Водород от електрическата пещ

Водородът е не само важен енергиен запас и гориво. Най-простият от всички химични елементи също е от голямо значение за химическата промишленост. Водородът е необходим за мащабното производство на амоняк и по този начин на торове, както и на редица важни химикали и синтетични горива като метанол. Диатомният газ се получава главно чрез т. Нар. Парен риформинг на природен газ, т.е. метан.

Процесът обаче има своята цена: За да се генерира необходимата реакционна топлина от 800 градуса, се изгарят големи количества природен газ. Самото изгаряне и реформиране произвеждат големи количества вреден за климата въглероден диоксид. Датска изследователска група сега демонстрира, че водородът може да се произвежда в голям мащаб по по-малко енергоемък и енергоспестяващ начин. Себастиан Уисман от Техническия университет в Дания в Kongens Lyngby и колегите му използват електрически нагрят, компактен реактор за реформинг на пара.

При класическия парен риформинг метанът (CH₄) и парата преминават през реактор при високо налягане и при голяма топлина. Двете изходни вещества реагират в присъствието на метален катализатор, образувайки водород (H₂) и въглероден оксид (CO). След това последният се окислява до въглероден диоксид (CO₂) или се използва заедно с водород като синтетичен газ за получаване на метанол.

Три процента от глобалните емисии на CO₂

Производството на водород се извършва в десет метра високи, обемни реакторни съдове, които се изгарят от газови горелки. Поради лошата топлопроводимост на катализатора и стената на реактора трябва да се генерира повече топлина, отколкото е всъщност необходимо за процеса на реформинг. Необходимите количества гориво и количеството освободен CO₂ са съответно високи. За всеки килограм произведен водород се получават девет килограма въглероден диоксид. Това са приблизително три процента от глобалните емисии.

Методът, разработен от изследователите на Себастиан Уисман, генерира по-малко въглероден диоксид и използва по-малко природен газ, тъй като напълно се освобождава от газовите горелки. Топлината се генерира изключително от ток, който протича през вътрешната стена на реакторния съд. Това създава топлината директно там, където се извършва процесът на реформиране. Това би било от полза за добива и селективността на изпълнението, пишат Уисман и колегите му в списание „Science“. Освен това катализаторът се нанася като тънък слой върху вътрешната стена на нагрятия реактор. Това означава, че се изисква по-малко материал.

Зеленият път към водорода

Поради тази концепция датският реактор може да бъде много по-компактен от подобен индустриален реформатор. Екстраполирано в типични индустриални мащаби, приблизително толкова метан ще бъде превърнат във водород в приблизително два метра реактор с електрическо отопление с капацитет от пет кубични метра, колкото в тринадесет метра висок индустриален реформатор с обем от 1100 кубически метра, а именно 75 процента. Реактор с височина четири метра с обем от 15 кубически метра дори би произвел 95 процента водород. Ако реформирането на пара трябва да бъде преобразувано в световен мащаб, един процент от емисиите на въглероден диоксид би могъл да бъде избегнат, изчисляват изследователите, работещи с Wismann.

Датският процес и общото електрическо отопление на промишлените процеси обаче ще могат да допринесат значително за намаляването на глобалните емисии на CO₂ само ако електричеството се генерира изключително от възобновяеми източници, казва Кристиан Сатлер от Института за слънчеви изследвания към Германския център за въздух и космическите пътувания (DLR) в Кьолн, дело на датските изследователи. Въпреки това, електрическото отопление на индустриалните процеси изисква постоянно захранване. Тъй като слънцето и вятърът се колебаят, необходими са акумулиране на енергия и интелигентни електрически мрежи.