии на концентрирование Н2 70-90% приравнивается к 22 кВт.ч на 1000 м3 получаемого водорода.

Адсорбционное выделение. Данный процесс происходит с помощью использования молекулярных сит, адсорберов, работающих циклически. Его можно реализовывать под давлением, равным 3-3,5 МПа с извлечением до 80-85% Н2 в виде 90%-го концентрата. В сравнении с низкотемпературным способом получения водорода для осуществления данного процесса нужно приблизительно на 25-30% меньше материальных затрат и на 30-40% меньше эксплуатационных.

Адсорбционное производство водорода с использованием жидких растворителей. В некоторых случаях способ подходит для получения водорода в чистом виде. Данный метод позволяет извлекать до 80-90% водорода, который содержится в первоначальной смеси газов, а также достигать его концентрации в конечном продукте до 99,9%. Затраты энергии на получение водорода достигают 68 кВт.ч на 1000 м3 Н2.

Получение водорода путем электролиза воды

Электролиз воды – это один из распространенных и хорошо изученных способов получения водорода. Он гарантирует получение продукта в чистом виде (99,6-99,9% Н2) за одну технологическую ступень. На получение водорода в затратах на производство стоимость электроэнергии составляет около 855.

Данный способ применяется в нескольких странах, которые имеют значительные запасы недорогой гидроэнергии. Крупнейшие электрохимические комплексы располагаются в Индии, Канаде, Норвегии, Египте, но созданы и функционируют множество мелких установок в разных странах мира. Этот способ считается важным еще и потому, что он наиболее универсален относительно применения первичных энергетических источников. В связи с распространением атомной энергетики стал возможен новый расцвет процессов электролиза воды за счет недорогой электрической энергии атомных электростанций. Ресурсы электроэнергетики сегодня недостаточны для синтеза водорода как продукта для дальнейшего использования в энергетике.

Электрохимический метод получения водорода из воды имеет следующие преимущества:

1. Высокая чистота водорода в конечном продукте – до 99,99% и более;

2. Легкость и постоянство технологического процесса, можно автоматизировать процесс, в электролитической ячейке нет движущихся частей;

3. Возможность получения очень ценных дополнительных продуктов – кислорода и тяжелой воды;

4. Неисчерпаемое и доступное исходное сырье – вода;

5. Возможность получения водорода прямо под давлением;

6. Физическое распределение кислорода и водорода в ходе электролиза.

Во всех приведенных примерах получения водорода путем разложения воды побочным продуктом являются большие объемы кислорода. Это открывает новые возможности для его использования. Он сможет найти свое место не только в качестве ускорителя процессов технологии, но и в качестве незаменимого очистителя водоемов. Данная область применения кислорода может распространиться и на почву, атмосферу и воду. Сгорание в кислороде увеличивающихся количеств бытовых отходов поможет решить вопрос твердых отбросов крупных городов.

Еще один ценный продукт электролиза воды – тяжелая вода – прекрасный замедлитель нейтронов во всех атомных реакторах. Данная тяжелая вода может применяться в качестве сырья для синтеза дейтерия, который служит материалом для термоядерной энергетики.

zeleneet.com