stringtranslate.com

Водородная экономика

По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии , водород обладает наибольшим потенциалом для сокращения выбросов парниковых газов при использовании в химическом производстве, нефтеперерабатывающих заводах, международных перевозках и производстве стали . [1]

Водородная экономика – это общий термин, который объединяет роли, которые водород может играть наряду с возобновляемой электроэнергией для декарбонизации тех секторов и видов деятельности, которые технически сложно декарбонизировать другими способами или где более дешевые и более энергоэффективные чистые решения недоступны. [2] В этом контексте водородная экономика охватывает производство водорода вплоть до его конечного использования способами, которые существенно способствуют отказу от использования ископаемого топлива и снижению выбросов парниковых газов .

Большая часть производимого сегодня водорода представляет собой серый водород , получаемый из природного газа посредством паровой конверсии метана (SMR), на долю которого в 2021 году приходилось 1,8% мировых выбросов парниковых газов. [3] Низкоуглеродный водород, который производится с использованием SMR с улавливанием и хранением углерода. ( синий водород ) или электролиз воды с использованием возобновляемых источников энергии ( зеленый водород ) составил менее 1% производства. [4] Практически весь производимый водород используется в нефтепереработке (43% в 2021 году) и промышленности (57%), в основном при производстве аммиака для удобрений и метанола . [5] : 18, 22, 29 

Вклад в ограничение глобального потепления до 1,5 °C предполагает, что будущая водородная экономика заменит серый водород синим и преимущественно зеленым водородом, производимым в больших общих объемах, чтобы обеспечить расширенный набор конечных применений. [6] Они, вероятно, будут в тяжелой промышленности (например, высокотемпературные процессы наряду с электричеством, сырьем для производства зеленого аммиака и органических химикатов , в качестве альтернативы угольному коксу для производства стали ), на дальних перевозках (например, судоходство, авиация и в меньшей степени грузовые автомобили) и долгосрочное хранение энергии. [6] [7] Другие применения, такие как легкие транспортные средства и отопление зданий, все чаще оказываются вне сферы будущей водородной экономики, в первую очередь по экономическим и экологическим причинам. [8] [9] Эти причины включают в себя сложность разработки долговременного хранения, трубопроводов и моторного оборудования, проблемы безопасности , поскольку водород очень взрывоопасен, а также неэффективность водорода по сравнению с прямым использованием электричества .

Степень, в которой водород будет использоваться для декарбонизации соответствующих применений в тяжелой промышленности, дальних перевозках и долгосрочном хранении энергии, вероятно, будет зависеть от меняющихся затрат на производство низко- и безуглеродного водорода. Оценки будущих затрат сталкиваются с многочисленными неопределенностями – такими как введение налогов на выбросы углерода , география и геополитика энергетики, цены на энергоносители, выбор технологий и потребности в сырье – но вполне вероятно, что стоимость производства зеленого водорода увидит наибольшее снижение в течение более длительного времени. время. [10]

История и современное обоснование

Происхождение

Концепция водородной экономики , хотя и не сам термин, была предложена генетиком Дж. Б. С. Холдейном в 1923 году, который, предвидя истощение британских запасов угля для производства электроэнергии, предложил сеть ветряных турбин для производства водорода для долгосрочного хранения энергии посредством электролиза. , чтобы помочь решить проблему переменной производительности возобновляемых источников энергии . [11] Сам термин был придуман Джоном Бокрисом во время выступления, которое он дал в 1970 году в техническом центре General Motors (GM). [12] Бокрис рассматривал это как экономику, в которой водород, подкрепленный ядерной и солнечной энергией, поможет решить растущую озабоченность по поводу истощения ископаемого топлива и загрязнения окружающей среды, выступая в качестве энергоносителя для конечных потребителей, для которых электрификация не подходит. [2]

Водородная экономика была предложена Мичиганским университетом для устранения некоторых негативных последствий использования углеводородного топлива, при котором углерод выбрасывается в атмосферу (в виде углекислого газа, угарного газа, несгоревших углеводородов и т. д.). Современный интерес к водородной экономике в целом можно проследить до технического отчета 1970 года Лоуренса В. Джонса из Мичиганского университета [13] , в котором он повторил двойное обоснование Бокриса, касающееся решения проблем энергетической безопасности и окружающей среды. В отличие от Холдейна и Бокриса, Джонс сосредоточился только на ядерной энергетике как источнике энергии для электролиза и, главным образом, на использовании водорода на транспорте, где главными приоритетами он считал авиацию и перевозки тяжелых грузов. [14]

Более поздняя эволюция

Современный взгляд на водородную экономику от Международного агентства по возобновляемым источникам энергии

Всплеск внимания к концепции водородной экономики в 2000-е годы неоднократно описывался некоторыми критиками и сторонниками альтернативных технологий как шумиха, [15] [16] [17] и инвесторы потеряли деньги в пузыре . [18] Интерес к энергоносителю возобновился в 2010-х годах, особенно с формированием Всемирного водородного совета в 2017 году. Несколько производителей выпустили на коммерческую основу автомобили на водородных топливных элементах, при этом такие производители, как Toyota, Hyundai и промышленные группы в Китае, планировали увеличить количество автомобилей до сотен тысяч в течение следующего десятилетия. [19] [20]

Глобальные масштабы роли водорода в автомобилях сужаются по сравнению с прежними ожиданиями. [21] [22] К концу 2022 года во всем мире было продано 70 200 водородных автомобилей , [23] по сравнению с 26 миллионами электромобилей с подключаемыми к сети модулями . [24]

Современные взгляды на водородную экономику разделяют более ранние взгляды на взаимодополняемость электричества и водорода, а также на использование электролиза в качестве основы производства водорода. [6] Они сосредоточены на необходимости ограничить глобальное потепление до 1,5°C и отдают приоритет производству, транспортировке и использованию зеленого водорода для тяжелой промышленности (например, высокотемпературные процессы наряду с электричеством, [25] сырье для производства зеленого аммиака и органических химикатов). , [6] как альтернатива угольному коксу для производства стали ), [26] дальнемагистральный транспорт (например, судоходство, авиация и, в меньшей степени, большегрузный транспорт) и долгосрочное хранение энергии. [6] [7]

Текущий рынок водорода

Производство водорода в мире в 2022 году оценивалось в более чем 155 миллиардов долларов США, и ожидается, что до 2030 года оно будет расти более чем на 9% в год. [27]

В 2021 году было произведено 94 миллиона тонн (Мт) молекулярного водорода ( H 2 ). [28] Из этой суммы примерно одна шестая была побочным продуктом процессов нефтехимической промышленности . [4] Большая часть водорода поступает из специализированных производственных предприятий, более 99% которых производится из ископаемого топлива, в основном посредством парового риформинга природного газа (70%) и газификации угля (30%, почти все из которых находятся в Китае). [4] Менее 1% специального производства водорода приходится на низкоуглеродистые виды топлива: паровой риформинг ископаемого топлива с улавливанием и хранением углерода , экологически чистый водород, производимый с помощью электролиза, и водород, производимый из биомассы . [4] Выбросы CO 2 от производства в 2021 году, составившие 915 млн тонн CO 2 , [29] составили 2,5% выбросов CO 2 , связанных с энергетикой [30] и 1,8% глобальных выбросов парниковых газов. [3]

Практически весь водород, производимый для текущего рынка , используется в нефтепереработке (40 млн тонн H2 в 2021 году) и промышленности (54 млн тонн H2). [5] : 18, 22  В нефтепереработке водород используется в процессе, известном как гидрокрекинг , для преобразования тяжелых нефтяных источников в более легкие фракции, пригодные для использования в качестве топлива. Промышленное использование в основном включает производство аммиака для производства удобрений (34 млн тонн H 2 в 2021 году), производство метанола (15 млн тонн H 2 ) и производство железа прямого восстановления (5 млн тонн H 2 ). [5] : 29 

Производство

По состоянию на 2022 год более 95% мирового производства водорода будет производиться из ископаемого газа и угля без снижения выбросов углекислого газа. [31] : 1 

Цветовые коды

Водород часто обозначают различными цветами, чтобы указать на его происхождение (возможно, потому, что серый цвет символизирует «грязный водород» [18] ). [32] [33]

Методы производства

Молекулярный водород обнаружен в Кольской сверхглубокой скважине . Неясно, сколько молекулярного водорода имеется в природных резервуарах, но по крайней мере одна компания [41] специализируется на бурении скважин для добычи водорода. Большая часть водорода в литосфере связана с кислородом в воде. Производство элементарного водорода требует потребления носителя водорода, такого как ископаемое топливо или вода. Бывший перевозчик потребляет ископаемые ресурсы и в процессе паровой конверсии метана (SMR) производит углекислый газ, вызывающий парниковый эффект. Однако в новом процессе пиролиза метана не образуется углекислый газ, вызывающий парниковый эффект. Эти процессы обычно не требуют дополнительных затрат энергии, кроме ископаемого топлива.

Показаны входные и выходные данные паровой конверсии природного газа, процесса производства водорода. По состоянию на 2020 год этап связывания углерода не используется в коммерческих целях.

Разложение воды, последнего носителя, требует затрат электроэнергии или тепла, вырабатываемых из какого-либо первичного источника энергии (ископаемого топлива, ядерной энергии или возобновляемых источников энергии ). Водород, получаемый путем электролиза воды с использованием возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца , называется зеленым водородом . [42] Когда он получается из природного газа путем пиролиза метана с нулевым выбросом парниковых газов, его называют бирюзовым водородом. [43]

Когда ископаемое топливо получается с выбросами парниковых газов , его обычно называют серым водородом . Если большая часть выбросов углекислого газа улавливается, его называют голубым водородом. [44] Водород, получаемый из угля, можно назвать коричневым или черным водородом. [45]

Современные методы производства

Паровой риформинг – серый или синий

Водород в промышленных масштабах производится путем парового риформинга (SMR), при котором используется природный газ. [46] Энергосодержание произведенного водорода составляет около 74% от энергосодержания исходного топлива, [47] поскольку некоторая энергия теряется в виде избыточного тепла во время производства. В общем, паровой риформинг выделяет углекислый газ, парниковый газ, известный как серый водород. Если углекислый газ улавливается и хранится, образующийся водород известен как синий водород.

Электролиз воды – зеленого, розового или желтого цвета.

Производство водорода с помощью графики электролиза
Иллюстрация затрат и результатов простого электролиза воды для получения водорода

Водород можно получить с помощью электролиза под высоким давлением , электролиза воды под низким давлением или ряда других новых электрохимических процессов, таких как высокотемпературный электролиз или электролиз с участием углерода. [48] ​​Однако современные лучшие процессы электролиза воды имеют эффективный электрический КПД 70-80%, [49] [50] [51] , так что получается 1 кг водорода (который имеет удельную энергию 143 МДж/кг или около 40 кВтч/кг) требует 50–55 кВтч электроэнергии.

В некоторых частях мира паровая конверсия метана стоит в среднем 1–3 доллара за кг, не считая затрат на сжатие газообразного водорода. Это уже делает производство водорода посредством электролиза конкурентоспособным по стоимости во многих регионах, как указано Нел Гидроген [52] и другими, включая статью МЭА [53] , в которой изучаются условия, которые могут привести к конкурентному преимуществу электролиза.

Небольшая часть (2% в 2019 году [54] ) производится электролизом с использованием электричества и воды, потребляя примерно от 50 до 55 киловатт-часов электроэнергии на килограмм произведенного водорода. [55]

Водород из биомассы - зеленый

Биомасса преобразуется в синтез-газ путем газификации, а синтез-газ дополнительно преобразуется в водород посредством реакции конверсии вода-газ (WGSR) [56]

Водород как побочный продукт других химических процессов

Промышленное производство хлора и каустической соды путем электролиза генерирует значительное количество водорода в качестве побочного продукта. В порту Антверпена на таком побочном продукте работает демонстрационная электростанция на топливных элементах мощностью 1 МВт. Эта установка работает с конца 2011 года. [57] Избыток водорода часто устраняется с помощью анализа водородного пинч .

Газ, вырабатываемый в коксовых печах при производстве стали, аналогичен синтез-газу с содержанием водорода 60% по объему. [58] Водород можно экономично извлечь из коксового газа. [59]

Использование в качестве энергоносителя

Водородное топливо требует развития специфической инфраструктуры для переработки, транспортировки и хранения.

Водород можно использовать в качестве топлива двумя различными способами: в топливных элементах , которые производят электричество, и посредством сжигания для выработки тепла. [60] Когда водород потребляется в топливных элементах, единственным выбросом в месте использования является водяной пар. [60] Сжигание водорода может привести к термическому образованию вредных выбросов оксидов азота . [60]

Промышленность

В контексте ограничения глобального потепления низкоуглеродный водород (особенно «зеленый» водород ), вероятно, сыграет важную роль в декарбонизации промышленности. [61] Водородное топливо может производить интенсивное тепло, необходимое для промышленного производства стали, цемента, стекла и химикатов, способствуя тем самым декарбонизации промышленности наряду с другими технологиями, такими как электродуговые печи для производства стали. [25] Тем не менее, он, вероятно, будет играть более важную роль в обеспечении промышленного сырья для более чистого производства аммиака и органических химикатов. [61] Например, в сталелитейном производстве водород может выступать в качестве экологически чистого энергоносителя, а также в качестве низкоуглеродистого катализатора, заменяющего кокс, получаемый из угля . [26]

Необходимость использования низкоуглеродистого водорода для сокращения выбросов парниковых газов может изменить географию промышленной деятельности, поскольку места с соответствующим потенциалом производства водорода в разных регионах будут по-новому взаимодействовать с логистической инфраструктурой, наличием сырья, человеческими и технологическими возможностями. капитал. [61]

Транспорт

Большая часть интереса к концепции водородной экономики сосредоточена на использовании топливных элементов для питания водородных транспортных средств , особенно больших грузовиков. Водородные автомобили производят значительно меньше загрязнения местного воздуха, чем обычные автомобили. [62] К 2050 году энергетические потребности транспорта могут на 20–30% удовлетворяться за счет водорода и синтетического топлива. [63] [64] [65]

Водород, используемый для декарбонизации транспорта, вероятно, найдет свое наибольшее применение в судоходстве, авиации и, в меньшей степени, в грузовых автомобилях за счет использования синтетического топлива, полученного из водорода, такого как аммиак и метанол , а также технологии топливных элементов. [6] Водород уже много лет используется в автобусах на топливных элементах . Он также используется в качестве топлива для космических кораблей .

В сегменте легких дорожных транспортных средств, включая легковые автомобили, к концу 2022 года во всем мире было продано 70 200 электромобилей на топливных элементах [23] по сравнению с 26 миллионами электромобилей с подключаемыми к сети модулями. [24] С быстрым развитием электромобилей и связанных с ними аккумуляторных технологий и инфраструктуры глобальные масштабы роли водорода в автомобилях сужаются по сравнению с прежними ожиданиями. [21] [22]

В Сценарии чистых нулевых выбросов (NZE) Международного энергетического агентства на 2022 год прогнозируется, что водород будет обеспечивать 2% спроса на энергию на железнодорожном транспорте в 2050 году, при этом ожидается, что к тому времени 90% железнодорожных перевозок будет электрифицировано (по сравнению с 45% сегодня). ). Роль водорода в железнодорожной отрасли, скорее всего, будет сосредоточена на линиях, электрификация которых окажется сложной или дорогостоящей. [66] NZE прогнозирует, что водород обеспечит примерно 30% потребности тяжелых грузовиков в энергии в 2050 году, в основном для тяжелых грузов на дальние расстояния (при этом электроэнергия аккумуляторов будет составлять около 60%). [67]

Хотя водород можно использовать в адаптированных двигателях внутреннего сгорания , топливные элементы, будучи электрохимическими , имеют преимущество в эффективности перед тепловыми двигателями. Топливные элементы дороже производить, чем обычные двигатели внутреннего сгорания, но также требуют водородного топлива более высокой чистоты, чем двигатели внутреннего сгорания. [68]

Здания

Многочисленные отраслевые группы (газовые сети, производители газовых котлов ) в цепочке поставок природного газа продвигают водородные котлы для отопления помещений и воды, а также водородные приборы для приготовления пищи, чтобы сократить выбросы CO 2 , связанные с энергетикой, из жилых и коммерческих зданий. [69] [70] [9] Предполагается, что нынешние конечные потребители трубопроводного природного газа могут дождаться преобразования и подачи водорода в существующие газовые сети , а затем поменять местами отопительные и кухонные приборы, и в этом нет необходимости. чтобы потребители могли сделать что-нибудь сейчас. [69] [70] [9]

Обзор 32 исследований по вопросу использования водорода для отопления зданий, независимо от коммерческих интересов, показал, что экономические и климатические преимущества использования водорода для отопления и приготовления пищи в целом очень плохо сравниваются с развертыванием сетей централизованного теплоснабжения , электрификацией отопления (в основном за счет тепловые насосы ) и приготовление пищи, использование солнечной энергии , отработанного тепла и внедрение мер по повышению энергоэффективности для снижения спроса на энергию для тепла. [9] Из-за неэффективности производства водорода использование голубого водорода для замены природного газа для отопления может потребовать в три раза больше метана , а для использования зеленого водорода потребуется в два-три раза больше электроэнергии, чем для тепловых насосов. [9] Гибридные тепловые насосы, в которых сочетается использование электрического теплового насоса с водородным котлом, могут сыграть роль в отоплении жилых помещений в районах, где модернизация сетей для удовлетворения пикового спроса на электроэнергию в противном случае была бы дорогостоящей. [9]

Широкое использование водорода для отопления зданий повлечет за собой более высокие затраты на энергетическую систему, более высокие затраты на отопление и более серьезное воздействие на окружающую среду, чем альтернативы, хотя нишевая роль может быть уместна в определенных контекстах и ​​географических регионах. [9] В случае внедрения использование водорода в зданиях приведет к увеличению стоимости водорода для трудно поддающихся декарбонизации приложений в промышленности и на транспорте. [9]

Балансировка и хранение энергосистемы

Зеленый водород , получаемый в результате электролиза воды , может решить проблему нестабильности производства возобновляемой энергии . Производство «зеленого» водорода может как снизить потребность в сокращении мощности возобновляемых источников энергии в периоды высокой выработки возобновляемых источников энергии, так и храниться в течение длительного времени для обеспечения выработки электроэнергии в периоды низкой выработки. [71] [72]

Аммиак

Альтернативой газообразному водороду в качестве энергоносителя является его связывание с азотом из воздуха для получения аммиака, который можно легко сжижать, транспортировать и использовать (прямо или косвенно) в качестве чистого и возобновляемого топлива . [73] [74] К недостаткам аммиака как энергоносителя относятся его высокая токсичность, энергоэффективность производства NH 3 из N 2 и H 2 , а также отравление топливных элементов PEM следами неразложившегося NH 3 после NH 3 Конверсия N 2 .

Био-СНГ

По состоянию на 2019 год технически возможное производство синтез-газа из водорода и углекислого газа из биоэнергетики с улавливанием и хранением углерода (BECCS) посредством реакции Сабатье ограничено количеством доступной устойчивой биоэнергии: [75] поэтому любой био-СНГ, производимый может быть зарезервировано для производства авиационного биотоплива . [76]

Хранилище

Хотя молекулярный водород имеет очень высокую плотность энергии по массе, отчасти из-за своей низкой молекулярной массы , в качестве газа в условиях окружающей среды он имеет очень низкую плотность энергии по объему. Если чистый водород будет использоваться в качестве топлива, хранящегося на борту автомобиля, он должен храниться в энергоемкой форме, чтобы обеспечить достаточный запас хода. Поскольку водород — самая маленькая молекула, он легко выходит из контейнеров, а вытекший водород оказывает глобальное потепление в 11,6 раз сильнее, чем CO 2 . [77]

Газообразный водород под давлением

Увеличение давления газа увеличивает плотность энергии по объему, что позволяет использовать контейнеры меньшего размера. Стандартным материалом для хранения водорода под давлением в трубчатых прицепах является сталь (при использовании газообразного водорода не возникает проблем с водородным охрупчиванием ). Баки из углепластика и армированного стекловолокном пластика, установленные на грузовиках Toyota Marai и Kenworth, должны соответствовать стандартам безопасности. Немногие материалы подходят для резервуаров, поскольку водород, будучи небольшой молекулой, имеет тенденцию диффундировать через многие полимерные материалы. Наиболее распространенным бортовым хранилищем водорода в современных транспортных средствах 2020 года является водород под давлением 700 бар = 70 МПа. Энергетические затраты на сжатие водорода до этого давления значительны.

Газопроводы под давлением всегда изготавливаются из стали и работают при гораздо более низких давлениях, чем трубчатые прицепы.

Жидкий водород

Альтернативно, можно использовать жидкий водород с более высокой объемной плотностью энергии или жидкий водород . Однако жидкий водород криогенен и кипит при температуре 20,268 К (–252,882 °C или –423,188 °F). Криогенное хранение снижает вес, но требует больших затрат энергии на сжижение . Процесс сжижения, включающий этапы повышения давления и охлаждения, является энергоемким. [78] Сжиженный водород имеет меньшую объемную плотность энергии, чем бензин, примерно в четыре раза из-за низкой плотности жидкого водорода - на самом деле в литре бензина (116 граммов) больше окисляемых атомов водорода, чем в литр чистого жидкого водорода (71 грамм). Как и любая другая жидкость при криогенных температурах , резервуары для хранения жидкого водорода также должны быть хорошо изолированы, чтобы свести к минимуму выкипание.

Япония имеет хранилище жидкого водорода (LH2) на терминале в Кобе, и ожидается, что первая партия жидкого водорода будет получена на транспортере LH2 в 2020 году. [79] Водород сжижается путем снижения его температуры до -253 ° C, аналогично к сжиженному природному газу (СПГ), который хранится при температуре -162 °C. Потенциальная потеря эффективности может составить 12,79%, или 4,26 кВтч/кг из 33,3 кВтч/кг. [80]

Жидкие органические носители водорода (LOHC)

Хранение в виде гидрида

В отличие от хранения молекулярного водорода, водород можно хранить в виде химического гидрида или в каком-либо другом водородсодержащем соединении. Газообразный водород реагирует с некоторыми другими материалами с образованием материала для хранения водорода, который можно относительно легко транспортировать. В месте использования материал для хранения водорода может разлагаться с образованием газообразного водорода. Помимо проблем массы и объемной плотности, связанных с хранением молекулярного водорода, нынешние препятствия для практических схем хранения связаны с условиями высокого давления и температуры, необходимыми для образования гидридов и выделения водорода. [ нужна цитата ]

Кинетика гидрирования и дегидрирования и управление теплом также являются проблемами, которые необходимо решить для многих потенциальных систем. Новые технологии хранения гидридного водорода достигли сжатого объема менее 1/500. [ нужна цитата ]

Адсорбция

Третий подход заключается в адсорбции молекулярного водорода на поверхности твердого материала-хранилища. В отличие от упомянутых выше гидридов, водород не диссоциирует/рекомбинирует при зарядке/разрядке системы хранения и, следовательно, не страдает от кинетических ограничений многих гидридных систем хранения. Плотность водорода, близкая к плотности сжиженного водорода, может быть достигнута с помощью соответствующих адсорбентов. Некоторые предлагаемые адсорбенты включают активированный уголь , наноструктурированные углероды (включая УНТ ), MOF и гидрат клатрата водорода . [ нужна цитата ]

Подземное хранилище водорода

«Доступные технологии хранения, их емкость и время разгрузки». РАБОЧИЙ ДОКУМЕНТ СОТРУДНИКА КОМИССИИ Хранение энергии – роль электричества

Подземное хранение водорода — это практика хранения водорода в пещерах , соляных куполах и истощенных месторождениях нефти и газа. Большие количества газообразного водорода без каких-либо проблем хранились в пещерах ICI в течение многих лет. [81] Хранение больших количеств жидкого водорода под землей может служить хранилищем энергии в сети . КПД туда и обратно составляет примерно 40% (против 75-80% у насосной гидросистемы (PHES) ), а стоимость несколько выше, чем у насосной гидросистемы. [82]

Другое исследование, на которое ссылается рабочий документ европейских сотрудников, показало, что для крупномасштабного хранения самым дешевым вариантом является водород по цене 140 евро/МВтч за 2000 часов хранения с использованием электролизера, хранилища в соляной пещере и электростанции с комбинированным циклом. [83] Европейский проект Hyunder [84] указал в 2013 году, что для хранения энергии ветра и солнца требуются дополнительные 85 пещер, поскольку они не могут быть покрыты системами PHES и CAES . [85]

Исследование, проведенное в Германии по хранению водорода в соляных пещерах, показало, что если излишки электроэнергии в Германии (7% от общего объема производства переменной возобновляемой энергии к 2025 году и 20% к 2050 году) будут конвертироваться в водород и храниться под землей, для этих объемов потребуется около 15 пещер. 500 000 кубических метров каждая к 2025 году и около 60 каверн к 2050 году, что соответствует примерно одной трети количества газовых каверн, действующих в настоящее время в Германии. [86] В США Sandia Labs проводит исследования по хранению водорода на истощенных нефтяных и газовых месторождениях, которые могут легко поглощать большие объемы водорода, получаемого из возобновляемых источников, поскольку существует около 2,7 миллионов истощенных скважин. [87]

Инфраструктура

Установка газификации водорода для Belinka Perkemija  [sl] , 2015 г.

Водородная инфраструктура будет состоять в основном из промышленного трубопроводного транспорта водорода и заправочных станций, оснащенных водородом, подобных тем, которые находятся на водородных магистралях . Водородные станции , которые не были расположены рядом с водородным трубопроводом, могли получать воду из резервуаров с водородом, прицепов для трубок со сжатым водородом , прицепов с жидким водородом , автоцистерн с жидким водородом или специального производства на месте.

В настоящее время в Соединенных Штатах существует более 700 миль водородных трубопроводов . [ нужна цитата ] Трубопроводы — самый дешевый способ транспортировки водорода на большие расстояния по сравнению с другими вариантами. Трубопроводы для газообразного водорода являются обычным явлением на крупных нефтеперерабатывающих заводах, поскольку водород используется для гидрокрекинга топлива из сырой нефти.

Водородное охрупчивание (снижение пластичности металла из-за поглощенного водорода ) не является проблемой для водородных газопроводов. Водородное охрупчивание происходит только с «диффундирующим» водородом, то есть атомами или ионами. Однако газообразный водород является молекулярным (H 2 ), и существует очень значительный энергетический барьер для его разделения на атомы. [88]

МЭА рекомендует использовать существующие промышленные порты для производства и существующие газопроводы для транспортировки, а также международное сотрудничество и морские перевозки. [89]

Южная Корея и Япония , [90] в которых по состоянию на 2019 год отсутствуют международные электрические межсетевые соединения , инвестируют в водородную экономику. [91] В марте 2020 года в Японии было открыто исследовательское поле водородной энергетики Фукусима , претендующее на звание крупнейшего в мире объекта по производству водорода. [92] Участок занимает 180 000 м 2 (1 900 000 кв. футов) земли, большая часть которой занята солнечной батареей ; Энергия из сети также используется для электролиза воды для производства водородного топлива. [93]

Распределенный электролиз

Распределенный электролиз позволит обойти проблемы распределения водорода за счет распределения электричества. Он будет использовать существующие электрические сети для транспортировки электроэнергии к небольшим электролизерам, расположенным на заправочных станциях. Однако учет энергии, используемой для производства электроэнергии, и потерь при ее передаче снизит общую эффективность.

Безопасность

Инженер НАСА прочесывает территорию кукурузной метлой, чтобы определить место возгорания водорода. Водород горит почти невидимым пламенем.

Водород имеет один из самых широких диапазонов взрывоопасных/воспламеняющихся смесей с воздухом среди всех газов, за некоторыми исключениями, таких как ацетилен , силан и оксид этилена , и с точки зрения минимально необходимой энергии воспламенения и соотношения смеси имеет чрезвычайно низкие требования для возникновения взрыва. . Это означает, что какова бы ни была пропорция смеси воздуха и водорода, при воспламенении в закрытом пространстве утечка водорода, скорее всего, приведет к взрыву, а не к простому возгоранию. [94] Системы и процедуры предотвращения несчастных случаев включают рассмотрение:

Существует множество норм и стандартов, касающихся безопасности водорода при хранении, транспортировке и использовании. Они варьируются от федеральных правил, [95] ANSI/AIAA, [96] NFPA, [97] и стандартов ISO [98] . Канадская программа безопасности водорода пришла к выводу, что заправка водородным топливом так же безопасна или безопаснее, чем заправка сжатым природным газом (СПГ) [99].

Расходы

Более широкое использование водорода в экономике влечет за собой необходимость инвестиций и затрат на его производство, хранение, распространение и использование. Таким образом, оценка стоимости водорода сложна и требует принятия предположений о стоимости энергетических затрат (обычно газа и электричества), оборудования и методов производства (например, зеленого или голубого водорода), используемых технологий (например, щелочных или протонообменных мембранных электролизеров), хранения и методы распределения, а также то, как различные элементы затрат могут меняться с течением времени. [100] : 49–65  Эти факторы учитываются при расчете приведенной стоимости водорода (LCOH). В следующей таблице показан диапазон оценок приведенной стоимости серого, синего и зеленого водорода, выраженный в долларах США за кг H 2 (где данные представлены в других валютах или единицах, средний обменный курс к доллару США в данного года, и предполагается, что 1 кг H 2 имеет теплотворную способность 33,3 кВтч).

Диапазон оценок затрат на коммерчески доступные методы производства водорода широк. По состоянию на 2022 год дешевле всего производить серый водород без налога на выбросы CO 2 , за ним следуют синий и зеленый водород. Ожидается, что затраты на производство голубого водорода существенно не снизятся к 2050 году, [103] [100] : 28  можно ожидать, что они будут колебаться в зависимости от цен на природный газ и могут столкнуться с налогами на выбросы углерода за неуловленные выбросы. [100] : 79  Стоимость электролизеров упала на 60% с 2010 по 2022 год, [104] а затем немного выросла из-за увеличения стоимости капитала . [18] По прогнозам, их стоимость значительно снизится к 2030 и 2050 годам, [107] : 26  что приведет к снижению стоимости зеленого водорода наряду с падением стоимости производства возобновляемой энергии. [108] [100] : 28  Дешевле всего производить зеленый водород с избытком возобновляемой энергии, которая в противном случае была бы сокращена , что благоприятствует электролизерам, способным реагировать на низкие и переменные уровни мощности . [107] : 5 

Анализ Goldman Sachs, проведенный в 2022 году, предполагает, что глобальный экологический водород достигнет паритета стоимости с серым водородом к 2030 году, то есть раньше, если на серый водород будет введен глобальный налог на выбросы углерода. [10] С точки зрения стоимости единицы энергии синий и серый водород всегда будет стоить дороже, чем ископаемое топливо, используемое при его производстве, в то время как зеленый водород всегда будет стоить дороже, чем возобновляемая электроэнергия, используемая для его производства.

Субсидии на производство чистого водорода в США и ЕС намного выше, чем в Индии. [109]

Примеры и пилотные программы

Mercedes -Benz O530 Citaro с водородными топливными элементами в Брно , Чехия .

Распространение водорода для целей транспортировки тестируется по всему миру, в частности в США ( Калифорния , Массачусетс), Канаде , Японии, ЕС ( Португалия , Норвегия , Дания , Германия ) и Исландии .

Показателем наличия крупной газовой инфраструктуры, уже существующей в странах и используемой гражданами, является количество автомобилей, работающих на природном газе, имеющихся в стране. Странами с наибольшим количеством автомобилей, работающих на природном газе (в порядке возрастания): [110] Иран , Китай , Пакистан , Аргентина , Индия , Бразилия , Италия , Колумбия , Таиланд , Узбекистан , Боливия , Армения , Бангладеш , Египет , Перу . , Украина , США . Транспортные средства, работающие на природном газе, также могут быть переоборудованы для работы на водороде .

В некоторых больницах установлены комбинированные установки электролизера, хранения и топливных элементов для местного аварийного электроснабжения. Они выгодны для аварийного использования из-за низких требований к техническому обслуживанию и простоты размещения по сравнению с генераторами с приводом от внутреннего сгорания. [ нужна цитата ]

Кроме того, в некоторых частных домах можно найти микро-ТЭЦ на топливных элементах , которые могут работать на водороде или других видах топлива, таких как природный газ или сжиженный нефтяной газ. [111] [112] При работе на природном газе он основан на паровой конверсии природного газа для преобразования природного газа в водород перед использованием в топливном элементе. Следовательно, при этом по-прежнему выделяются CO 2 (см. реакцию), но (временно) работа на этом может быть хорошим решением до тех пор, пока водород не начнет распределяться по системе трубопроводов (природного газа).

Австралия

Департамент планирования и инфраструктуры Западной Австралии эксплуатировал три автобуса Daimler Chrysler Citaro на топливных элементах в рамках испытания устойчивой транспортной энергетики для автобусов на топливных элементах в Перте . [113] Автобусы эксплуатировались компанией Path Transit на регулярных маршрутах общественного транспорта Transperth. Испытания начались в сентябре 2004 года и завершились в сентябре 2007 года. Топливные элементы автобусов использовали систему протонообменной мембраны и снабжались сырым водородом с нефтеперерабатывающего завода BP в Квинане, к югу от Перта. Водород был побочным продуктом производственного процесса нефтеперерабатывающего завода. Автобусы были заправлены на станции в северном пригороде Перта Малаги.

В октябре 2021 года премьер-министр Квинсленда Аннастейша Палащук и Эндрю Форрест объявили, что в Квинсленде будет расположена крупнейшая в мире водородная установка. [114]

В Австралии Австралийское агентство по возобновляемым источникам энергии (ARENA) инвестировало 55 миллионов долларов в 28 водородных проектов, от ранних стадий исследований и разработок до ранних стадий испытаний и развертывания. Заявленная цель агентства — производить водород методом электролиза по цене 2 доллара за килограмм, о чем объявил министр энергетики и выбросов Ангус Тейлор в Заявлении о технологиях с низким уровнем выбросов на 2021 год. [115]

Евросоюз

Страны ЕС , которые уже имеют относительно крупную систему газопроводов, включают Бельгию , Германию , Францию ​​и Нидерланды . [116] В 2020 году ЕС создал Европейский альянс по чистому водороду (ECHA). [117] [118]

Франция

Зеленый водород стал более распространенным во Франции. В 2019 году был принят План зеленого водорода стоимостью 150 миллионов евро, который предусматривает создание инфраструктуры, необходимой для создания, хранения и распределения водорода, а также использования этого топлива для питания местных транспортных систем, таких как автобусы и поезда. Коридор H2, аналогичная инициатива, создаст сеть объектов распределения водорода в Окситании вдоль маршрута между Средиземным и Северным морями. Проект Коридора H2 получит кредит в размере 40 миллионов евро от ЕИБ . [119] [120]

Германия

Немецкий производитель автомобилей BMW уже много лет работает с водородом. [ количественно ] . [121]

Исландия

Исландия взяла на себя обязательство стать первой в мире водородной экономикой к 2050 году. [122] Исландия находится в уникальном положении. В настоящее время [ когда? ] импортирует все нефтепродукты , необходимые для питания ее автомобилей и рыболовного флота . Исландия обладает большими геотермальными ресурсами, настолько большими, что местная цена на электроэнергию на самом деле ниже , чем цена углеводородов, которые можно было бы использовать для производства этой электроэнергии.

Исландия уже преобразует излишки электроэнергии в экспортные товары и заменители углеводородов. В 2002 году методом электролиза было произведено 2000 тонн газообразного водорода, главным образом для производства аммиака (NH 3 ) для удобрений. Аммиак производится, транспортируется и используется по всему миру, и 90% стоимости аммиака — это стоимость энергии для его производства.

Ни одна из отраслей не заменяет углеводороды напрямую. В Рейкьявике , Исландия, имеется небольшой пилотный парк городских автобусов, работающих на сжатом водороде, [123] и проводятся исследования по обеспечению водородом рыболовного флота страны (например, такими компаниями, как « Исландская новая энергия »). В более практических целях Исландия могла бы перерабатывать импортированную нефть водородом, чтобы продлить срок ее службы, а не полностью заменить ее.

Автобусы в Рейкьявике являются частью более крупной программы HyFLEET:CUTE, [124] по которой автобусы, работающие на водороде, эксплуатируются в восьми европейских городах. Автобусы HyFLEET:CUTE также эксплуатировались в Пекине, Китай, и Перте, Австралия (см. ниже). Пилотный проект, демонстрирующий водородную экономику, реализуется на норвежском острове Утсира . Установка сочетает в себе энергию ветра и водородную энергию. В периоды, когда имеется избыток ветровой энергии, избыток энергии используется для выработки водорода путем электролиза . Водород хранится и доступен для производства электроэнергии в периоды слабого ветра. [ нужна цитата ]

Индия

Сообщается, что Индия переходит на водород и H-CNG по нескольким причинам, среди которых тот факт, что уже происходит развертывание национальных сетей природного газа, и природный газ уже является основным автомобильным топливом. Кроме того, Индия страдает от сильного загрязнения воздуха в городских районах. [125] [126] По некоторым оценкам, почти 80% водорода в Индии, по прогнозам, будет экологически чистым, что обусловлено снижением затрат и новыми технологиями производства. [127]

Однако в настоящее время водородная энергетика находится только на стадии исследований, разработок и демонстрации (НИОКР). [128] [129] В результате количество водородных станций все еще может быть небольшим, [130] хотя ожидается, что в ближайшее время их будет введено гораздо больше. [131] [132] [133]

Саудовская Аравия

Саудовская Аравия в рамках проекта NEOM планирует производить примерно 1,2 миллиона тонн зеленого аммиака в год, начиная производство в 2025 году. [134]

Турция

Министерство энергетики и природных ресурсов Турции и Организация Объединенных Наций по промышленному развитию подписали в 2003 году соглашение о целевом фонде в размере 40 миллионов долларов США для создания Международного центра водородных энергетических технологий (UNIDO-ICHET) в Стамбуле , который начал свою работу в 2004 году. [135] В помещениях UNIDO-ICHET демонстрируются водородный вилочный погрузчик, водородная тележка и передвижной дом, работающий на возобновляемых источниках энергии. Система бесперебойного электропитания работает с апреля 2009 года в штаб-квартире компании Istanbul Sea Buses .

Великобритания

Великобритания начала пилотную программу топливных элементов в январе 2004 года. В рамках этой программы до декабря 2005 года два автобуса на топливных элементах курсировали по маршруту 25 в Лондоне , а до января 2007 года перешли на маршрут RV1. [136] Водородная экспедиция в настоящее время работает над созданием водородного корабль, работающий на топливных элементах, и использовать его для кругосветного плавания, чтобы продемонстрировать возможности водородных топливных элементов. [137] В августе 2021 года правительство Великобритании заявило, что оно первым разработало водородную стратегию, и подготовило соответствующий документ. [138]

В августе 2021 года Крис Джексон ушел с поста председателя Британской ассоциации по водороду и топливным элементам, ведущей ассоциации водородной отрасли, заявив, что британские и норвежские нефтяные компании намеренно завышали свои прогнозы затрат на голубой водород, чтобы максимизировать будущие выплаты на поддержку технологий со стороны Правительство Великобритании. [139]

Соединенные Штаты

Несколько отечественных автомобильных компаний в США разработали автомобили, использующие водород, например, GM и Toyota. [140] Однако по состоянию на февраль 2020 года инфраструктура для производства водорода была недостаточно развита, за исключением некоторых частей Калифорнии. [141] В США существует собственная водородная политика . [ нужна цитата ] Совместное предприятие NREL и Xcel Energy таким же образом объединяет ветровую и водородную энергию в Колорадо. [142] Гидроэлектростанции в Ньюфаундленде и Лабрадоре преобразуют нынешнюю ветро-дизельную энергосистему на отдаленном острове Рамеа в ветро-водородную гибридную энергосистему . [143]

Аналогичный пилотный проект на острове Стюарт использует солнечную энергию вместо энергии ветра для производства электроэнергии. Когда после полной зарядки батарей появляется избыток электроэнергии, водород генерируется путем электролиза и сохраняется для последующего производства электроэнергии с помощью топливных элементов. [144] В США также уже существует крупная система газопроводов. [116]

График получения результатов исследований и разработок

Экспериментальные методы производства

Пиролиз метана – бирюзовый

Иллюстрация затрат и результатов пиролиза метана, процесса производства водорода.

Пиролиз метана (природного газа) с помощью одностадийного процесса [145] с барботированием метана через расплавленный металлический катализатор — это подход к производству водорода без парниковых газов, который был продемонстрирован в лабораторных условиях в 2017 году и в настоящее время тестируется в более крупных масштабах. [146] [43] Процесс проводится при высоких температурах (1065 °C). [147] [148] [149] [150] Для производства 1 кг водорода требуется около 18 кВтч электроэнергии для технологического тепла. [151] Пиролиз метана можно выразить следующим уравнением реакции. [152]

СН
4(г) → C(s) + 2 H
2(ж) ΔH° = 74,8 кДж/моль

Твердый углерод промышленного качества может быть продан как сырье для производства или выброшен на свалку (без загрязнения).

Биологическое производство

Ферментативное производство водорода — это ферментативное преобразование органического субстрата в биоводород , осуществляемое разнообразной группой бактерий с использованием мультиферментных систем , включающее три стадии, аналогичные анаэробному преобразованию . Реакции темного брожения не требуют световой энергии, поэтому способны постоянно производить водород из органических соединений в течение дня и ночи. Фотоферментация отличается от темной ферментации тем, что протекает только в присутствии света . Например, фотоферментация с использованием Rhodobacter sphaeroides SH2C может использоваться для превращения низкомолекулярных жирных кислот в водород. [153] Электрогидрогенез используется в микробных топливных элементах , где водород производится из органических веществ (например, из сточных вод или твердых веществ [154] ) при подаче напряжения 0,2–0,8 В.

Биологический водород можно производить в биореакторе из водорослей . В конце 1990-х годов было обнаружено, что если лишить водоросли серы , они перейдут от производства кислорода , то есть нормального фотосинтеза , к производству водорода. [155]

Биологический водород можно производить в биореакторах, в которых используется не только водоросли, но и другие виды сырья, причем наиболее распространенным сырьем являются потоки отходов. В этом процессе участвуют бактерии, питающиеся углеводородами и выделяющие водород и CO 2 . CO 2 можно успешно изолировать несколькими методами, оставляя при этом газообразный водород. В 2006–2007 годах компания NanoLogix впервые продемонстрировала прототип водородного биореактора, использующего отходы в качестве сырья, на заводе по производству виноградного сока Уэлча на северо-востоке штата Пенсильвания (США). [156]

Биокаталитический электролиз

Помимо обычного электролиза, еще одной возможностью является электролиз с использованием микробов. При биокаталитическом электролизе водород генерируется после прохождения через микробный топливный элемент, и можно использовать различные водные растения. К ним относятся тростник душистый , кордграсс, рис, помидоры, люпин и водоросли [157].

Электролиз высокого давления

Электролиз под высоким давлением — это электролиз воды путем разложения воды (H 2 O) на кислород (O 2 ) и газообразный водород (H 2 ) посредством пропускания через воду электрического тока. Разница со стандартным электролизером заключается в производительности сжатого водорода около 120–200 бар (1740–2900 фунтов на квадратный дюйм , 12–20 МПа ). [158] При повышении давления водорода в электролизере посредством процесса, известного как химическое сжатие, устраняется необходимость во внешнем водородном компрессоре . [159] среднее потребление энергии для внутреннего сжатия составляет около 3%. [160] Крупнейшая в Европе (1 400 000 кг/год, электролиз воды под высоким давлением, щелочная технология) установка по производству водорода работает в Кокколе, Финляндия. [161]

Высокотемпературный электролиз

Водород можно получать из энергии, подаваемой в виде тепла и электричества посредством высокотемпературного электролиза (ВТЭ). Поскольку часть энергии в HTE поставляется в виде тепла, меньше энергии необходимо преобразовать дважды (из тепла в электричество, а затем в химическую форму), и поэтому потенциально на килограмм произведенного водорода требуется гораздо меньше энергии.

В то время как электричество, вырабатываемое ядерной энергией, можно использовать для электролиза, ядерное тепло можно применять непосредственно для отделения водорода от воды. Высокотемпературные (950–1000 ° C) ядерные реакторы с газовым охлаждением могут выделять водород из воды термохимическими методами с использованием ядерного тепла. Исследования высокотемпературных ядерных реакторов могут в конечном итоге привести к поставкам водорода, которые будут конкурентоспособны по стоимости с паровым риформингом природного газа. General Atomics прогнозирует, что водород, производимый в высокотемпературном реакторе с газовым охлаждением (HTGR), будет стоить 1,53 доллара за кг. В 2003 году в результате паровой конверсии природного газа был получен водород по цене 1,40 доллара США за кг. В ценах на природный газ 2005 года водород стоит 2,70 доллара за кг.

Высокотемпературный электролиз был продемонстрирован в лаборатории при 108  МДж (тепловой) на килограмм произведенного водорода [162] , но не в коммерческом масштабе. Кроме того, это низкокачественный «коммерческий» водород, непригодный для использования в топливных элементах. [163]

Фотоэлектрохимическое расщепление воды

Использование электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими системами, предлагает самый чистый способ производства водорода. Вода расщепляется на водород и кислород посредством электролиза – процесса фотоэлектрохимической ячейки (PEC), который также называют искусственным фотосинтезом . [164] Уильям Айерс из Energy Conversion Devices продемонстрировал и запатентовал первую многопереходную высокоэффективную фотоэлектрохимическую систему для прямого расщепления воды в 1983 году. [165] Эта группа продемонстрировала прямое расщепление воды, которое теперь называют «искусственным листом» или «беспроводной солнечной водой». расщепление» с помощью недорогого тонкопленочного многопереходного листа аморфного кремния, погруженного непосредственно в воду. [166] [167]

Водород выделялся на передней поверхности аморфного кремния, украшенной различными катализаторами, а кислород выделялся на задней металлической подложке. Мембрана Нафион над многопереходной ячейкой обеспечивала путь для транспорта ионов. В их патенте также перечислено множество других полупроводниковых многопереходных материалов для прямого расщепления воды в дополнение к аморфному кремнию и кремний-германиевым сплавам. В университетах и ​​фотоэлектрической промышленности продолжаются исследования по разработке технологии высокоэффективных многопереходных элементов . Если этому процессу способствуют фотокатализаторы, суспендированные непосредственно в воде, вместо использования фотоэлектрической и электролитической системы, реакция происходит всего за один этап, что может повысить эффективность. [166] [167]

Фотоэлектрокаталитическое производство

Метод, изученный Томасом Нанном и его командой в Университете Восточной Англии, заключается в использовании золотого электрода, покрытого слоями наночастиц фосфида индия (InP). Они ввели в слоистую структуру комплекс железа с серой, который при погружении в воду и облучении светом под действием небольшого электрического тока производил водород с эффективностью 60%. [168]

В 2015 году сообщалось, что Panasonic Corp. разработала фотокатализатор на основе нитрида ниобия , который может поглощать 57% солнечного света для поддержки разложения воды с образованием газообразного водорода. [169] Компания планирует добиться коммерческого применения «как можно раньше», не раньше 2020 года.

Концентрация солнечной тепловой энергии

Для диссоциации воды на водород и кислород необходимы очень высокие температуры. Для того чтобы процесс протекал при возможных температурах, необходим катализатор. Нагрева воды можно добиться за счет использования воды, концентрирующей солнечную энергию . Hydrosol-2 — это пилотная установка мощностью 100 киловатт на Plataforma Solar de Almería в Испании , которая использует солнечный свет для получения температуры от 800 до 1200 °C, необходимой для нагрева воды. Hydrosol II находится в эксплуатации с 2008 года. Конструкция пилотной установки мощностью 100 киловатт основана на модульной концепции. В результате возможно, что эту технологию можно будет легко масштабировать до мегаваттного диапазона за счет увеличения количества доступных реакторных блоков и подключения станции к гелиостатным полям (полям зеркал, отслеживающих солнце) подходящего размера. [170]

Термохимическое производство

Существует более 352 [171] термохимических циклов, которые можно использовать для расщепления воды , [172] около дюжины таких циклов, таких как цикл оксида железа , цикл оксида церия (IV)-оксида церия (III) , цинк-цинк-оксида. оксидный цикл , цикл сера-йод , цикл медь-хлор и гибридный цикл серы , цикл алюминия-алюминия-оксида находятся в стадии исследования и на стадии испытаний для производства водорода и кислорода из воды и тепла без использования электричества. [173] Эти процессы могут быть более эффективными, чем высокотемпературный электролиз, типичный в диапазоне от 35% до 49% эффективности LHV . Термохимическое производство водорода с использованием химической энергии угля или природного газа обычно не рассматривается, поскольку прямой химический путь более эффективен.

Ни один из термохимических процессов производства водорода не был продемонстрирован на уровне производства, хотя некоторые из них были продемонстрированы в лабораториях.

Пластик для микроволновой печи

97%-ное извлечение водорода было достигнуто благодаря микроволновой обработке пластика в течение нескольких секунд, который был измельчен и смешан с оксидом железа и оксидом алюминия . [174]

Квэрнерский процесс

Процесс Квэрнера или процесс Квэрнера сажи и водорода (CB&H) [175] — это метод, разработанный в 1980-х годах одноименной норвежской компанией для производства водорода из углеводородов (C n H m ), таких как метан. , природный газ и биогаз . Из доступной энергии сырья примерно 48% содержится в водороде, 40% — в активированном угле и 10% — в перегретом паре. [176]

Добыча природного водорода - Белый водород

По состоянию на 2019 год водород в основном используется в качестве промышленного сырья, в первую очередь для производства аммиака и метанола , а также в нефтепереработке. Хотя первоначально считалось, что газообразный водород не встречается в естественных условиях в удобных резервуарах, теперь показано, что это не так; водородная система в настоящее время эксплуатируется недалеко от Буракебугу, регион Куликоро в Мали, производя электроэнергию для окрестных деревень. [177] В последние годы были сделаны новые открытия природного водорода в континентальных, прибрежных геологических средах [178] и открывают путь к новой области природного или самородного водорода, поддерживая усилия по переходу к энергетике . [179] [180]

Среднеконтинентальная рифтовая система

Белый водород можно найти или произвести в Среднеконтинентальной рифтовой системе в масштабах, необходимых для возобновляемой водородной экономики. Воду можно было бы закачивать в горячую богатую железом породу для производства водорода , а затем извлекать водород. [181]

Смотрите также


Рекомендации

  1. ^ Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (29 марта 2022 г.). «Перспективы мирового энергетического перехода 1-5C Pathway 2022, издание». ИРЕНА . п. 227 . Проверено 6 октября 2023 г.
  2. ^ аб Яп, Цзячжэнь; Маклеллан, Бенджамин (6 января 2023 г.). «Исторический анализ исследований, разработок и ожиданий в области водородной экономики с 1972 по 2020 год». Окружающая среда . 10 (1): 11. doi : 10.3390/environments10010011 . HDL : 2433/284015 . ISSN  2076-3298.
  3. ^ ab Выбросы парниковых газов в 2021 году составили 49,3 гигатонн CO 2 e . «Глобальные выбросы парниковых газов: 1990-2020 годы и предварительные оценки на 2021 год». Родиевая группа . Проверено 21 сентября 2023 г.
  4. ^ abcd «Водород». МЭА . 10 июля 2023. Раздел «Энергетика» . Проверено 21 сентября 2023 г.
  5. ^ abc МЭА (2022). Глобальный водородный обзор 2022. Международное энергетическое агентство . Проверено 25 августа 2023 г.
  6. ^ abcdef МГЭИК (2022). Шукла, PR; Ски, Дж.; Слэйд, Р.; Аль Хурдаджи, А.; и другие. (ред.). Изменение климата 2022: Смягчение последствий изменения климата (PDF) . Вклад Рабочей группы III в шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Кембридж, Великобритания, и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Издательство Кембриджского университета (в печати). стр. 91–92. дои : 10.1017/9781009157926. ISBN 9781009157926.
  7. ^ АБ ИРЕНА (2021). «Перспективы мирового энергетического перехода: путь на 1,5 ° C». Международное агентство по возобновляемым источникам энергии . Абу Даби. п. 95 . Проверено 21 сентября 2023 г.
  8. ^ Плётц, Патрик (31 января 2022 г.). «Водородная технология вряд ли сыграет важную роль в устойчивом автомобильном транспорте». Природная электроника . 5 (1): 8–10. дои : 10.1038/s41928-021-00706-6. ISSN  2520-1131. S2CID  246465284.
  9. ^ abcdefgh Розенов, январь (сентябрь 2022 г.). «Является ли отопление домов водородом несбыточной мечтой? Обзор фактических данных». Джоуль . 6 (10): 2225–2228. дои : 10.1016/j.joule.2022.08.015 . S2CID  252584593.
  10. ^ ab Goldman Sachs Research. «Карбономика: революция чистого водорода». Голдман Сакс . стр. 4–6 . Проверено 25 сентября 2023 г.
  11. ^ «Дедал, или Наука и будущее, статья, прочитанная еретикам, Кембридж, 4 февраля 1923 г. - Стенограмма 1993 г.» . Архивировано из оригинала 15 ноября 2017 г. Проверено 16 января 2016 г.
  12. ^ Национальная водородная ассоциация; Министерство энергетики США. «История водорода» (PDF) . Hydrogenassociation.org . Национальная водородная ассоциация. п. 1. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2010 года . Проверено 17 декабря 2010 г.
  13. ↑ Джонс, Лоуренс В. (13 марта 1970 г.). На пути к экономии жидкого водородного топлива . Преподавание «Экологические действия ради выживания» Мичиганского университета. Анн-Арбор, Мичиган: Мичиганский университет . hdl : 2027.42/5800.
  14. ↑ Джонс, Лоуренс В. (13 марта 1970 г.). На пути к экономии жидкого водородного топлива (PDF) . стр. 2–3.
  15. ^ Баккер, Сьерд (2010). «Автомобильная промышленность и взрыв водородной шумихи» (PDF) . Энергетическая политика . 38 (11): 6540–6544. doi :10.1016/j.enpol.2010.07.019. Архивировано (PDF) из оригинала 03 ноября 2018 г. Проверено 11 декабря 2019 г.
  16. ^ Харрисон, Джеймс. «Реакции: водородная шумиха». Инженер-химик . 58 : 774–775. Архивировано из оригинала 08 февраля 2021 г. Проверено 31 августа 2017 г.
  17. ^ Рицци, Франческо Аннунциата, Элеонора Либерати, Гульельмо Фрей, Марко (2014). «Технологические траектории в автомобильной промышленности: возможны ли водородные технологии?». Журнал чистого производства . 66 : 328–336. дои : 10.1016/j.jclepro.2013.11.069.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  18. ^ abcd «Может ли жизнеспособная промышленность возникнуть в результате водородной встряски?». Экономист . ISSN  0013-0613 . Проверено 26 сентября 2023 г.
  19. ^ Мурай, Сюсуке (05 марта 2018 г.). «Крупнейшие автомобильные и энергетические компании Японии объединяются, чтобы способствовать развитию водородных станций». «Джапан таймс онлайн ». Япония Таймс. Архивировано из оригинала 17 апреля 2018 г. Проверено 16 апреля 2018 г.
  20. ^ Мишра, Анкит (29 марта 2018 г.). «Перспективы электромобилей на топливных элементах возросли благодаря поддержке Китая». Энергетический пост. Архивировано из оригинала 17 апреля 2018 г. Проверено 16 апреля 2018 г.
  21. ^ Аб Плётц, Патрик (январь 2022 г.). «Водородная технология вряд ли сыграет важную роль в устойчивом автомобильном транспорте». Природная электроника . 5 (1): 8–10. дои : 10.1038/s41928-021-00706-6. ISSN  2520-1131. S2CID  246465284.
  22. ^ аб Коллинз (l_collins), Ли (2 февраля 2022 г.). «Водород вряд ли будет играть важную роль в автомобильном транспорте, даже для тяжелых грузовиков»: Фраунгофер». Перезарядка . Проверено 8 сентября 2023 г.
  23. ^ Аб Чу, Идан; Цуй, Хунъян. Ежегодный обзор глобального перехода на электромобили: 2022 г. (PDF) . Международный совет по чистому транспорту. стр. 2–3 . Проверено 25 августа 2023 г.
  24. ^ ab Глобальный прогноз развития электромобилей на 2023 год. МЭА. стр. 14–24 . Проверено 25 августа 2023 г.
  25. ^ аб Чельберг-Моттон, Брендан (07 февраля 2022 г.). «Декарбонизация стали набирает скорость | Argus Media». www.argusmedia.com . Проверено 7 сентября 2023 г.
  26. ^ аб Бланк, Томас; Молли, Патрик (январь 2020 г.). «Влияние декарбонизации водорода на промышленность» (PDF) . Институт Роки Маунтин . стр. 2, 7, 8. Архивировано (PDF) из оригинала 22 сентября 2020 года.
  27. ^ «Отчет об объеме, доле и тенденциях рынка производства водорода, 2023–2030 гг.» www.grandviewresearch.com . Проверено 30 августа 2023 г.
  28. ^ «Резюме – Глобальный обзор водорода 2022 – Анализ» . МЭА . Проверено 21 сентября 2023 г.
  29. ^ «Водород». МЭА . Проверено 21 сентября 2023 г.
  30. ^ Выбросы, связанные с энергетикой, в 2021 году составили 36,3 гигатонны CO 2 . «Глобальные выбросы CO 2 выросли до самого высокого уровня в истории в 2021 году - Новости». МЭА . Проверено 21 сентября 2023 г.
  31. ↑ Розенов, январь (27 сентября 2022 г.). «Является ли отопление домов водородом несбыточной мечтой? Обзор фактических данных». Джоуль . 6 (10): 2225–2228. дои : 10.1016/j.joule.2022.08.015 . ISSN  2542-4785. S2CID  252584593. Статья в прессе.
  32. ^ «Объяснение цвета водорода» . Сенсоник . Проверено 22 ноября 2023 г.
  33. ^ ab национальная сеть. «Цветовой спектр водорода». Национальная сетевая группа . Лондон, Великобритания . Проверено 29 сентября 2022 г.
  34. ^ «Каков потенциал природного водорода?». Энергетический обозреватель . Проверено 3 июля 2023 г.
  35. ^ Дейн, Джейсон (29 июня 2020 г.). «Итак, что же такое зеленый водород?». Гринтехмедиа . Архивировано из оригинала 23 марта 2022 г. Проверено 11 февраля 2022 г.
  36. ^ abc BMWi (июнь 2020 г.). Национальная водородная стратегия (PDF) . Берлин, Германия: Федеральное министерство экономики и энергетики (BMWi). Архивировано (PDF) из оригинала 13 декабря 2020 г. Проверено 27 ноября 2020 г.
  37. ^ abc Ван де Грааф, Тейс; Сухопутный, Индра; Схолтен, Дэниел; Вестфаль, Кирстен (декабрь 2020 г.). «Новая нефть? Геополитика и международное управление водородом». Энергетические исследования и социальные науки . 70 : 101667. doi :10.1016/j.erss.2020.101667. ПМЦ 7326412 . ПМИД  32835007. 
  38. ^ Сэнсом, Роберт; Бакстер, Дженифер; Браун, Энди; Хоксворт, Стюарт; Маккласки, Ян (2020). Переход на водород: оценка инженерных рисков и неопределенностей (PDF) . Лондон, Великобритания: Институт инженерии и технологий (IET). Архивировано (PDF) из оригинала 8 мая 2020 г. Проверено 22 марта 2020 г.
  39. ^ Брюс, С; Теммингофф, М; Хейворд, Дж; Шмидт, Э; Маннингс, К; Палфриман, Д; Хартли, П. (2018). Национальная дорожная карта по водороду: пути к экономически устойчивой водородной промышленности в Австралии (PDF) . Австралия: CSIRO. Архивировано (PDF) из оригинала 8 декабря 2020 г. Проверено 28 ноября 2020 г.
  40. ^ Департамент наук о Земле (12 сентября 2022 г.). «Золотой водород». Департамент наук о Земле Оксфордского университета . Оксфорд, Великобритания . Проверено 29 сентября 2022 г.
  41. ^ "ООО "Энергия природного водорода"". Архивировано из оригинала 25 октября 2020 г. Проверено 29 сентября 2020 г.
  42. ^ «Определение зеленого водорода» (PDF) . Партнерство чистой энергии . Проверено 6 сентября 2014 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  43. ^ аб Шнайдер, Стефан; Баджор, Зигфрид; Граф, Фрэнк; Колб, Томас (октябрь 2020 г.). «Современное состояние производства водорода путем пиролиза природного газа». ХимБиоИнж Обзоры . 7 (5): 150–158. дои : 10.1002/cben.202000014 .
  44. ↑ Сэмпсон2019-02-11T10:48:00+00:00, Джоанна (11 февраля 2019 г.). «Голубой водород для зеленого будущего». газовый мир . Архивировано из оригинала 9 мая 2019 г. Проверено 3 июня 2019 г.{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  45. ^ «Буриный уголь - трамплин для водородной экономики | ECT» . Архивировано из оригинала 08 апреля 2019 г. Проверено 3 июня 2019 г.
  46. ^ «Фактическое мировое производство водорода из ...» Арно А. Эверс. Декабрь 2008 г. Архивировано из оригинала 02 февраля 2015 г. Проверено 9 мая 2008 г.
  47. ^ Веласкес Абад, А.; Доддс, PE (01 января 2017 г.), «Производство водорода», Авраам, Мартин А. (ред.), Энциклопедия устойчивых технологий , Оксфорд: Elsevier, стр. 293–304, ISBN . 978-0-12-804792-7, получено 22 сентября 2023 г.
  48. ^ Бадвал, Сухвиндер П.С.; Гидди, Сарбжит С.; Маннингс, Кристофер; Бхатт, Ананд И.; Холленкамп, Энтони Ф. (24 сентября 2014 г.). «Новые технологии электрохимического преобразования и хранения энергии». Границы в химии . 2 : 79. Бибкод :2014FrCh....2...79B. дои : 10.3389/fchem.2014.00079 . ПМЦ 4174133 . ПМИД  25309898. 
  49. ^ Вернер Циттель; Рейнхольд Вурстер (8 июля 1996 г.). «Глава 3: Производство водорода. Часть 4: Производство электроэнергии посредством электролиза». HyWeb: Знания – Водород в энергетике . Людвиг-Бёльков-Системтехник ГмбХ. Архивировано из оригинала 7 февраля 2007 г. Проверено 1 октября 2010 г.
  50. ^ Бьёрнар Крузе; Сондре Гринна; Като Бух (13 февраля 2002 г.). «Водород – статус и возможности». Фонд Беллона. Архивировано из оригинала (PDF) 2 июля 2011 г. Прогнозируется, что коэффициент полезного действия электролизеров PEM достигнет 94%, но на данный момент это только теоретически.
  51. ^ «Высокоскоростной и высокоэффективный 3D-электролиз воды» . Grid-shift.com. Архивировано из оригинала 22 марта 2012 г. Проверено 13 декабря 2011 г.
  52. ^ «Широко распространенная адаптация конкурентного водородного раствора» (PDF) . nel Hydrogen.com . Нел АСА. Архивировано (PDF) из оригинала 22 апреля 2018 г. Проверено 22 апреля 2018 г.
  53. ^ Филибер, Седрик. «Комментарий: Производство промышленного водорода из возобновляемых источников энергии». iea.org . Международное энергетическое агентство. Архивировано из оригинала 22 апреля 2018 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
  54. ^ МЭА, второе полугодие 2019 г., стр. 37
  55. ^ «Сколько электроэнергии/воды необходимо для производства 1 кг H2 путем электролиза?». Архивировано из оригинала 17 июня 2020 года . Проверено 17 июня 2020 г.
  56. ^ Сасидхар, Наллапанени (ноябрь 2023 г.). «Углеродно-нейтральное топливо и химикаты от автономных заводов по переработке биомассы» (PDF) . Индийский журнал экологической инженерии . 3 (2): 1–8. дои : 10.54105/ijee.B1845.113223. ISSN  2582-9289. S2CID  265385618 . Проверено 3 декабря 2023 г.
  57. ^ http://www.nedstack.com/images/stories/news/documents/20120202_Press%20release%20Solvay%20PEM%20Power%20Plant%20start%20up.pdf. Архивировано 8 декабря 2014 г. в Wayback Machine Nedstack.
  58. ^ «Различные газы в процессах производства стали». Архивировано из оригинала 27 марта 2016 года . Проверено 5 июля 2020 г.
  59. ^ «Производство сжиженного водорода из COG» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 8 февраля 2021 года . Проверено 8 июля 2020 г.
  60. ^ abc Льюис, Аластер К. (10 июня 2021 г.). «Оптимизация сопутствующих выгод от качества воздуха в водородной экономике: аргументы в пользу конкретных водородных стандартов выбросов NO x». Наука об окружающей среде: Атмосфера . 1 (5): 201–207. дои : 10.1039/D1EA00037C . S2CID  236732702. В эту статью включен текст из этого источника, доступного по лицензии CC BY 3.0.
  61. ^ abc МГЭИК (2022). Шукла, PR; Ски, Дж.; Слэйд, Р.; Аль Хурдаджи, А.; и другие. (ред.). Изменение климата 2022: Смягчение последствий изменения климата (PDF) . Вклад Рабочей группы III в шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Кембридж, Великобритания, и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Издательство Кембриджского университета (в печати). п. 1184. дои : 10.1017/9781009157926. ISBN 9781009157926.
  62. ^ «Эта компания, возможно, решила одну из самых сложных проблем в области чистой энергетики» . Вокс. 16 февраля 2018 г. Архивировано из оригинала 12 ноября 2019 г. Проверено 9 февраля 2019 г.
  63. ^ ИРЕНА. «Водородный фактор». irena.org . Проверено 19 октября 2022 г.
  64. ^ «Экологичные виды топлива и их роль в декарбонизации энергетики | McKinsey». www.mckinsey.com . Проверено 19 октября 2022 г.
  65. ^ Спирягин, Максим; Диксон, Роджер; Олдноу, Кевин; Коул, Колин (01 сентября 2021 г.). «Предисловие к спецвыпуску о гибридных и водородных технологиях для железнодорожных перевозок». Железнодорожная инженерия . 29 (3): 211. doi : 10.1007/s40534-021-00254-x . ISSN  2662-4753. S2CID  240522190.
  66. ^ Мировая энергетическая перспектива 2022. Международное энергетическое агентство. п. 150. В эту статью включен текст из этого источника, доступного по лицензии CC BY 4.0.
  67. ^ Коцци, Лаура; Гулд, Тим. Мировой энергетический прогноз на 2022 год (PDF) . Международное энергетическое агентство. п. 148. В эту статью включен текст из этого источника, доступного по лицензии CC BY 4.0.
  68. ^ Стемпень, Збигнев (январь 2021 г.). «Комплексный обзор двигателей внутреннего сгорания, работающих на водороде: достижения и будущие задачи». Энергии . 14 (20): 6504. doi : 10.3390/en14206504 . ISSN  1996-1073.
  69. ^ Аб Коллинз, Ли (10 декабря 2021 г.). «Даже европейское газовое лобби не может обосновать необходимость использования водородных котлов — так почему же оно говорит, что газы необходимы для декарбонизации отопления?». Пополнить | Последние новости возобновляемой энергетики . Проверено 25 сентября 2023 г.
  70. ^ Аб Рот, Сэмми (9 февраля 2023 г.). «Калифорния объявила войну природному газу. Теперь борьба становится общенациональной». Лос-Анджелес Таймс . Проверено 25 сентября 2023 г.
  71. ^ Шротенбур, Альберт Х.; Винстра, Арьен А.Т.; Уит Хет Брук, Мишель Эй Джей; Урсавас, Эврим (октябрь 2022 г.). «Зеленая водородная энергетическая система: оптимальные стратегии управления для комплексного хранения водорода и производства электроэнергии с использованием энергии ветра» (PDF) . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 168 : 112744. doi : 10.1016/j.rser.2022.112744. S2CID  250941369.
  72. ↑ Липтак, Бела (24 января 2022 г.). «Водород является ключом к устойчивой зеленой энергетике». Контроль . Проверено 12 февраля 2023 г.
  73. ↑ Агоста, Вито (10 июля 2003 г.). «Аммиачная экономика». Архивировано из оригинала 13 мая 2008 года . Проверено 9 мая 2008 г.
  74. ^ «Возобновляемая энергия». Энергетический центр Айовы. Архивировано из оригинала 13 мая 2008 г. Проверено 9 мая 2008 г.
  75. ^ UKCCC, второе полугодие 2018 г., с. 79: Потенциал масштабного внедрения биогазификации с использованием CCS ограничен количеством доступной устойчивой биоэнергетики. ...."
  76. ^ UKCCC, второе полугодие 2018 г., с. 33: производство биотоплива, даже с использованием CCS, является лишь одним из лучших вариантов использования ограниченных устойчивых биоресурсов, если ископаемое топливо, которое оно вытесняет, не может быть реально заменено другим способом (например, использование биомассы для производства авиационного биотоплива с использованием CCS)».
  77. ^ Бьёрнес, Кристиан. «Оценка потенциала водорода для глобального потепления», Центр международных исследований климата и окружающей среды , 7 июня 2023 г. Дата обращения 15 июня 2023 г.
  78. ^ Зубрин, Роберт (2007). Энергетическая победа . Амхерст, Нью-Йорк: Книги Прометея. стр. 117–118. ISBN 978-1-59102-591-7. Однако ситуация намного хуже, потому что, прежде чем водород можно будет куда-либо транспортировать, его необходимо либо сжать, либо сжижать. Чтобы превратить его в жидкость, его необходимо охладить до температуры -253 °C (20 градусов выше абсолютного нуля). При таких температурах фундаментальные законы термодинамики делают холодильники крайне неэффективными. В результате около 40 процентов энергии водорода приходится тратить на его сжижение. Это снижает фактическую чистую энергетическую ценность нашего топливного продукта до 792 ккал. Кроме того, поскольку это криогенная жидкость, можно ожидать, что будет потеряно еще больше энергии, поскольку водород выкипает, поскольку он нагревается за счет утечки тепла из внешней среды во время транспортировки и хранения.
  79. ^ Саввидес, Ник (11 января 2017 г.). «Япония планирует использовать импортированный сжиженный водород для топлива Олимпийских игр в Токио-2020». Безопасность на море . Морской портал IHS Markit. Архивировано из оригинала 23 апреля 2018 г. Проверено 22 апреля 2018 г.
  80. ↑ С.Садагиани, Мирхади (2 марта 2017 г.). «Внедрение и энергетический анализ новой конфигурации процесса криогенного сжижения водорода». Международный журнал водородной энергетики . 42 (9).
  81. ^ 1994 - Аннотация ECN. Архивировано 2 января 2004 г. в Wayback Machine . Hyweb.de. Проверено 8 января 2012 г.
  82. ^ Европейская сеть возобновляемых источников энергии. Архивировано 17 июля 2019 г. в Wayback Machine, стр. 86, 188.
  83. ^ «Хранение энергии – роль электричества» (PDF) . Европейская комиссия . Архивировано из оригинала (PDF) 8 ноября 2020 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
  84. ^ "Хюндер". Архивировано из оригинала 11 ноября 2013 г. Проверено 11 ноября 2013 г.
  85. ^ «Хранение возобновляемой энергии: является ли водород жизнеспособным решением?» (PDF) .
  86. ^ «ЭФФЕКТИВНОЕ ПРИНОСЕНИЕ ЭНЕРГИИ СЕВЕРНОГО МОРЯ НА БЕРЕГ» (PDF) . worldenergy.org . Всемирный энергетический совет Нидерланды. Архивировано (PDF) из оригинала 23 апреля 2018 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
  87. ^ ГЕРДЕС, ДЖАСТИН (10 апреля 2018 г.). «Включение заброшенных нефтяных и газовых скважин в качестве «электронных резервов»». greentechmedia.com . Вуд Маккензи. Архивировано из оригинала 23 апреля 2018 г. Проверено 22 апреля 2018 г.
  88. ^ Бхадезия, Гарри. «Предотвращение водородного охрупчивания сталей» (PDF) . Группа исследования фазовых превращений и комплексных свойств, Кембриджский университет . Архивировано (PDF) из оригинала 11 ноября 2020 г. Проверено 17 декабря 2020 г.
  89. ^ МЭА, второе полугодие 2019 г., стр. 15
  90. ^ «Водородная стратегия Японии и ее экономические и геополитические последствия». Этюды Ифри . Архивировано из оригинала 10 февраля 2019 года . Проверено 9 февраля 2019 г.
  91. ^ «Амбиции Южной Кореи в области водородной экономики» . Дипломат . Архивировано из оригинала 9 февраля 2019 года . Проверено 9 февраля 2019 г.
  92. ^ «Крупнейшее в мире производство водорода, Исследовательское месторождение водородной энергетики в Фукусиме (FH2R) теперь завершено в городе Намие в Фукусиме» . Пресс-релизы Toshiba Energy . Корпорация Toshiba Energy Systems and Solutions. 7 марта 2020 г. Архивировано из оригинала 22 апреля 2020 г. Проверено 1 апреля 2020 г.
  93. ^ Патель, Сонал (1 июля 2022 г.). «Исследовательская деятельность в области водородной энергетики на Фукусиме демонстрирует интеграцию водорода». Журнал СИЛА . Проверено 5 октября 2023 г.
  94. ^ Утгикар, Вивек П; Тизен, Тодд (2005). «Безопасность топливных баков со сжатым водородом: утечка из стационарных транспортных средств». Технология в обществе . 27 (3): 315–320. doi : 10.1016/j.techsoc.2005.04.005.
  95. ^ Кадвалладер, LC; Херринг, Дж. С. (1999). Проблемы безопасности при использовании водорода в качестве автомобильного топлива (Технический отчет). дои : 10.2172/761801.
  96. ^ «AIAA G-095-2004, Руководство по безопасности водорода и водородных систем» (PDF) . АИАА . Проверено 28 июля 2008 г.
  97. ^ «Список кодов и стандартов NFPA» . НФПА.
  98. ^ "ISO/TC 197 - Водородные технологии" . www.iso.org .
  99. ^ «Канадская программа безопасности водорода проводит испытания H2/CNG» . Hydrogenandfuelcellsafety.info . Архивировано из оригинала 21 июля 2011 г. Проверено 5 июля 2010 г.
  100. ^ abcdef Делая водородную экономику возможной: ускорение производства чистого водорода в электрифицированной экономике. Комиссия по энергетическому переходу. Апрель 2021 года . Проверено 25 августа 2023 г.
  101. ^ abc Глобальный обзор водорода 2022. МЭА. п. 93 . Проверено 25 августа 2023 г.
  102. ^ АБ PricewaterhouseCoopers. «Зеленая водородная экономика – предсказанное развитие завтрашнего дня». ПвК . Проверено 25 августа 2023 г.
  103. ^ abc «Приложение «Затраты на производство водорода в 2021 году: Ключевые допущения и результаты для технологий производства». GOV.UK. _ Проверено 25 августа 2023 г.
  104. ↑ abc Saini, Аншуман (12 января 2023 г.). «Зеленый и синий водород: текущая нормированная себестоимость производства и перспективы | Блоги GEP». www.gep.com . Проверено 25 августа 2023 г.
  105. ^ IRENA (2020), Сокращение затрат на экологически чистый водород: расширение масштабов электролизеров для достижения цели по снижению климата на 1,5 ° C, Международное агентство по возобновляемым источникам энергии, Абу-Даби, стр. 91.
  106. ^ Приведенная стоимость энергии + на 2023 год. Лазард. 12 апреля 2023 г. с. 27 . Проверено 25 августа 2023 г.
  107. ^ аб Патония, Алексей; Пудине, Рахмат (январь 2022 г.). Конкурентоспособный зеленый водород: как снизить стоимость электролизеров? Оксфордский институт энергетических исследований . Проверено 25 августа 2023 г.
  108. ^ Розер, Макс (1 сентября 2023 г.). «Почему возобновляемые источники энергии так быстро стали такими дешевыми?». Наш мир в данных .
  109. ^ Мартин, Полли (29 июня 2023 г.). «Индия предложит субсидию на производство зеленого водорода в размере до 0,60 доллара за кг — только в течение трех лет». Новости и разведка о водороде | Водородное понимание . Проверено 26 сентября 2023 г.
  110. ^ «Мировая статистика по выбросам природного газа» . Архивировано из оригинала 6 февраля 2015 г. Проверено 29 сентября 2019 г.
  111. ^ "Микро-ТЭЦ на топливных элементах" . Архивировано из оригинала 06.11.2019 . Проверено 23 октября 2019 г.
  112. ^ «Микрокогенерация топливных элементов» . Архивировано из оригинала 23 октября 2019 г. Проверено 23 октября 2019 г.
  113. ^ "Испытание автобуса на топливных элементах в Перте" . Департамент планирования и инфраструктуры правительства Западной Австралии . 13 апреля 2007 г. Архивировано из оригинала 7 июня 2008 г. Проверено 9 мая 2008 г.
  114. ^ «« Зеленая промышленная революция »: Квинсленд объявляет о планах массового производства зеленого аммиака» . Новости АВС . 11 октября 2021 г. Архивировано из оригинала 12 октября 2021 г. Получено 12 октября 2021 г. - через www.abc.net.au.
  115. ^ «Путь Австралии к 2 долларам за кг водорода - ARENAWIRE» . Австралийское агентство по возобновляемым источникам энергии . 30 ноября 2020 г. Архивировано из оригинала 15 декабря 2020 г. Проверено 6 января 2021 г.
  116. ^ ab «Транспорт и распределение водорода». Архивировано из оригинала 29 сентября 2019 г. Проверено 29 сентября 2019 г.
  117. ^ Полле, Матье (2020). «AExplainer: Почему Комиссия ЕС делает ставку на водород для более экологичного будущего?». Евроньюс . Архивировано из оригинала 07 августа 2020 г. Проверено 14 августа 2020 г.
  118. ^ "ЭКА". Архивировано из оригинала 12 августа 2020 г. Проверено 14 августа 2020 г.
  119. ^ «Французский порт делает большие ставки на плавучие ветряные электростанции, запланированные в Средиземноморье» . Европейский инвестиционный банк . Проверено 26 сентября 2022 г.
  120. ^ «Зеленый водород: ключевые инвестиции в энергетический переход». blogs.worldbank.org . 23 июня 2022 г. Проверено 26 сентября 2022 г.
  121. ^ "E3B1C256-BFCB-4CEF-88A6-1DCCD7666635" . 24 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 29 октября 2021 г. Проверено 12 октября 2021 г.
  122. ^ Ханнессон, Хьялмар В. (2 августа 2007 г.). «Изменение климата как глобальная проблема». Министерство иностранных дел Исландии . Архивировано из оригинала 7 января 2014 г. Проверено 9 мая 2008 г.
  123. ↑ Дойл, Алистер (14 января 2005 г.). «Водородные автобусы Исландии стремительно приближаются к безмасляной экономике». Рейтер. Архивировано из оригинала 24 июля 2012 года . Проверено 9 мая 2008 г.
  124. ^ "Что такое HyFLEET: CUTE?". Архивировано из оригинала 24 февраля 2008 г. Проверено 9 мая 2008 г.
  125. ^ «Водородные автомобили и заправочная инфраструктура в Индии» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 12 июня 2017 г. Проверено 28 сентября 2019 г.
  126. ^ Дас, Л (1991). «Характеристика выбросов выхлопных газов системы двигателя, работающей на водороде: природа загрязняющих веществ и методы борьбы с ними». Международный журнал водородной энергетики . 16 (11): 765–775. дои : 10.1016/0360-3199(91)90075-T.
  127. ^ «Отчет о сотрудничестве Великобритании и Индии в области энергетики» (PDF) .
  128. ^ «МНРЭ: Часто задаваемые вопросы» . Архивировано из оригинала 21 сентября 2019 г. Проверено 28 сентября 2019 г.
  129. ^ Обзор Индийской водородной программы
  130. ^ «Станции H2 по всему миру» . Архивировано из оригинала 21 сентября 2019 г. Проверено 28 сентября 2019 г.
  131. ^ «Индия работает над дополнительными станциями H2» . 23 февраля 2016 г. Архивировано из оригинала 21 сентября 2019 г. Проверено 28 сентября 2019 г.
  132. ^ «Shell планирует открыть 1200 заправочных станций в Индии, некоторые из которых могут включать заправку H2» . Экономические времена . Архивировано из оригинала 22 сентября 2019 г. Проверено 28 сентября 2019 г.
  133. ^ «Водородные транспортные средства и заправочная инфраструктура в Индии» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 12 июня 2017 г. Проверено 28 сентября 2019 г.
  134. ^ «Завод по производству экологически чистого аммиака на основе водорода стоимостью 5 миллиардов долларов в Саудовской Аравии начнет производство в 2025 году» . Энергетика и коммунальные услуги . 21 апреля 2021 г. Проверено 13 января 2022 г.
  135. ^ «Независимый среднесрочный обзор проекта ЮНИДО: создание и работа Международного центра водородных энергетических технологий (ICHET), TF/INT/03/002» (PDF) . ЮНИДО . 31 августа 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 1 июня 2010 г. . Проверено 20 июля 2010 г.
  136. ^ «Водородные автобусы». Транспорт для Лондона. Архивировано из оригинала 23 марта 2008 года . Проверено 9 мая 2008 г.
  137. ^ «Водородная экспедиция» (PDF) . Январь 2005 г. Архивировано из оригинала (PDF) 27 мая 2008 г. Проверено 9 мая 2008 г.
  138. ^ «Водородная стратегия Великобритании» (PDF) . Правительство Великобритании . Август 2021 г. Архивировано (PDF) из оригинала 19 августа 2021 г. Проверено 19 августа 2021 г.
  139. ↑ Эмброуз, Джиллиан (20 августа 2021 г.). «Нефтяные компании сделали «ложные заявления» о стоимости голубого водорода, — говорит бывший руководитель лобби». Хранитель . Лондон, Великобритания. ISSN  0261-3077. Архивировано из оригинала 24 августа 2021 г. Проверено 24 августа 2021 г.
  140. ^ «Являются ли автомобили на водородных топливных элементах будущим автомобилей?». Новости АВС . Архивировано из оригинала 17 января 2021 г. Проверено 18 января 2021 г.
  141. ^ Сиддики, Фаиз. «Электромобиль переживает свой момент. Но, несмотря на фальстарт, Toyota все еще пытается создать топливный элемент». Вашингтон Пост . ISSN  0190-8286. Архивировано из оригинала 19 января 2021 г. Проверено 18 января 2021 г.
  142. ^ «Экспериментальная система «ветер-водород» запущена и работает» . Физорг.com. 8 января 2007 г. Архивировано из оригинала 26 января 2013 г. Проверено 9 мая 2008 г.
  143. ^ «Центр водородных двигателей получил заказ на водородный генератор мощностью 250 кВт для демонстрации ветро/водорода» (PDF) . Hydrogen Engine Center, Inc., 16 мая 2006 г. Архивировано из оригинала (PDF) 27 мая 2008 г. . Проверено 9 мая 2008 г.
  144. ^ «Энергетическая инициатива острова Стюарт». Архивировано из оригинала 18 июня 2013 г. Проверено 9 мая 2008 г.
  145. ^ Фернандес, Соня. «Исследователи разрабатывают потенциально недорогую технологию с низким уровнем выбросов, которая может конвертировать метан без образования CO2». Физ-орг . Американский институт физики. Архивировано из оригинала 19 октября 2020 года . Проверено 19 октября 2020 г.
  146. ^ БАСФ. «Исследователи BASF работают над принципиально новыми низкоуглеродными процессами производства - пиролизом метана». Устойчивое развитие США . БАСФ. Архивировано из оригинала 19 октября 2020 года . Проверено 19 октября 2020 г.
  147. ^ Апэм, Д. Честер; Агарвал, Вишал; Хечфе, Александр; Снодграсс, Закари Р.; Гордон, Майкл Дж.; Метиу, Хория; МакФарланд, Эрик В. (17 ноября 2017 г.). «Каталитические расплавленные металлы для прямой конверсии метана в водород и отделяемый углерод». Наука . 358 (6365): 917–921. Бибкод : 2017Sci...358..917U. дои : 10.1126/science.aao5023 . PMID  29146810. S2CID  206663568.
  148. ^ Палмер, Кларк; Апэм, Д. Честер; Умный, Саймон; Гордон, Майкл Дж.; Метиу, Хория; Макфарланд, Эрик В. (январь 2020 г.). «Сухой риформинг метана, катализируемый расплавленными металлическими сплавами». Природный катализ . 3 (1): 83–89. дои : 10.1038/s41929-019-0416-2. S2CID  210862772.
  149. ^ Картрайт, Джон. «Реакция, которая навсегда даст нам чистое ископаемое топливо». НовыйУченый . New Scientist Ltd. Архивировано из оригинала 26 октября 2020 года . Проверено 30 октября 2020 г. .
  150. ^ Технологический институт Карлсруэ. «Водород из метана без выбросов CO2». Физ.орг . Архивировано из оригинала 21 октября 2020 года . Проверено 30 октября 2020 г. .
  151. ^ Труды hcei.tsc.ru
  152. ^ Ламберс, Брок (2022). «Математическое моделирование и моделирование термокаталитического разложения метана для экономически выгодного производства водорода». Международный журнал водородной энергетики . 47 (7): 4265–4283. doi : 10.1016/j.ijhydene.2021.11.057. S2CID  244814932 . Проверено 16 марта 2022 г.
  153. ^ Тао, Юнчжэнь; Чен, Ян; У, Юнцян; Он, Яньлин; Чжоу, Чжихуа (1 февраля 2007 г.). «Высокий выход водорода в результате двухстадийного процесса темно- и фотоферментации сахарозы». Международный журнал водородной энергетики . 32 (2): 200–206. doi : 10.1016/j.ijhydene.2006.06.034. ИНИСТ 18477081. 
  154. ^ «Производство водорода из твердых органических веществ». Биоводород.nl. Архивировано из оригинала 20 июля 2011 г. Проверено 5 июля 2010 г.
  155. ^ Хемшемайер, Аня; Мелис, Анастасиос; Хаппе, Томас (декабрь 2009 г.). «Аналитические подходы к фотобиологическому производству водорода одноклеточными зелеными водорослями». Исследования фотосинтеза . 102 (2–3): 523–540. Бибкод : 2009PhoRe.102..523H. doi : 10.1007/s11120-009-9415-5. ПМК 2777220 . ПМИД  19291418. 
  156. ^ «NanoLogix генерирует энергию на месте с помощью водорода, производимого в биореакторе» . Твердотельная технология . 20 сентября 2007 г. Архивировано из оригинала 15 мая 2018 г. Проверено 14 мая 2018 г.
  157. ^ «Энергия от электростанций, использующих микробные топливные элементы» (на голландском языке). Архивировано из оригинала 08 февраля 2021 г. Проверено 5 июля 2010 г.
  158. ^ Янссен, Х; Эмонтс, Б.; Гроен, Х.Г.; Май, Х.; Райхель, Р.; Столтен, Д. (1 июля 2001 г.). Электролиз под высоким давлением: ключевая технология эффективного производства H2 (PDF) . Гипотеза IV: Международный симпозиум «Водородная энергетика – теоретические и инженерные решения».[ постоянная мертвая ссылка ]
  159. ^ Кармо, М; Фриц Д; Мергель Дж; Столтен Д. (2013). «Всесторонний обзор электролиза воды PEM». Журнал водородной энергетики . 38 (12): 4901–4934. doi : 10.1016/j.ijhydene.2013.01.151.
  160. ^ "2003-ФЕБ-Страница 9" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2009 г. Проверено 5 июля 2010 г.
  161. ^ «Финляндия экспортирует заправочные станции TEN-T» . Декабрь 2015 г. Архивировано из оригинала 28 августа 2016 г. Проверено 22 августа 2016 г.
  162. ^ «Паровое тепло: исследователи готовятся к созданию полномасштабной водородной установки» (пресс-релиз). Наука Дейли . 18 сентября 2008 г. Архивировано из оригинала 21 сентября 2008 г. Проверено 19 сентября 2008 г.
  163. ^ «План исследований и разработок в области ядерного водорода» (PDF) . Министерство энергетики США . Март 2004 г. Архивировано из оригинала (PDF) 18 мая 2008 г. Проверено 9 мая 2008 г.
  164. ^ Валенти, Джованни; Бони, Алессандро; Мельчионна, Мишель; Карньелло, Маттео; Наси, Люсия; Бертони, Джованни; Горте, Раймонд Дж.; Маркаччо, Массимо; Рапино, Стефания; Бончио, Марселла; Форнасьеро, Паоло; Прато, Маурицио; Паолуччи, Франческо (декабрь 2016 г.). «Коаксиальные гетероструктуры, объединяющие диоксид палладия / титана с углеродными нанотрубками для эффективного электрокаталитического выделения водорода». Природные коммуникации . 7 (1): 13549. Бибкод : 2016NatCo...713549V. doi : 10.1038/ncomms13549. ПМК 5159813 . ПМИД  27941752. 
  165. ^ Уильям Айерс, Патент США 4 466 869 «Фотолитическое производство водорода».
  166. ^ аб Наварро Йерга, Руфино М.; Альварес Гальван, М. Консуэло; дель Валле, Ф.; Виллория де ла Мано, Хосе А.; Фиерро, Хосе Л.Г. (22 июня 2009 г.). «Расщепление воды на полупроводниковых катализаторах под воздействием видимого света». ChemSusChem . 2 (6): 471–485. Бибкод :2009ЧСЧ...2..471Н. doi : 10.1002/cssc.200900018. ПМИД  19536754.
  167. ^ аб Наварро, РМ; Дель Валле, Ф.; Виллория де ла Мано, JA; Альварес-Гальван, MC; Фиерро, JLG (2009). «Фотокаталитическое расщепление воды в видимом свете». Достижения химической технологии - фотокаталитические технологии . Том. 36. С. 111–143. дои : 10.1016/S0065-2377(09)00404-9. ISBN 978-0-12-374763-1.
  168. ^ Нанн, Томас; Ибрагим, Саад К.; Вой, Пей-Мэн; Сюй, Шу; Зиглер, Ян; Пикетт, Кристофер Дж. (22 февраля 2010 г.). «Расщепление воды видимым светом: нанофотокатод для производства водорода». Angewandte Chemie, международное издание . 49 (9): 1574–1577. дои : 10.1002/anie.200906262 . ПМИД  20140925.
  169. ↑ Ямамура, Тецуши (2 августа 2015 г.). «Panasonic приближается к энергетической самообеспеченности дома с помощью топливных элементов». Асахи Симбун . Архивировано из оригинала 7 августа 2015 года . Проверено 2 августа 2015 г.
  170. ^ «Портал DLR - ученые DLR достигают производства солнечного водорода на пилотной установке мощностью 100 киловатт» . Длр.де. 25 ноября 2008 г. Архивировано из оригинала 22 июня 2013 г. Проверено 19 сентября 2009 г.
  171. ^ «353 термохимических цикла» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 5 февраля 2009 г. Проверено 5 июля 2010 г.
  172. ^ База данных автоматизированной оценки термохимического цикла UNLV (публичная) [ постоянная мертвая ссылка ]
  173. ^ «Развитие термохимического производства водорода из воды с помощью солнечной энергии» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 17 апреля 2007 г. Проверено 5 июля 2010 г.
  174. ^ Цзе, Сянъюй; Ли, Вейсонг; Слокомб, Дэниел; Гао, Йиге; Банерджи, Ира; Гонсалес-Кортес, Серхио; Яо, Бенчжэнь; АльМегрен, Хамид; Альшихри, Саид; Дилворт, Джонатан; Томас, Джон; Сяо, Тяньцунь; Эдвардс, Питер (2020). «Каталитическая деструкция пластиковых отходов, инициируемая микроволновой печью, на водород и ценный углерод» (PDF) . Природный катализ . 3 (11): 902–912. дои : 10.1038/s41929-020-00518-5. ISSN  2520-1158. S2CID  222299492. Архивировано (PDF) из оригинала 16 июля 2021 г. Проверено 24 октября 2021 г.
  175. ^ "Беллона-HydrogenReport". Interstatetraveler.us. Архивировано из оригинала 3 июня 2016 г. Проверено 5 июля 2010 г.
  176. ^ https://www.hfpeurope.org/infotools/energyinfos__e/гидроген/main03.html [ постоянная мертвая ссылка ]
  177. ^ Принцхофер, Ален; Тахара Сиссе, Шейк Сиди; Диалло, Алиу Бубакар (октябрь 2018 г.). «Обнаружение большого скопления природного водорода в Буракебугу (Мали)». Международный журнал водородной энергетики . 43 (42): 19315–19326. doi :10.1016/j.ijhydene.2018.08.193. S2CID  105839304.
  178. ^ Ларин, Николай; Згонник, Вячеслав; Родина, Светлана; Девиль, Эрик; Принцхофер, Ален; Ларин, Владимир Н. (сентябрь 2015 г.). «Природное просачивание молекулярного водорода, связанное с поверхностными округлыми впадинами Европейского кратона в России». Исследования природных ресурсов . 24 (3): 369–383. Бибкод : 2015NRR....24..369L. дои : 10.1007/s11053-014-9257-5. S2CID  128762620.
  179. ↑ Гоше, Эрик К. (1 февраля 2020 г.). «Новые перспективы промышленной разведки природного водорода». Элементы . 16 (1): 8–9. Бибкод : 2020Элеме..16....8G. дои : 10.2138/gselements.16.1.8 .
  180. ^ Трюш, Лоран; Базаркина, Елена Федоровна (2019). «Природный водород – топливо 21 века». Сеть конференций E3S . 98 : 03006. Бибкод : 2019E3SWC..9803006T. doi : 10.1051/e3sconf/20199803006 .
  181. ^ «Потенциал геологического водорода для энергетики следующего поколения | Геологическая служба США» .

Источники

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с водородной экономикой.
В Wikiquote есть цитаты, связанные с водородной экономикой .