1.1 Электролиз воды

Электролиз воды — один из наиболее распространенных и отработанных методов производства водорода. Этот процесс является обратным реакции горения водорода и кислорода с образованием воды. Для разложения воды требуется подвод энергии.

Производственные методы:

[1] Электролиз воды

- Эффективность: 75–85%.

- Преимущества: Простой процесс, отсутствие загрязнений.

- Недостатки: Высокое потребление электроэнергии.

- Перспективы:

- Использование избыточной электроэнергии в периоды низкой нагрузки для накопления энергии.

- В Китае богатые гидроресурсы, что делает гидроэлектролиз перспективным.

- Солнечные и ветровые электростанции также могут использоваться для электролиза.

Текущее состояние:

В Китае установлены сотни электролизеров, но большинство из них — маломасштабные установки для получения водорода как сырья, а не энергоносителя.

[2] Производство водорода из ископаемого топлива

Основные методы: использование угля, нефти и природного газа. В Китае эти технологии хорошо развиты.

1. Уголь как сырье

- Коксование (пиролиз):

- Уголь нагревается без доступа воздуха при 90–1000°C, образуя кокс и коксовый газ.

- Состав коксового газа: 55–60% H₂, 23–27% CH₄, 6–8% CO.

- 1 тонна угля дает 300–350 м³ газа.

- Газификация угля:

- Реакция угля с паром или кислородом при высоких температурах.

- В Китае широко используются установки с неподвижным слоем (например, OGI), производящие синтез-газ (H₂ + CO).

Инновации:

- Подземная газификация угля (технология Китайского горного университета) позволяет получать дешевый водород с содержанием H₂ >50%.

2. Природный газ/легкие нефтепродукты

- Паровая конверсия метана:

- Реакция: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ (800–820°C, катализатор).

- Выход H₂: до 74% по объему.

- В Китае используются крупные установки для синтеза аммиака и метанола.

3. Тяжелые нефтепродукты

- Частичное окисление:

- Тяжелые остатки (мазут) реагируют с паром и кислородом.

- Часть сырья сжигается для поддержания температуры.

- Себестоимость водорода снижается за счет дешевого сырья.

Ключевые термины:

- Электролиз воды — электролиз воды.

- Коксовый газ — коксовый газ.

- Газификация угля — газификация угля.

- Паровая конверсия — паровая конверсия.