Wodór - wytwarzanie

Wodór

Opracowanie taniej, wydajnej i szybkiej metody produkcji wodoru, jest podstawowym warunkiem, który musi być spełniony by wodór mógł zastąpić bieżące nośniki energii. W obecnej chwili 48% produkowanego wodoru powstaje w efekcie reformingu metanu przy użyciu pary wodnej, 30% z ropy naftowej głównie w rafineriach, 18% z węgla a pozostałe 4% z elektrolizy wody.

1. Proces reformingu benzyny

Reforming benzyny polega na zwiększeniu liczby oktanowej w procesie odwodornienia węglowodorów nasyconych i otrzymaniu aromatycznych.

C6H12 → C6H6 + 3H2

C6H14 → C6H6 + 4H2

2. Reforming metanu parą wodą

Konwersja metanu lub innego węglowodoru przeprowadza się w rurkach ceramicznych wzbogaconych niklem odgrywającym rolę katalizatora. Reforming metanu parą wodną jest obecnie najpowszechniejszą przemysłową metodą otrzymywania wodoru.

CH4 + H2O → CO + 3H2

CO + H2O → CO2 + H2

Sprawność konwersji węglowodorów w wodór przy użyciu najnowocześniejszych reformerów osiąga nawet 90%. Jednak przy użyciu małych i mobilnych systemów, wartość ta jest znacznie niższa.

3. Elektroliza wody

Elektroliza wody pozwala na otrzymanie wodoru najwyższej czystości, przekraczającej 99,9%. Krótki czas rozruchu aparatury i łatwość jej obsługi zadecydowały o preferowaniu tej metody produkcji wodoru przy zastosowaniach w ogniwach paliwowych.

2H2O → 2H2 + O2(ogólna reakcja)

4OH- → O2 + 2H2O + 4e-(anoda)

4H2O + 4e- → 2H2 + 4OH-(katoda)

Pozostałe metody wytwarzania wodoru:

4. Metody biologiczne

Wodór może być produkowany przez najróżniejsze mikroorganizmy jako produkt uboczny procesu fotosyntezy. Jednym z przykładów takiego mikroorganizmu może być glon Chlamydomonas reinhardtii, który w momencie usunięcia siarczanów z pożywki zaczyna wytwarzać wodór w efekcie działania enzymu hydrogenaza. Gazowy wodór generowany jest w ilości 4 ml/h z litra kultury tych alg.

5. Metoda Habera-Boscha

Rozkład pary wodnej przy użyciu rozgrzanego do 1200oC koksu prowadzi do powstania wodoru mocno zanieczyszczonego tlenkiem węgla. W trakcie tego procesu, tlenek węgla może być usunięty poprzez przeprowadzenie reakcji katalitycznej w obecności związków Fe2O3 i Cr2O3.

C + H2O → CO + H2

CO + H2 + H2O → CO2 + H2