Получение промышленного водорода методом электролиза

Примерно 5 млрд лет назад начали развиваться первые формы жизни на нашей планете. Фундаментом для них послужил водород. Он доставлял первым клеточным организмам энергию которая была необходима для самоорганизации ранней материй. Водород в своем атомарном виде нестабилен, что едва ли сможет находиться в атмосфере земли.

В природе водород не встречается 2 чистом виде, а только в виде химических соединении. Существует несколько методов получения водорода, такие как паровая конверсия природного газа, получение из биомассы, высокотемпературное разложение воды и электролиз. В первых двух методах отходами производства является углекислый газ, сера и отходы нефтяных производств. А при высокотемпературном разложений воды, необходима температура выше 750ºC, поэтому эффективность термохимических процессов составят лишь около 50% от энергозатрат. При этом установка разложения воды тесно связана с реактором и должна располагаться около него, что не обеспечивает высокий уровень безопасности. Традиционный электролиз приводится при низкой температуре и атмосферном давлении и позволяет получать водород с выходом до 80% от энергозатрат. Входами низкотемпературного электролиза являются только вода и электричество. При низкотемпературном электролизе установка разложения воды отделена от реактора и может располагаться в другом месте, что обеспечивает защиту персонала от радиационной опасности. При получении водорода из воды, мы получим такие побочные ценнейшие продукты - тяжелую воду и кислород.

Кислород найдет свое место не только как ускоритель технологических процессов, но и как очиститель и оздоровитель окружающей среды. А тяжелая вода – хороший замедлитель нейтронов в атомных реакторах. Дополнительные доходы от продажи побочного продукта (кислорода и тяжелой воды) также уменьшат себестоимость водорода. При строительстве в г.Актау атомной электростанции с реакторной установкой ВБЭР-300, возможно использование существующих здесь зданий, сооружений и инжинерных коммуникаций ТОО «МАЭК - КазАтомПром», т.е. атомной станции БН - 350. Все эти перечисленные факторы значительно снижают себестоимость получаемого водорода от 4 - 6 до 1 - 1,5 долларов за килограмм.

Произведенный электролитически водород представляет собой экологически чистое топливо, обладающее наивысшей удельной теплотой сгорания. В качестве топлива водород может заменить собой любой вид ископаемого топлива в энергетике, промышленности, на транспорте и в быту. Водород – хороший энергоноситель для использования в двигателях, автономных генераторах электричества и тепла, его удобно применять для теплоснабжения распределённых потребителей. Водород также применяется и для запуска ракеты – носителя «Энергия» , предназначенный для доставки на орбиту сверхтяжёлых грузов. В СССР впервые автомобильный двигатель на водороде работал в блокадном Ленинграде в 1942 году.

В настоящее время, транспорт расходует около половины мировой добычи нефти. В США 65% всей потребляемой нефти используется транспортными средствами. Мировое потребление нефтепродуктов на транспорте составляет 637 млн.т. бензина и 327 млн.т. дизтоплива. Эти цифры показывают актуальность внедрение водорода в транспортную технику. Использование водорода в качестве энергоносителя не требует коренных переделок современного топливо сжигающего оборудования. Главное преимущество водорода состоит в том, что он полностью сгорает в кислороде, выделяя большое количество энергии и оставляя после себя только водяной пар. Его легко транспортировать по трубопроводам практически на любые расстояния, тем более что он не ядовит и не обладает коррозирующим действием. В связи с резким подорожанием газа и постоянным изменением цены на нефть, актуальным является вопрос исследования возможности и целесообразности производства водорода на строящихся атомных электростанциях в Казахстане. Сейчас рабочим телом большинства существующих промышленных установок по электрохимическому получению водорода являются водные растворы сильных электролитов, таких как щелочи или соли. Вместе с тем, для крупномасштабного производства весьма привлекательным является использование самого распространенного природного электролита - морской воды. При этом, данное рабочее тело получается в распоряжении практически бесплатно - это Каспийское море. Проведенные исследования Российских коллег показали, что прямой электролиз морской воды технически осуществим, и является перспективным процессом для технологии крупномасштабного производства водорода. 

Фамилия автора: А.Ж. Касаева
Год: 2009
Город: Алматы
Категория: Юриспруденция
Яндекс.Метрика