stringtranslate.com

Производство водорода

Водородный газ производится несколькими промышленными методами. [1] Почти весь текущий мировой запас водорода создается из ископаемого топлива. [2] [3] : 1  Большая часть водорода — это серый водород, полученный путем парового риформинга метана . В этом процессе водород производится в результате химической реакции между паром и метаном , основным компонентом природного газа. Производство одной тонны водорода с помощью этого процесса приводит к выбросам 6,6–9,3 тонн углекислого газа. [4] Когда улавливание и хранение углерода используются для удаления большой доли этих выбросов, продукт известен как синий водород . [5]

Обычно считается, что зеленый водород производится из возобновляемой электроэнергии путем электролиза воды. [6] [7] Реже определения зеленого водорода включают водород, полученный из других источников с низким уровнем выбросов, таких как биомасса . [8] Производство зеленого водорода в настоящее время обходится дороже, чем производство серого водорода, а эффективность преобразования энергии изначально низкая. [9] Другие методы производства водорода включают газификацию биомассы , пиролиз метана и извлечение подземного водорода . [10] [11]

По состоянию на 2023 год менее 1% выделенного производства водорода будет низкоуглеродным, т.е. голубой водород, зеленый водород и водород, произведенный из биомассы. [12]

В 2020 году во всем мире было произведено около 87 миллионов тонн водорода [13] для различных целей, таких как переработка нефти , производство аммиака по методу Хабера и производство метанола путем восстановления оксида углерода . Глобальный рынок производства водорода был справедливо оценен в 155 миллиардов долларов США в 2022 году и, как ожидается, будет расти с годовым темпом прироста 9,3% с 2023 по 2030 год. [14]

Обзор

Молекулярный водород был обнаружен в Кольской сверхглубокой скважине . Неясно, сколько молекулярного водорода доступно в природных резервуарах, но по крайней мере одна компания [15] специализируется на бурении скважин для извлечения водорода. Большая часть водорода в литосфере связана с кислородом в воде. Производство элементарного водорода требует потребления носителя водорода, такого как ископаемое топливо или вода. Первый носитель потребляет ископаемый ресурс, а в процессе паровой конверсии метана (SMR) производится парниковый газ диоксид углерода. Однако в более новом процессе пиролиза метана парниковый газ диоксид углерода не производится. Эти процессы обычно не требуют дополнительных затрат энергии помимо ископаемого топлива.

Иллюстрация входов и выходов паровой конверсии природного газа, процесса получения водорода. По состоянию на 2020 год этап связывания углерода не используется в коммерческих целях.

Разлагающаяся вода, последний носитель, требует электрического или теплового ввода, вырабатываемого из некоторого первичного источника энергии (ископаемое топливо, ядерная энергия или возобновляемая энергия ). Водород, полученный электролизом воды с использованием возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца , называется зеленым водородом . [16] При получении из природного газа путем нулевого парникового выброса метана пиролизом, его называют бирюзовым водородом. [17]

Когда ископаемое топливо получено с выбросами парниковых газов , его обычно называют серым водородом . Если большая часть выбросов углекислого газа улавливается, его называют синим водородом. [18] Водород, полученный из угля, может называться коричневым или черным водородом. [19]

Классификация по способу производства

Водород часто обозначают разными цветами, чтобы указать на его происхождение (возможно, потому, что серый цвет символизирует «грязный водород» [20] ). [21] [22] [11]

Современные методы производства

Паровой риформинг – серый или синий

Водород производится промышленным способом с помощью паровой конверсии (SMR), которая использует природный газ. [30] Содержание энергии в полученном водороде составляет около 74% от содержания энергии в исходном топливе, [31] поскольку часть энергии теряется в виде избыточного тепла во время производства. В целом, паровая конверсия выделяет углекислый газ, парниковый газ, известный как серый водород. Если углекислый газ улавливается и хранится, полученный водород известен как голубой водород.

Паровой риформинг метана (SMR) производит водород из природного газа, в основном метана (CH 4 ), и воды. Это самый дешевый источник промышленного водорода, являющийся источником почти 50% мирового водорода. [32] Процесс состоит из нагревания газа до 700–1100 °C (1300–2000 °F) в присутствии пара над никелевым катализатором . В результате эндотермической реакции образуются оксид углерода и молекулярный водород (H 2 ). [33]

В реакции сдвига вода-газ оксид углерода реагирует с паром, чтобы получить дополнительные количества H 2 . WGSR также требует катализатора, как правило, над оксидом железа или другими оксидами . Побочным продуктом является CO 2 . [33] В зависимости от качества исходного сырья ( природный газ, нафта и т. д.), одна тонна произведенного водорода также произведет от 9 до 12 тонн CO 2 , парникового газа, который может быть улавлен . [34]

В этом процессе высокотемпературный пар (H 2 O) реагирует с метаном (CH 4 ) в эндотермической реакции с получением синтез-газа . [35]

СН4 + Н2О → СО + 3Н2

На втором этапе дополнительный водород образуется в результате низкотемпературной экзотермической реакции конверсии водяного газа, которая осуществляется при температуре около 360 °C (680 °F):

CO + H2O → CO2 + H2

По сути, атом кислорода (O) отделяется от дополнительной воды (пара) для окисления CO до CO 2 . Это окисление также обеспечивает энергию для поддержания реакции. Дополнительное тепло, необходимое для осуществления процесса, обычно поступает за счет сжигания некоторой части метана.

Из воды

Методы получения водорода без использования ископаемого топлива включают процесс расщепления воды или расщепления молекулы воды (H 2 O) на ее компоненты кислород и водород. Когда источник энергии для расщепления воды является возобновляемым или низкоуглеродным, полученный водород иногда называют зеленым водородом . Преобразование может быть выполнено несколькими способами, но все методы в настоящее время считаются более дорогими, чем методы производства на основе ископаемого топлива.

Электролиз воды – зеленый, розовый или желтый

Водород можно получить с помощью электролиза высокого давления , электролиза воды низкого давления или ряда других новых электрохимических процессов, таких как электролиз высокой температуры или электролиз с использованием углерода. [36] Однако лучшие в настоящее время процессы электролиза воды имеют эффективную электрическую эффективность 70-80%, [37] [38] [39], так что для производства 1 кг водорода ( удельная энергия которого составляет 143 МДж/кг или около 40 кВт·ч/кг) требуется 50–55 кВт·ч электроэнергии.

В некоторых частях мира паровой риформинг метана составляет в среднем от 1 до 3 долл. США/кг, не считая стоимости сжатия газообразного водорода. Это делает производство водорода с помощью электролиза конкурентоспособным по стоимости во многих регионах, как указано в Nel Hydrogen [40] и других, включая статью МЭА [41] , в которой рассматриваются условия, которые могут привести к конкурентному преимуществу для электролиза.

Небольшая часть (2% в 2019 году [42] ) производится электролизом с использованием электричества и воды, потребляя приблизительно 50–55 киловатт-часов электроэнергии на килограмм произведенного водорода. [43]

Графическое изображение производства водорода методом электролиза
Иллюстрация входных и выходных данных электролиза воды для производства водорода и отсутствия парниковых газов

Электролиз воды использует электричество для расщепления воды на водород и кислород. По состоянию на 2020 год менее 0,1% водорода производится путем электролиза воды. [44] Электролиз воды эффективен на 70–80% (потери преобразования 20–30%) [45] [46] , в то время как паровой риформинг природного газа имеет тепловой КПД от 70 до 85%. [47] Ожидается, что электрический КПД электролиза достигнет 82–86% [48] до 2030 года, при этом сохраняя долговечность, поскольку прогресс в этой области продолжается быстрыми темпами. [49]

Электролиз воды может работать при температуре 50–80 °C (120–180 °F), в то время как паровой риформинг метана требует температур 700–1100 °C (1300–2000 °F). [50] Разница между двумя методами заключается в первичной используемой энергии: либо электричество (для электролиза), либо природный газ (для парового риформинга метана). Из-за использования воды, легкодоступного ресурса, электролиз и аналогичные методы расщепления воды привлекли внимание научного сообщества. С целью снижения стоимости производства водорода возобновляемые источники энергии были нацелены на электролиз. [51]

Существует три основных типа электролитических ячеек : твердооксидные электролизеры (SOEC), полимерные электролитические мембранные ячейки (PEM) и щелочные электролизеры (AEC). [52] Традиционно щелочные электролизеры дешевле с точки зрения инвестиций (они обычно используют никелевые катализаторы), но менее эффективны; электролизеры PEM, наоборот, дороже (они обычно используют дорогие катализаторы из металлов платиновой группы ), но более эффективны и могут работать при более высоких плотностях тока , и поэтому могут быть, возможно, дешевле, если производство водорода достаточно велико. [53]

SOEC работают при высоких температурах, обычно около 800 °C (1500 °F). При этих высоких температурах значительное количество требуемой энергии может быть предоставлено в виде тепловой энергии (тепла), и как таковой называется высокотемпературным электролизом . Тепловая энергия может быть предоставлена ​​из ряда различных источников, включая отработанное промышленное тепло, атомные электростанции или концентрированные солнечные тепловые станции . Это имеет потенциал для снижения общей стоимости производимого водорода за счет снижения количества электрической энергии, необходимой для электролиза. [54] [55] [56] [57]

Электролитические ячейки PEM обычно работают при температуре ниже 100 °C (212 °F). [54] Преимущество этих ячеек в том, что они сравнительно просты и могут быть спроектированы для работы с широко варьирующимися входными напряжениями , что делает их идеальными для использования с возобновляемыми источниками энергии, такими как фотоэлектрические солнечные панели . [58] AEC оптимально работают при высоких концентрациях электролита (KOH или карбонат калия ) и при высоких температурах, часто около 200 °C (392 °F).

Промышленное производство и эффективность

Эффективность современных водородных генераторов измеряется энергией, потребляемой на стандартный объем водорода (МДж/м 3 ), предполагая стандартную температуру и давление H 2 . Чем ниже энергия, используемая генератором, тем выше будет его эффективность; 100%-ный эффективный электролизер будет потреблять 39,4 киловатт-часов на килограмм (142 МДж/кг) водорода, [59] 12 749 джоулей на литр (12,75 МДж/м 3 ). На практике электролиз обычно использует вращающийся электролизер, где центробежная сила помогает отделить пузырьки газа от воды. [60] Такой электролизер при давлении 15 бар может потреблять 50 киловатт-часов на килограмм (180 МДж/кг) и еще 15 киловатт-часов (54 МДж), если водород сжимается для использования в водородных автомобилях. [61]

Обычный щелочной электролиз имеет эффективность около 70% [62] , однако доступны усовершенствованные щелочные электролизеры с эффективностью до 82%. [63] Принимая во внимание использование более высокой теплоты сгорания (поскольку неэффективность через тепло может быть перенаправлена ​​обратно в систему для создания пара, необходимого для катализатора), средняя рабочая эффективность для электролиза PEM составляет около 80% или 82% при использовании самых современных щелочных электролизеров. [64]

Ожидается, что эффективность PEM увеличится примерно до 86% [65] до 2030 года. Теоретическая эффективность электролизеров PEM прогнозируется на уровне 94%. [66]

Себестоимость производства H 2 (долл. США - gge без учета налогов) при различных ценах на природный газ

По состоянию на 2020 год стоимость водорода, получаемого электролизом, составляет около 3–8 долл. США/кг. [67] Учитывая промышленное производство водорода и используя лучшие современные процессы электролиза воды (PEM или щелочной электролиз), которые имеют эффективную электрическую эффективность 70–82%, [68] [69] [70] производство 1 кг водорода ( удельная энергия которого составляет 143 МДж/кг или около 40 кВт·ч/кг) требует 50–55 кВт·ч электроэнергии. При стоимости электроэнергии 0,06 долл. США/кВт·ч, как указано в целевых показателях производства водорода Министерства энергетики на 2015 год, [71] стоимость водорода составляет 3 долл. США/кг.

Целевая цена Министерства энергетики США на водород в 2020 году составляет 2,30 долл. США/кг, что требует затрат на электроэнергию в размере 0,037 долл. США/кВт·ч, что достижимо, учитывая недавние тендеры PPA на ветровую и солнечную энергию во многих регионах. [72] Отчет IRENA.ORG представляет собой обширный фактический отчет о современном промышленном производстве водорода, потребляющем около 53–70 кВт·ч на кг, и может быть снижено примерно до 45 кВт·ч/кг H
2. [73] Термодинамическая энергия, необходимая для водорода путем электролиза, составляет 33 кВт·ч/кг, что выше, чем при паровом риформинге с улавливанием углерода и выше, чем при пиролизе метана. Одним из преимуществ электролиза перед водородом, полученным путем парового риформинга метана (SMR), является то, что водород можно производить на месте, что означает, что дорогостоящий процесс доставки на грузовике или по трубопроводу исключается.

Химически ассистированный электролиз

В дополнение к снижению напряжения, необходимого для электролиза, путем повышения температуры электролизной ячейки, также возможно электрохимическое потребление кислорода, произведенного в электролизере, путем введения топлива (например, углерода/угля, [74] метанола , [75] [76] этанола , [77] муравьиной кислоты , [78] глицерина, [78] и т. д.) в кислородную сторону реактора. Это снижает требуемую электрическую энергию и имеет потенциал для снижения стоимости водорода до менее чем 40~60% с оставшейся энергией, предоставляемой таким образом. [79]

Электролиз воды с использованием углерода/углеводорода (CAWE) может предложить менее энергоемкий и более чистый метод использования химической энергии из различных источников углерода, таких как низкосортный и высокосернистый уголь, биомасса, спирты и метан (природный газ), где чистый полученный CO2 может быть легко изолирован без необходимости разделения. [80] [81]

Водород из биомассы – зеленый

Биомасса преобразуется в синтез-газ путем газификации, а синтез-газ далее преобразуется в водород путем реакции конверсии водяного газа (WGSR). [82]

Водород как побочный продукт других химических процессов

Промышленное производство хлора и каустической соды методом электролиза генерирует значительное количество водорода в качестве побочного продукта. В порту Антверпена демонстрационная электростанция на топливных элементах мощностью 1 МВт работает на таком побочном продукте. Этот блок работает с конца 2011 года. [83] Избыточный водород часто контролируется с помощью анализа водородного пинча .

Газ, вырабатываемый в коксовых печах при производстве стали, аналогичен синтез-газу с 60% водорода по объему. [84] Водород можно извлекать из коксового газа экономично. [85]

Другие методы использования ископаемого топлива

Частичное окисление

Получение водорода из природного газа и более тяжелых углеводородов достигается путем частичного окисления. Смесь топлива с воздухом или топлива с кислородом частично сжигается , в результате чего получается синтез-газ, богатый водородом и оксидом углерода. Затем из оксида углерода (и воды) с помощью реакции сдвига вода-газ получается больше водорода и диоксида углерода. [33] Диоксид углерода может подаваться совместно, чтобы снизить соотношение водорода и оксида углерода.

Реакция частичного окисления происходит, когда субстехиометрическая смесь топлива и воздуха или топлива и кислорода частично сжигается в риформере или реакторе частичного окисления. Различают термическое частичное окисление (TPOX) и каталитическое частичное окисление (CPOX). Химическая реакция имеет общую форму:

2 C n H м + n O 2 → 2 n CO + m H 2

Идеализированные примеры для топочного мазута и угля, предполагающие составы C 12 H 24 и C 24 H 12 соответственно, следующие:

С 12 Н 24 + 6 О 2 → 12 СО + 12 Н 2
С 24 Н 12 + 12 О 2 → 24 СО + 6 Н 2

Плазменный пиролиз

Процесс Квэрнера или процесс получения сажи и водорода Квэрнера ( CB&H) [86] — это метод плазменного пиролиза , разработанный в 1980-х годах одноименной норвежской компанией для производства водорода и сажи из жидких углеводородов (C n H m ). Из доступной энергии сырья примерно 48% содержится в водороде, 40% — в активированном угле и 10% — в перегретом паре . [87] CO 2 в этом процессе не образуется.

В 2009 году была представлена ​​вариация этого процесса с использованием технологии утилизации отходов плазменной дуги для производства водорода, тепла и углерода из метана и природного газа в плазменном конвертере . [88]

Уголь

Для производства водорода из угля используется газификация угля . Процесс газификации угля использует пар и кислород для разрыва молекулярных связей в угле и образования газообразной смеси водорода и оксида углерода. [51] Диоксид углерода и загрязняющие вещества могут быть легче удалены из газа, полученного при газификации угля, чем при сжигании угля. [89] [90] Другим методом преобразования является низкотемпературная и высокотемпературная карбонизация угля . [91]

Коксовый газ, полученный пиролизом (бескислородным нагревом) угля, содержит около 60% водорода, остальное — метан, оксид углерода, диоксид углерода, аммиак, молекулярный азот и сероводород (H 2 S). Водород можно отделить от других примесей с помощью процесса адсорбции при переменном давлении . Японские сталелитейные компании осуществили производство водорода этим методом.

Нефтяной кокс

Нефтяной кокс также может быть преобразован в богатый водородом синтез-газ посредством газификации угля. Полученный синтез-газ состоит в основном из водорода, оксида углерода и H 2 S из серы в исходном коксе. Газификация является вариантом для получения водорода практически из любого источника углерода. [92]

Истощенные нефтяные скважины

Впрыскивание соответствующих микробов в истощенные нефтяные скважины позволяет им извлекать водород из оставшейся, неизвлекаемой нефти. Поскольку единственными входными данными являются микробы, себестоимость производства низкая. Этот метод также производит концентрированный CO
2что в принципе можно было бы захватить. [93]

Радиолиз

Ядерное излучение может разрушать водные связи посредством радиолиза . [94] [95] В золотом руднике Мпоненг , Южная Африка , исследователи обнаружили бактерии в естественной зоне высокой радиации. Бактериальное сообщество, в котором доминировал новый филотип Desulfotomaculum , питалось в основном радиолитически произведенным водородом. [96]

Термолиз

Вода спонтанно диссоциирует при температуре около 2500 °C, но этот термолиз происходит при температурах, слишком высоких для обычных технологических трубопроводов и оборудования, что приводит к довольно низкому потенциалу коммерциализации. [97]

Пиролиз на биомассе

Пиролиз можно разделить на различные типы в зависимости от температуры пиролиза, а именно: низкотемпературный медленный пиролиз, среднетемпературный быстрый пиролиз и высокотемпературный флэш-пиролиз. [98] Источником энергии в основном является солнечная энергия, с помощью фотосинтетических микроорганизмов для разложения воды или биомассы для получения водорода. Однако этот процесс имеет относительно низкий выход водорода и высокие эксплуатационные расходы. Это невыполнимый метод для промышленности.

Термолиз с использованием ядерного оружия

Высокотемпературный газоохлаждаемый реактор (HTGR) является одним из наиболее перспективных ядерных методов без CO 2 для производства водорода путем расщепления воды в больших масштабах. В этом методе термохимический цикл йода и серы (IS) для расщепления воды и высокотемпературный электролиз пара (HTSE) были выбраны в качестве основных процессов для ядерного производства водорода. Цикл SI следует трем химическим реакциям: [99]

Реакция Бунзена : I2 + SO2 + 2H2O → H2SO4 + 2HI

Разложение HI: 2HI→H 2 +I 2

Разложение серной кислоты : H2SO4 →SO2 + 1 / 2O2 + H2O

Производительность ВТГР с циклом IS составляет около 0,68 кг/с, а капитальные затраты на строительство единицы электростанции составляют 100 млн долларов США.

Термохимический цикл

Термохимические циклы объединяют исключительно источники тепла ( термо ) с химическими реакциями для расщепления воды на ее водородные и кислородные компоненты. [100] Термин цикл используется потому, что помимо воды, водорода и кислорода, химические соединения, используемые в этих процессах, непрерывно перерабатываются. Если электричество частично используется в качестве входа, результирующий термохимический цикл определяется как гибридный.

Цикл серы-йода (цикл SI) представляет собой термохимический цикл процессов, который генерирует водород из воды с эффективностью приблизительно 50%. Сера и йод, используемые в процессе, восстанавливаются и повторно используются, а не потребляются процессом. Цикл может быть выполнен с любым источником очень высоких температур, приблизительно 950 °C, например, с помощью концентрирующих солнечных энергетических систем (CSP), и считается хорошо подходящим для производства водорода высокотемпературными ядерными реакторами , [101] и как таковой, изучается в высокотемпературном инженерном испытательном реакторе в Японии. [102] [103] [104] [105] Существуют и другие гибридные циклы, которые используют как высокие температуры, так и некоторое количество электричества, например, цикл меди-хлора , он классифицируется как гибридный термохимический цикл , потому что он использует электрохимическую реакцию на одном из этапов реакции, он работает при 530 °C и имеет эффективность 43 процента. [106]

Метод ферросилиция

Ферросилиций используется военными для быстрого получения водорода для воздушных шаров . В химической реакции используются гидроксид натрия , ферросилиций и вода. Генератор достаточно мал, чтобы поместиться в грузовике, и требует лишь небольшого количества электроэнергии, материалы стабильны и не горючи, и они не генерируют водород, пока не смешаны. [107] Метод используется со времен Первой мировой войны . Тяжелый стальной сосуд под давлением заполняется гидроксидом натрия и ферросилицием, закрывается, и добавляется контролируемое количество воды; растворение гидроксида нагревает смесь примерно до 93 °C и запускает реакцию; производятся силикат натрия , водород и пар. [108]

Фотобиологическое расщепление воды

Водорослевый биореактор для производства водорода.

Биологический водород может быть получен в биореакторе водорослей . [109] В конце 1990-х годов было обнаружено, что если водоросли лишены серы, они переключатся с производства кислорода , т.е. обычного фотосинтеза , на производство водорода. Кажется, что производство теперь экономически целесообразно, превзойдя барьер энергоэффективности в 7–10 процентов (преобразование солнечного света в водород). [110] со скоростью производства водорода 10–12 мл на литр культуры в час. [111]

Фотокаталитическое расщепление воды

Преобразование солнечной энергии в водород посредством процесса расщепления воды является одним из самых интересных способов достижения чистых и возобновляемых энергетических систем. Однако, если этот процесс сопровождается фотокатализаторами, взвешенными непосредственно в воде, вместо использования фотоэлектрической и электролитической системы, реакция происходит всего за один шаг, ее можно сделать более эффективной. [112] [113] [114] Однако текущие системы имеют низкую производительность для коммерческой реализации. [115] [116]

Биоводородные маршруты

Биомассу и потоки отходов в принципе можно преобразовать в биоводород с помощью газификации биомассы , парового риформинга или биологической конверсии, такой как биокаталитический электролиз [79] или ферментативное производство водорода. [117]

Среди методов производства водорода биологические пути потенциально менее энергоемки. Кроме того, широкий спектр отходов и малоценных материалов, таких как сельскохозяйственная биомасса, в качестве возобновляемых источников может быть использован для производства водорода биохимическими или термохимическими путями. [82] Тем не менее, в настоящее время водород производится в основном из ископаемого топлива, в частности, природного газа, которые являются невозобновляемыми источниками. Водород не только является самым чистым топливом, но и широко используется в ряде отраслей промышленности, особенно в производстве удобрений, нефтехимической и пищевой. [118]

Биохимические пути получения водорода классифицируются как процессы темной и фотоферментации. При темной ферментации углеводы преобразуются в водород ферментативными микроорганизмами, включая строгие анаэробные и факультативно анаэробные бактерии. Теоретически может быть получено максимум 4 моль H2/моль глюкозы. [ необходима цитата ] Сахара преобразуются в летучие жирные кислоты (ЛЖК) и спирты в качестве побочных продуктов в ходе этого процесса. Фотоферментативные бактерии способны генерировать водород из ЛЖК. Следовательно, метаболиты, образующиеся при темной ферментации, могут использоваться в качестве сырья при фотоферментации для повышения общего выхода водорода. [118]

Ферментативное производство водорода

Ферментативное производство водорода преобразует органические субстраты в водород. Разнообразная группа бактерий способствует этому преобразованию. Фотоферментация отличается от темной ферментации, поскольку она происходит только в присутствии света . Например, фотоферментация с Rhodobacter sphaeroides SH2C может быть использована для преобразования некоторых жирных кислот в водород. [119]

Ферментативное производство водорода может быть осуществлено с использованием прямого биофотолиза зелеными водорослями, непрямого биофотолиза цианобактериями, фотоферментации анаэробными фотосинтетическими бактериями и темной ферментации анаэробными ферментативными бактериями. Например, в литературе сообщалось об исследованиях по производству водорода с использованием H. salinarium , анаэробной фотосинтетической бактерии, связанной с донором гидрогеназы, таким как E. coli . [120] Enterobacter aerogenes является еще одним производителем водорода. [121]

Ферментативное получение водорода

Для получения водорода из сахаров были разработаны различные ферментативные пути. [122]

Биокаталитический электролиз

Микробная электролитическая ячейка

Помимо темной ферментации, электрогидрогенез (электролиз с использованием микробов) является еще одной возможностью. Используя микробные топливные элементы , сточные воды или растения могут быть использованы для выработки энергии. Биокаталитический электролиз не следует путать с биологическим производством водорода , так как последний использует только водоросли, и в последнем случае водоросли сами генерируют водород мгновенно, тогда как при биокаталитическом электролизе это происходит после прохождения через микробный топливный элемент, и могут быть использованы различные водные растения [123] . К ним относятся тростник душистый , кордграсс, рис, томаты, люпин и водоросли. [124]

Наногальванический порошок на основе алюминия, разработанный Исследовательской лабораторией армии США

Наногальванический порошок алюминиевого сплава

Порошок алюминиевого сплава реагирует с водой, выделяя водород при контакте с водой. Сообщается, что он генерирует водород в количестве 100 процентов от теоретического выхода. [125] [126] Процесс неэкономичен.

CC-HOD

CC-HOD (каталитический углерод – водород по требованию) – это низкотемпературный процесс, в котором углерод и алюминий погружаются и нагреваются примерно до 80 °C (176 °F), вызывая химическую реакцию, в результате которой образуется водород.

Природный водород

Срединно-континентальная рифтовая система

Водород также присутствует в природе под землей. Этот природный водород , также называемый белым водородом или золотым водородом, может быть извлечен из скважин таким же образом, как ископаемое топливо, такое как нефть и природный газ. [127] [128] [11]

Белый водород может быть найден или произведен в Среднеконтинентальной рифтовой системе в масштабах, необходимых для возобновляемой водородной экономики . Воду можно закачивать в горячую богатую железом породу для извлечения водорода. [129]

Экспериментальные методы производства

Пиролиз метана – бирюзовый

Иллюстрация входов и выходов пиролиза метана, процесса получения водорода

Пиролиз метана (природного газа) с одностадийным процессом [130] барботирование метана через расплавленный металлический катализатор является «безпарниковым» подходом к производству водорода, который был продемонстрирован в лабораторных условиях в 2017 году и в настоящее время тестируется в более крупных масштабах. [131] [132] Процесс проводится при высоких температурах (1065 °C). [133] [134] [135] [136] Производство 1 кг водорода требует около 18 кВт·ч электроэнергии для технологического тепла. [137] Пиролиз метана можно выразить следующим уравнением реакции. [138]

Ч.
4(г) → С(т) + 2 Н
2(г) ΔH° = 74,8 кДж/моль

Твердый углерод промышленного качества может быть продан в качестве сырья для производства или захоронен.

По состоянию на 2023 год технологии пиролиза метана находятся на ранних стадиях разработки. Им предстоит преодолеть множество препятствий перед коммерциализацией. [139]

Биологическое производство

Ферментативное производство водорода — это ферментативное преобразование органического субстрата в биоводород, проявляющееся в разнообразной группе бактерий с использованием мультиферментных систем , включающих три этапа, аналогичные анаэробному преобразованию . Реакции темной ферментации не требуют световой энергии, поэтому они способны постоянно производить водород из органических соединений в течение дня и ночи. Фотоферментация отличается от темной ферментации , поскольку она происходит только в присутствии света . Электрогидрогенез используется в микробных топливных элементах для производства водорода из органического вещества. [140]

Биологический водород может быть получен в биореакторе из водорослей . В конце 1990-х годов было обнаружено, что если водоросли лишаются серы, они переключаются с производства кислорода , т. е. обычного фотосинтеза , на производство водорода. [141] Биологический водород также может быть получен с использованием сырья, отличного от водорослей, наиболее распространенным сырьем являются потоки отходов. Процесс включает в себя бактерии, питающиеся углеводородами и выделяющие водород и CO2 . [ 142]

Биокаталитический электролиз

Помимо обычного электролиза, электролиз с использованием микробов является еще одной возможностью. При биокаталитическом электролизе водород генерируется после прохождения через микробный топливный элемент, и можно использовать различные водные растения Архивировано 2010-05-17 в Wayback Machine . К ним относятся тростниковая душистая трава , кордграсс, рис, томаты, люпины и водоросли [143]

Электролиз высокого давления

Электролиз под высоким давлением — это электролиз воды путем разложения воды (H 2 O) на кислород (O 2 ) и водородный газ (H 2 ) с помощью электрического тока, проходящего через воду. Разница со стандартным электролизером заключается в сжатом водороде на выходе около 120–200 бар (1740–2900 фунтов на кв. дюйм , 12–20 МПа ). [144] Благодаря сжатию водорода в электролизере с помощью процесса, известного как химическое сжатие, устраняется необходимость во внешнем водородном компрессоре , [145] среднее потребление энергии для внутреннего сжатия составляет около 3%. [146] Крупнейший в Европе (1 400 000 кг/год, электролиз воды под высоким давлением, щелочная технология) завод по производству водорода работает в Кокколе, Финляндия. [147]

Высокотемпературный электролиз

Водород может быть получен из энергии, поставляемой в виде тепла и электричества посредством высокотемпературного электролиза (ВТЭ). Поскольку часть энергии в ВТЭ подается в виде тепла, меньше энергии должно быть преобразовано дважды из тепла в электричество, а затем в водород. Следовательно, для производства водорода потенциально требуется меньше энергии. Ядерное тепло может быть использовано для расщепления водорода из воды. Высокотемпературные (950–1000 °C) газоохлаждаемые ядерные реакторы имеют потенциал для расщепления водорода из воды термохимическим способом с использованием ядерного тепла. Высокотемпературный электролиз был продемонстрирован в лаборатории при 108  МДж (тепловых) на килограмм произведенного водорода [148] , но не в коммерческих масштабах. Кроме того, это низкокачественный «коммерческий» водород, непригодный для использования в топливных элементах. [149]

Фотоэлектрохимическое расщепление воды

Использование электроэнергии, произведенной фотоэлектрическими системами, предлагает самый чистый способ получения водорода. Вода расщепляется на водород и кислород с помощью электролиза — процесса фотоэлектрохимической ячейки (PEC), который также называется искусственным фотосинтезом . [150] Уильям Айерс из Energy Conversion Devices продемонстрировал и запатентовал первую многопереходную высокоэффективную фотоэлектрохимическую систему для прямого расщепления воды в 1983 году. [151] Эта группа продемонстрировала прямое расщепление воды, теперь называемое «искусственным листом» или «беспроводным солнечным расщеплением воды», с помощью недорогого тонкопленочного аморфного кремниевого многопереходного листа, погруженного непосредственно в воду. [152] [153]

Водород выделялся на передней аморфной кремниевой поверхности, украшенной различными катализаторами, в то время как кислород выделялся из задней металлической подложки. Мембрана Nafion над многопереходной ячейкой обеспечивала путь для ионного транспорта. В их патенте также перечислены различные другие полупроводниковые многопереходные материалы для прямого расщепления воды в дополнение к аморфному кремнию и кремний-германиевым сплавам. Исследования продолжаются в направлении разработки высокоэффективной технологии многопереходных ячеек в университетах и ​​фотоэлектрической промышленности. Если этому процессу способствуют фотокатализаторы, взвешенные непосредственно в воде, вместо использования фотоэлектрической и электролитической системы, реакция происходит всего за один шаг, что может повысить эффективность. [152] [153]

Фотоэлектрокаталитическое производство

Метод, изученный Томасом Нанном и его командой в Университете Восточной Англии, состоит из золотого электрода, покрытого слоями наночастиц фосфида индия (InP). Они ввели комплекс железа и серы в слоистую структуру, которая при погружении в воду и облучении светом под небольшим электрическим током производила водород с эффективностью 60%. [154]

В 2015 году сообщалось, что Panasonic Corp. разработала фотокатализатор на основе нитрида ниобия , который может поглощать 57% солнечного света для поддержки разложения воды с получением газообразного водорода. [155] Компания планирует достичь коммерческого применения «как можно раньше», не ранее 2020 года.

Концентрация солнечной тепловой энергии

Для разложения воды на водород и кислород требуются очень высокие температуры. Для того чтобы процесс работал при приемлемых температурах, необходим катализатор. Нагревание воды может быть достигнуто за счет использования воды, концентрирующей солнечную энергию . Hydrosol-2 — это 100-киловаттная пилотная установка на Plataforma Solar de Almería в Испании , которая использует солнечный свет для получения требуемых 800–1200 °C для нагрева воды. Hydrosol II работает с 2008 года. Конструкция этой 100-киловаттной пилотной установки основана на модульной концепции. В результате, возможно, что эту технологию можно будет легко масштабировать до мегаваттного диапазона путем увеличения имеющихся реакторных установок и подключения установки к гелиостатным полям (полям зеркал, отслеживающих солнце) подходящего размера. [156]

Термохимическое производство

Существует более 352 [157] термохимических циклов, которые можно использовать для расщепления воды , [158] около дюжины таких циклов, таких как цикл оксида железа , цикл оксида церия (IV)-оксида церия (III) , цикл цинка-цинка-оксида , цикл серы-йода , цикл меди-хлора и гибридный цикл серы , цикл алюминия-оксида алюминия, находятся в стадии исследования и испытаний для получения водорода и кислорода из воды и тепла без использования электричества. [159] 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 из угля или природного газа обычно не рассматривается, поскольку прямой химический путь более эффективен.

Ни один из термохимических процессов производства водорода не был продемонстрирован на промышленных уровнях, хотя несколько из них были продемонстрированы в лабораторных условиях.

Процесс Квернера

Процесс Квэрнера или процесс получения сажи и водорода Квэрнера (CB&H) [160] — 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% содержится в активированном угле и 10% в перегретом паре. [161]

Извлечение 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 изначально считалось, что водородный газ не встречается в природе в удобных резервуарах, теперь доказано, что это не так; в настоящее время водородная система эксплуатируется недалеко от Буракебугу, регион Куликоро в Мали, производя электроэнергию для близлежащих деревень. [162] В последние годы было сделано больше открытий природного водорода в континентальных, береговых геологических средах [163], что открывает путь к новому месторождению природного или самородного водорода, поддерживая усилия по энергетическому переходу . [164] [165]

Срединно-континентальная рифтовая система

Белый водород можно было бы найти или производить в Среднеконтинентальной рифтовой системе в масштабах возобновляемой водородной экономики. Воду можно было бы закачивать в горячую богатую железом породу для получения водорода, а водород можно было бы извлекать. [166]

Воздействие на окружающую среду

Большая часть водорода производится из ископаемого топлива , что приводит к выбросам углекислого газа . [167] Водород, произведенный с помощью этой технологии, описывается как серый водород, когда выбросы выбрасываются в атмосферу, и синий водород , когда выбросы улавливаются посредством улавливания и хранения углерода (CCS). [168] [169] Было подсчитано, что синий водород имеет парниковый след , который на 20% больше, чем сжигание газа или угля для получения тепла, и на 60% больше по сравнению со сжиганием дизельного топлива для получения тепла, предполагая темпы утечки метана в США на верхнем и среднем этапе и производство с помощью паровых риформеров метана (SMR), модернизированных с улавливанием углекислого газа. [170]

Использование автотермических риформеров (ATR) с интегрированным улавливанием углекислого газа позволяет достичь более высоких показателей улавливания при удовлетворительной энергоэффективности, а оценки жизненного цикла показали более низкие выбросы парниковых газов для таких установок по сравнению с SMR с улавливанием углекислого газа. [171] Было оценено, что применение технологии ATR с интегрированным улавливанием углекислого газа в Европе имеет меньший след парниковых газов, чем сжигание природного газа, например, для проекта H21 с зарегистрированным сокращением на 68% из-за сниженной интенсивности углекислого газа природного газа в сочетании с более подходящим типом реактора для улавливания углекислого газа. [172]

Водород, полученный из возобновляемых источников энергии , часто называют зеленым водородом . Два способа производства водорода из возобновляемых источников энергии считаются практичными. Один из них заключается в использовании энергии для получения газа , при котором электроэнергия используется для получения водорода путем электролиза воды , а другой — в использовании свалочного газа для получения водорода в паровом риформере. Водородное топливо, полученное из возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра или солнца, является возобновляемым топливом . [173] [174] Водород, полученный из ядерной энергии путем электролиза, иногда рассматривается как подмножество зеленого водорода , но его также можно называть розовым водородом . Атомная электростанция Оскарсхамн заключила соглашение в январе 2022 года на поставку коммерческого розового водорода в количестве порядка килограммов в день. [175]

По состоянию на 2020 год предполагаемые затраты на производство составляют 1–1,80 долл. США/кг для серого и синего водорода [176] и 2,50–6,80 долл. США для зеленого водорода [176] .

По состоянию на 2022 год в мире производится 94 миллиона тонн серого водорода с использованием ископаемого топлива, в первую очередь природного газа, и, следовательно, он является значительным источником выбросов парниковых газов. [177] [178] [179] [180]

Использование водорода

Водород используется для преобразования тяжелых нефтяных фракций в более легкие путем гидрокрекинга . Он также используется в других процессах, включая процесс ароматизации , гидродесульфуризацию и производство аммиака через процесс Габера , основной промышленный метод производства синтетических азотных удобрений для выращивания 47 процентов продуктов питания во всем мире. [181]

Водород может использоваться в топливных элементах для локальной выработки электроэнергии или, потенциально, в качестве транспортного топлива.

Водород производится как побочный продукт промышленного производства хлора путем электролиза. Хотя для этого требуются дорогостоящие технологии, водород можно охлаждать, сжимать и очищать для использования в других процессах на месте или продавать потребителю по трубопроводу, в баллонах или грузовиках. Открытие и разработка менее дорогостоящих методов производства водорода в больших объемах имеет отношение к созданию водородной экономики . [117]

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Производство водорода».

Ссылки

  1. ^ Фань, Лисинь; Ту, Чжэнкай; Чан, Сью Хва (2021). «Последние разработки технологий водорода и топливных элементов: обзор». Energy Reports . 7 : 8421–8446. doi : 10.1016/j.egyr.2021.08.003 .
  2. ^ Рид, Стэнли; Юинг, Джек (13 июля 2021 г.). «Водород — один из ответов на изменение климата. Получить его — самая сложная часть». The New York Times .
  3. ^ Rosenow, Jan (27 сентября 2022 г.). «Отопление домов водородом — это несбыточная мечта? Обзор доказательств». Joule . 6 (10): 2225–2228. Bibcode :2022Joule...6.2225R. doi : 10.1016/j.joule.2022.08.015 . S2CID  252584593. Статья в печати.
  4. ^ Bonheure, Mike; Vandewalle, Laurien A.; Marin, Guy B.; Van Geem, Kevin M. (март 2021 г.). «Мечта или реальность? Электрификация химической промышленности». Журнал CEP . Американский институт инженеров-химиков . Архивировано из оригинала 17 июля 2021 г. . Получено 6 июля 2021 г. .
  5. ^ Гриффитс, Стив; Совакул, Бенджамин К.; Ким, Джинсу; Базилиан, Морган; Уратани, Жоао М. (октябрь 2021 г.). «Промышленная декарбонизация с помощью водорода: критический и систематический обзор разработок, социально-технических систем и вариантов политики». Energy Research & Social Science . 80 : 102208. Bibcode : 2021ERSS...8002208G. doi : 10.1016/j.erss.2021.102208.
  6. ^ Скуадрито, Гаэтано; Маджо, Гаэтано; Никита, Агатино (ноябрь 2023 г.). «Зеленая водородная революция». Возобновляемая энергия . 216 : 119041. Бибкод : 2023REne..21619041S. doi : 10.1016/j.renene.2023.119041 .
  7. ^ ab Deign, Jason (29.06.2020). "Итак, что же такое зеленый водород?". Greentechmedia . Архивировано из оригинала 23.03.2022 . Получено 11.02.2022 .
  8. ^ Скуадрито, Гаэтано; Маджо, Гаэтано; Никита, Агатино (ноябрь 2023 г.). «Зеленая водородная революция». Возобновляемая энергия . 216 : 119041. Бибкод : 2023REne..21619041S. doi : 10.1016/j.renene.2023.119041 .
  9. ^ Эванс, Саймон; Габбатисс, Джош (30 ноября 2020 г.). «Подробные вопросы и ответы: нужен ли миру водород для решения проблемы изменения климата?». Carbon Brief . Архивировано из оригинала 1 декабря 2020 г. . Получено 1 декабря 2020 г. .
  10. ^ "Природный водород: потенциальный источник чистой энергии под нашими ногами". Yale E360 . Получено 2024-03-23 .
  11. ^ abc Hassanpouryouzband, Aliakbar; Wilkinson, Mark; Haszeldine, R Stuart (2024). «Будущее водородной энергетики – добыча продовольствия или земледелие?». Chemical Society Reviews . 53 (5): 2258–2263. doi : 10.1039/D3CS00723E . hdl : 20.500.11820/b23e204c-744e-44f6-8cf5-b6761775260d . PMID  38323342.
  12. ^ "Водород". МЭА . 10 июля 2023 г. Раздел "Энергия" . Получено 21 сентября 2023 г.
  13. ^ Коллинз, Ли (18.05.2021). «Миру с нулевым уровнем выбросов к 2050 году потребуется 306 миллионов тонн зеленого водорода в год»: МЭА | Recharge. Recharge | Последние новости о возобновляемых источниках энергии . Архивировано из оригинала 21.05.2021.
  14. ^ «Отчет о размере мирового рынка производства водорода, 2030 г.».
  15. ^ "Natural Hydrogen Energy LLC". Архивировано из оригинала 2020-10-25 . Получено 2020-09-29 .
  16. ^ "Определение зеленого водорода" (PDF) . Партнерство по чистой энергии . Получено 2014-09-06 .[ постоянная мертвая ссылка ]
  17. ^ Шнайдер, Стефан; Баджор, Зигфрид; Граф, Франк; Колб, Томас (октябрь 2020 г.). «Современное состояние производства водорода с помощью пиролиза природного газа». ChemBioEng Reviews . 7 (5): 150–158. doi : 10.1002/cben.202000014 .
  18. ^ Sampson2019-02-11T10:48:00+00:00, Джоанна (11 февраля 2019 г.). «Голубой водород для зеленого будущего». gasworld . Архивировано из оригинала 2019-05-09 . Получено 2019-06-03 .{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  19. ^ "Brown coal the Hydrogen Economy Stepping Stone | ECT". Архивировано из оригинала 2019-04-08 . Получено 2019-06-03 .
  20. ^ ab "Может ли жизнеспособная отрасль возникнуть из водородного кризиса?". The Economist . Получено 26.09.2023 .
  21. ^ "Объяснение цвета водорода". Sensonic . Получено 22.11.2023 .
  22. ^ ab national grid. "Спектр цветов водорода". National Grid Group . Лондон, Соединенное Королевство . Получено 29.09.2022 .
  23. ^ «Каков потенциал природного водорода?». Energy Observer . Получено 2023-07-03 .
  24. ^ abc BMWi (июнь 2020 г.). Национальная водородная стратегия (PDF) . Берлин, Германия: Федеральное министерство экономики и энергетики (BMWi). Архивировано (PDF) из оригинала 2020-12-13 . Получено 2020-11-27 .
  25. ^ abc Van de Graaf, Thijs; Overland, Indra; Scholten, Daniel; Westphal, Kirsten (декабрь 2020 г.). «Новая нефть? Геополитика и международное управление водородом». Energy Research & Social Science . 70 : 101667. Bibcode :2020ERSS...7001667V. doi :10.1016/j.erss.2020.101667. PMC 7326412 . PMID  32835007. 
  26. ^ Сэнсом, Роберт; Бакстер, Дженифер; Браун, Энди; Хоксворт, Стюарт; МакКласки, Ян (2020). Переход на водород: оценка инженерных рисков и неопределенностей (PDF) . Лондон, Соединенное Королевство: Институт инженерии и технологий (IET). Архивировано (PDF) из оригинала 2020-05-08 . Получено 2020-03-22 .
  27. ^ Брюс, С.; Теммингхофф, М.; Хейворд, Дж.; Шмидт, Э.; Маннингс, К.; Палфрейман, Д.; Хартли, П. (2018). Национальная водородная дорожная карта: пути к экономически устойчивой водородной промышленности в Австралии (PDF) . Австралия: CSIRO. Архивировано (PDF) из оригинала 08.12.2020 . Получено 28.11.2020 .
  28. ^ Department of Earth Sciences (12 сентября 2022 г.). «Золотой водород». Department of Earth Sciences, Oxford University . Оксфорд, Соединенное Королевство . Получено 29.09.2022 .
  29. ^ Хассанпурьюзбанд, Алиакбар; Уилкинсон, Марк; Хазелдин, Р. Стюарт (2024). «Будущее водородной энергетики – добыча продовольствия или земледелие?». Обзоры химического общества . 53 (5): 2258–2263. doi : 10.1039/D3CS00723E . hdl : 20.500.11820/b23e204c-744e-44f6-8cf5-b6761775260d . PMID  38323342.
  30. ^ "Actual Worldwide Hydrogen Production from ..." Арно А. Эверс. Декабрь 2008 г. Архивировано из оригинала 2015-02-02 . Получено 2008-05-09 .
  31. ^ Веласкес Абад, А.; Доддс, П.Е. (2017). «Производство водорода». Энциклопедия устойчивых технологий . С. 293–304. doi :10.1016/B978-0-12-409548-9.10117-4. ISBN 978-0-12-804792-7.
  32. ^ Динсер, Ибрагим; Акар, Канан (сентябрь 2015 г.). «Обзор и оценка методов производства водорода для повышения устойчивости». Международный журнал водородной энергетики . 40 (34): 11094–11111. Bibcode : 2015IJHE...4011094D. doi : 10.1016/j.ijhydene.2014.12.035.
  33. ^ abc Press, Roman J.; Santhanam, KSV; Miri, Massoud J.; Bailey, Alla V.; Takacs, Gerald A. (2008). Введение в водородную технологию . John Wiley & Sons. стр. 249. ISBN 978-0-471-77985-8.
  34. ^ Коллоди, Гвидо (2010-03-11). "Производство водорода с помощью парового риформинга с улавливанием CO2" (PDF) . CISAP4 4-я Международная конференция по безопасности и охране окружающей среды в перерабатывающей промышленности . Получено 28.11.2015 .
  35. ^ "Производство водорода HFCIT: реформирование природного газа". Министерство энергетики США. 2008-12-15.
  36. ^ Badwal, Sukhvinder PS; Giddey, Sarbjit S.; Munnings, Christopher; Bhatt, Anand I.; Hollenkamp, ​​Anthony F. (24 сентября 2014 г.). «Развивающиеся электрохимические технологии преобразования и хранения энергии». Frontiers in Chemistry . 2 : 79. Bibcode : 2014FrCh....2...79B. doi : 10.3389/fchem.2014.00079 . PMC 4174133. PMID  25309898. 
  37. ^ Вернер Циттель; Рейнхольд Вюрстер (1996-07-08). "Глава 3: Производство водорода. Часть 4: Производство из электричества с помощью электролиза". HyWeb: Knowledge – Hydrogen in the Energy Sector . Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH. Архивировано из оригинала 2007-02-07 . Получено 2010-10-01 .
  38. ^ Бьёрнар Крузе; Сондре Гринна; Като Бух (13.02.2002). «Водород – статус и возможности». Фонд «Беллона». Архивировано из оригинала (PDF) 02.07.2011. Прогнозируется, что КПД электролизеров PEM составит до 94%, но на данный момент это только теория.
  39. ^ "высокоскоростной и высокоэффективный 3D-электролиз воды". Grid-shift.com. Архивировано из оригинала 2012-03-22 . Получено 2011-12-13 .
  40. ^ "Широкое распространение адаптации конкурентного решения водорода" (PDF) . nelhydrogen.com . Nel ASA. Архивировано (PDF) из оригинала 2018-04-22 . Получено 22 апреля 2018 г. .
  41. ^ Филибер, Седрик. «Комментарий: Производство промышленного водорода из возобновляемых источников энергии». iea.org . Международное энергетическое агентство. Архивировано из оригинала 22 апреля 2018 г. Получено 22 апреля 2018 г.
  42. ^ МЭА H2 2019, стр. 37
  43. ^ «Сколько электроэнергии/воды необходимо для производства 1 кг H2 методом электролиза?». Архивировано из оригинала 17 июня 2020 г. Получено 17 июня 2020 г.
  44. ^ Петрова, Магдалена (2020-12-04). «Зеленый водород набирает обороты, но ему еще предстоит преодолеть огромные препятствия». CNBC . Получено 20-06-2021 .
  45. ^ "ITM – Инфраструктура заправки водородом – Февраль 2017" (PDF) . level-network.com . Получено 17 апреля 2018 .
  46. ^ "Снижение затрат и повышение производительности электролизеров PEM" (PDF) . fch.europa.eu . Fuel Cells and Hydrogen Joint Understanding . Получено 17 апреля 2018 г. .
  47. ^ Каламарас, Христос М.; Эфстатиу, Ангелос М. (2013). «Технологии производства водорода: текущее состояние и будущее развитие». Материалы конференции по энергетике . 2013 : 1–9. doi : 10.1155/2013/690627 .
  48. ^ "Снижение затрат и повышение производительности электролизеров PEM" (PDF) . fch.europa.eu . Fuel Cell and Hydrogen Joint Understanding . Получено 17 апреля 2018 г. .
  49. ^ "Отчет и финансовые отчеты 30 апреля 2016 г." (PDF) . itm-power.com . Получено 17 апреля 2018 г. .
  50. ^ "Производство водорода: реформирование природного газа". energy.gov . Министерство энергетики США . Получено 17 апреля 2018 г. .
  51. ^ ab Hordeski, MF Альтернативные виды топлива: будущее водорода. 171–199 (The Fairmont Press, Inc., 2007).
  52. ^ Badwal, Sukhvinder PS; Giddey, Sarbjit; Munnings, Christopher (2013). «Производство водорода с помощью твердотельных электролитических маршрутов». Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment . 2 (5): 473–487. Bibcode : 2013WIREE...2..473B. doi : 10.1002/wene.50. S2CID  135539661.
  53. ^ Себбахи, Седдик; Набиль, Нухайла; Алауи-Бельгити, Амин; Лаасри, Саид; Рашиди, Самир; Хаджаджи, Абделовахед (2022). «Оценка трех наиболее развитых технологий электролиза воды: щелочной электролиз воды, протонообменная мембрана и твердооксидный электролиз». Materials Today: Proceedings . 66 : 140–145. doi :10.1016/j.matpr.2022.04.264.
  54. ^ ab Ogden, JM (1999). «Перспективы создания инфраструктуры водородной энергетики». Annual Review of Energy and the Environment . 24 : 227–279. doi :10.1146/annurev.energy.24.1.227.
  55. ^ Хаух, Энн; Эббесен, Суне Далгаард; Йенсен, Сорен Хойгаард; Могенсен, Могенс (2008). «Высокоэффективный высокотемпературный электролиз». Журнал химии материалов . 18 (20): 2331–40. дои : 10.1039/b718822f.
  56. ^ В лаборатории электролиз воды можно осуществить с помощью простого прибора, например, вольтаметра Гофмана : "Электролиз воды и концепция заряда". Архивировано из оригинала 2010-06-13.
  57. ^ «Атомные электростанции могут производить водород для питания «водородной экономики»» (пресс-релиз). Американское химическое общество . 25 марта 2012 г. Архивировано из оригинала 10 декабря 2019 г. Получено 9 марта 2013 г.
  58. ^ Кларк, RE; Гидди, S.; Чиакки, FT; Бадвал, SPS; Пол, B.; Эндрюс, J. (2009). «Прямое соединение электролизера с солнечной фотоэлектрической системой для генерации водорода». Международный журнал водородной энергетики . 34 (6): 2531–42. doi :10.1016/j.ijhydene.2009.01.053.
  59. ^ Лука Бертуччиоли и др. (7 февраля 2014 г.). «Развитие электролиза воды в Европейском союзе» (PDF) . Совместное предприятие по производству топливных элементов и водорода . Архивировано из оригинала (PDF) 31 марта 2015 г. Получено 2 мая 2018 г.
  60. ^ L. Lao; C. Ramshaw; H. Yeung (2011). «Интенсификация процесса: электролиз воды в поле центробежного ускорения». Journal of Applied Electrochemistry . 41 (6): 645–656. doi :10.1007/s10800-011-0275-2. hdl :1826/6464. S2CID  53760672 . Получено 12 июня 2011 г. .
  61. ↑ Стенсволд, Торе (26 января 2016 г.). «Coca-Cola-oppskrift» может принести водород для всей норвежской промышленности. Технический Укеблад , .
  62. ^ Столтен, Детлеф (4 января 2016 г.). Наука и техника водорода: материалы, процессы, системы и технологии. John Wiley & Sons. стр. 898. ISBN 9783527674299. Получено 22 апреля 2018 г.
  63. ^ thyssenkrupp. "Водород из электролиза воды – решения для устойчивого развития". thyssenkrupp-uhde-chlorine-engineers.com . Архивировано из оригинала 19 июля 2018 г. Получено 28 июля 2018 г.
  64. ^ "ITM – Инфраструктура заправки водородом – Февраль 2017" (PDF) . level-network.com . Получено 17 апреля 2018 .
  65. ^ "Снижение затрат и повышение производительности электролизеров PEM" (PDF) . fch.europa.eu . Fuel Cells and Hydrogen Joint Understanding . Получено 17 апреля 2018 г. .
  66. ^ Бьёрнар Крузе; Сондре Гринна; Като Бух (13 февраля 2002 г.). «Водород — статус и возможности» (PDF) . Фонд «Беллона». стр. 20. Архивировано из оригинала 16 сентября 2013 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  67. ^ Фиклинг, Дэвид (2 декабря 2020 г.). «Водород — ставка на триллион долларов в будущем». Bloomberg.com . Архивировано из оригинала 2 декабря 2020 г. зеленый водород .. текущая цена около 3–8 долларов за килограмм .. серый водород, который стоит всего 1 доллар
  68. ^ Вернер Циттель; Райнхольд Вюрстер (1996-07-08). "Глава 3: Производство водорода. Часть 4: Производство из электричества с помощью электролиза". HyWeb: Знания – Водород в энергетическом секторе . Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH.
  69. ^ Бьёрнар Крузе; Сондре Гринна; Като Бух (13.02.2002). «Водород — статус и возможности». Фонд «Беллона». Архивировано из оригинала (PDF) 2011-07-02. Прогнозируется, что КПД электролизеров PEM составит до 94%, но на данный момент это только теория.
  70. ^ "высокоскоростной и высокоэффективный 3D-электролиз воды". Grid-shift.com. Архивировано из оригинала 2012-03-22 . Получено 2011-12-13 .
  71. ^ "Технические цели DOE по производству водорода методом электролиза". energy.gov . Министерство энергетики США . Получено 22 апреля 2018 г. .
  72. ^ Deign, Jason. «Xcel привлекает «беспрецедентно» низкие цены на солнечную и ветровую энергию в сочетании с хранением». greentechmedia.com . Wood MacKenzie . Получено 22 апреля 2018 г. .
  73. ^ Доступ 22 июня 2021 г.
  74. ^ Giddey, S; Kulkarni, A; Badwal, SPS (2015). «Низкоэмиссионная генерация водорода посредством электролиза с использованием углерода». Международный журнал водородной энергетики . 40 (1): 70–4. Bibcode : 2015IJHE...40...70G. doi : 10.1016/j.ijhydene.2014.11.033.
  75. ^ Uhm, Sunghyun; Jeon, Hongrae; Kim, Tae Jin; Lee, Jaeyoung (2012). «Чистое производство водорода из растворов метанола и воды с помощью энергосберегающего электролитического риформинга». Journal of Power Sources . 198 : 218–22. doi :10.1016/j.jpowsour.2011.09.083.
  76. ^ Ju, Hyungkuk; Giddey, Sarbjit; Badwal, Sukhvinder PS (2017). «Роль наноразмерного SnO 2 в электрокатализаторах на основе Pt для производства водорода при электролизе воды с использованием метанола». Electrochimica Acta . 229 : 39–47. doi :10.1016/j.electacta.2017.01.106.
  77. ^ Ju, Hyungkuk; Giddey, Sarbjit; Badwal, Sukhvinder PS; Mulder, Roger J (2016). «Электрокаталитическое преобразование этанола в ячейках с твердым электролитом для распределенной генерации водорода». Electrochimica Acta . 212 : 744–57. doi :10.1016/j.electacta.2016.07.062.
  78. ^ ab Лами, Клод; Девадас, Абирами; Симоес, Марио; Кутансо, Кристоф (2012). «Чистое получение водорода посредством электрокаталитического окисления муравьиной кислоты в электролизной ячейке с протонообменной мембраной (PEMEC)». Electrochimica Acta . 60 : 112–20. doi :10.1016/j.electacta.2011.11.006.
  79. ^ ab Badwal, Sukhvinder P. S; Giddey, Sarbjit S; Munnings, Christopher; Bhatt, Anand I; Hollenkamp, ​​Anthony F (2014). "Развивающиеся электрохимические технологии преобразования и хранения энергии". Frontiers in Chemistry . 2 : 79. Bibcode : 2014FrCh ....2...79B. doi : 10.3389/fchem.2014.00079 . PMC 4174133. PMID  25309898. 
  80. ^ Ju, H; Badwal, SPS; Giddey, S (2018). «Комплексный обзор электролиза воды с использованием углерода и углеводородов для производства водорода». Applied Energy . 231 : 502–533. Bibcode : 2018ApEn..231..502J. doi : 10.1016/j.apenergy.2018.09.125. S2CID  117669840.
  81. ^ Ju, Hyungkuk; Badwal, Sukhvinder; Giddey, Sarbjit (2018). «Комплексный обзор электролиза воды с использованием углерода и углеводородов для производства водорода». Applied Energy . 231 : 502–533. Bibcode : 2018ApEn..231..502J. doi : 10.1016/j.apenergy.2018.09.125. S2CID  117669840.
  82. ^ ab Sasidhar, Nallapaneni (30 ноября 2023 г.). «Углеродно-нейтральное топливо и химикаты из автономных заводов по переработке биомассы». Indian Journal of Environment Engineering . 3 (2): 1–8. doi : 10.54105/ijee.B1845.113223 .
  83. ^ http://www.nedstack.com/images/stories/news/documents/20120202_Press%20release%20Solvay%20PEM%20Power%20Plant%20start%20up.pdf Архивировано 08.12.2014 в Wayback Machine Nedstack
  84. ^ "Различные газы из процессов производства стали". Архивировано из оригинала 27 марта 2016 года . Получено 5 июля 2020 года .
  85. ^ "Производство сжиженного водорода из COG" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 8 февраля 2021 г. . Получено 8 июля 2020 г. .
  86. ^ «Водородные технологии». www.interstatetraveler.us .
  87. ^ [1] [ постоянная неработающая ссылка ] [ необходима полная цитата ]
  88. ^ "Процесс Квэрнера с технологией утилизации отходов плазменной дугой". Архивировано из оригинала 2014-03-13 . Получено 2009-10-13 .
  89. ^ "Преимущества газификации в плане выбросов". Национальная лаборатория энергетических технологий . Министерство энергетики США.
  90. ^ "Выбросы от сжигания угля". US EIA . Управление энергетической информации США.
  91. ^ Ли, Вун-Дже; Ли, Ён-Кук (2001). «Характеристики внутреннего давления газа, образующегося при карбонизации угля в коксовой печи». Энергия и топливо . 15 (3): 618–23. doi :10.1021/ef990178a.
  92. ^ Gemayel, Jimmy El; MacChi, Arturo; Hughes, Robin; Anthony, Edward John (2014). «Моделирование интеграции установки по улучшению битума и процесса IGCC с улавливанием углерода». Fuel . 117 : 1288–97. Bibcode :2014Fuel..117.1288G. doi :10.1016/j.fuel.2013.06.045.
  93. ^ Блейн, Лоз (2022-10-04). «Нефтепоедающие микробы выделяют самый дешевый в мире «чистый» водород». Новый Атлас . Получено 2022-10-06 .
  94. ^ Введение в радиационную химию Глава 7
  95. ^ Справочник по производству ядерного водорода, глава 8
  96. ^ Ли-Хун Линь; Пей-Лин Ванг; Дуглас Рамбл; Джоанна Липпманн-Пипке; Эрик Бойс; Лиза М. Пратт; Барбара Шервуд Лоллар ; Эойн Л. Броди; Терри К. Хазен; Гэри Л. Андерсен; Тодд З. ДеСантис; Дуэйн П. Мозер; Дэйв Кершоу; TC Onstott (2006). «Долгосрочная устойчивость биома земной коры с высокой энергией и низким разнообразием». Science . 314 (5798): 479–82. Bibcode :2006Sci...314..479L. doi :10.1126/science.1127376. PMID  17053150. S2CID  22420345.
  97. ^ «Мечта или реальность? Электрификация химической промышленности». www.aiche-cep.com . Получено 22.08.2021 .
  98. ^ Госинь, Ху; Хао, Хуан (май 2009). «Производство топливного газа, богатого водородом, путем газификации влажной биомассы с использованием сорбента CO2». Биомасса и биоэнергия . 33 (5): 899–906. doi :10.1016/j.biombioe.2009.02.006.
  99. ^ Пин, Чжан; Лайцзюнь, Ван; Сунчжэ, Чэнь; Цзинмин, Сюй (январь 2018 г.). «Прогресс в производстве ядерного водорода с помощью процесса йода и серы в Китае». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 81 : 1802–1812. Bibcode : 2018RSERv..81.1802P. doi : 10.1016/j.rser.2017.05.275.
  100. ^ Производство водорода: термохимические циклы
  101. ^ Основы энергетических технологий МЭА – Производство и распределение водорода. Архивировано 03.11.2011 на Wayback Machine , апрель 2007 г.
  102. ^ "HTTR High Temperature engineering Test Reactor". Httr.jaea.go.jp. Архивировано из оригинала 2014-02-03 . Получено 2014-01-23 .
  103. ^ https://smr.inl.gov/Document.ashx?path=DOCS%2FGCR-Int%2FNHDDELDER.pdf Архивировано 21 декабря 2016 г. на Wayback Machine . Прогресс в ядерной энергетике Ядерное тепло для производства водорода: соединение реактора с очень высокой/высокой температурой с установкой по производству водорода. 2009
  104. ^ "Отчет о состоянии 101 – Газотурбинный высокотемпературный реактор (GTHTR300C)" (PDF) .
  105. ^ "JAEA'S VHTR ДЛЯ КОГЕНЕРАЦИИ ВОДОРОДА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ: GTHTR300C" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2017-08-10 . Получено 2013-12-04 .
  106. ^ Chukwu, C., Naterer, GF, Rosen, MA, "Process Simulation of Nuclear-Produced Hydrogen with a Cu-Cl Cycle", 29-я конференция Канадского ядерного общества, Торонто, Онтарио, Канада, 1–4 июня 2008 г. "Process Simulation of Nuclear-Based Thermochemical Hydrogen Production with a Copper-Chlorine Cycle" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2012-02-20 . Получено 04.12.2013 .
  107. ^ Отчет № 40: Ферросилициевый процесс получения водорода
  108. ^ Откровенная наука: беседы с известными химиками, Иштван Харгиттай, Магдолна Харгиттай, стр. 261, Imperial College Press (2000) ISBN 1-86094-228-8 
  109. ^ Хемшемейер, Аня; Мелис, Анастасиос; Хаппе, Томас (2009). «Аналитические подходы к фотобиологическому производству водорода в одноклеточных зеленых водорослях». Photosynthesis Research . 102 (2–3): 523–40. Bibcode : 2009PhoRe.102..523H. doi : 10.1007/s11120-009-9415-5. PMC 2777220. PMID  19291418 . 
  110. ^ "DOE 2008 Report 25 %" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2017-06-17 . Получено 2009-03-06 .
  111. ^ Jenvanitpanjakul, Peesamai (3–4 февраля 2010 г.). Технология возобновляемой энергии и перспективы исследования биоводорода в Таиланде (PDF) . Заседание руководящего комитета и семинар исследовательской сети АТЭС по передовым технологиям биоводорода. Тайчжун : Университет Фэн Цзя . Архивировано из оригинала (PDF) 4 июля 2013 г.
  112. ^ Наварро Йерга, Руфино М.; Альварес Гальван, М. Консуэло; Дель Валле, Ф.; Виллория Де Ла Мано, Хосе А.; Фиерро, Хосе Л.Г. (2009). «Расщепление воды на полупроводниковых катализаторах под воздействием видимого света». ChemSusChem . 2 (6): 471–85. Бибкод :2009ЧСЧ...2..471Н. doi : 10.1002/cssc.200900018. ПМИД  19536754.
  113. ^ Наварро, Р. М.; Дель Валле, Ф.; Виллория Де Ла Мано, JA; Альварес-Гальван, MC; Фиерро, JLG (2009). «Фотокаталитическое расщепление воды под видимым светом: концепция и разработка катализаторов». Фотокаталитические технологии . Достижения в области химической инженерии. Том 36. С. 111–43. doi :10.1016/S0065-2377(09)00404-9. ISBN 978-0-12-374763-1.
  114. ^ Ropero-Vega, JL; Pedraza-Avella, JA; Niño-Gómez, ME (сентябрь 2015 г.). «Производство водорода фотоэлектролизом водных растворов фенола с использованием смешанных оксидных полупроводниковых пленок Bi–Nb–M–O (M=Al, Fe, Ga, In) в качестве фотоанодов». Catalysis Today . 252 : 150–156. doi :10.1016/j.cattod.2014.11.007.
  115. ^ Лоу, Цзинсян; Ю, Цзяго; Яронец, Метек; Ваге, Свелм; Аль-Гамди, Ахмед А. (май 2017 г.). «Гетеропереходные фотокатализаторы». Продвинутые материалы . 29 (20). Бибкод : 2017AdM....2901694L. дои : 10.1002/adma.201601694. PMID  28220969. S2CID  21261127.
  116. ^ Djurišić, Aleksandra B.; He, Yanling; Ng, Alan MC (март 2020 г.). «Фотокатализаторы видимого света: перспективы и проблемы». Материалы APL . 8 (3): 030903. Bibcode : 2020APLM....8c0903D. doi : 10.1063/1.5140497 .
  117. ^ ab Häussinger, Peter; Lohmüller, Reiner; Watson, Allan M. (2011). "Водород, 1. Свойства и возникновение". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . doi :10.1002/14356007.a13_297.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
  118. ^ ab Asadi, Nooshin; Karimi Alavijeh, Masih; Zilouei, Hamid (январь 2017 г.). «Разработка математической методологии для исследования производства биоводорода из региональных и национальных остатков сельскохозяйственных культур: исследование Ирана». Международный журнал водородной энергетики . 42 (4): 1989–2007. Bibcode : 2017IJHE...42.1989A. doi : 10.1016/j.ijhydene.2016.10.021.
  119. ^ Тао, Y; Чен, Y; Ву, Y; Хе, Y; Чжоу, Z (2007). «Высокий выход водорода из двухэтапного процесса темновой и фотоферментации сахарозы». Международный журнал водородной энергетики . 32 (2): 200–6. Bibcode : 2007IJHE...32..200T. doi : 10.1016/j.ijhydene.2006.06.034.
  120. ^ Раджанандам, Бриджеш; Киран, Сива (2011). «Оптимизация производства водорода Halobacterium salinarium в сочетании с E coli с использованием молочной плазмы в качестве ферментативного субстрата». Журнал биохимических технологий . 3 (2): 242–4. Архивировано из оригинала 2013-07-31 . Получено 2013-03-09 .
  121. ^ Асади, Нушин; Зилоуэй, Хамид (март 2017 г.). «Оптимизация предварительной обработки органосольвентом рисовой соломы для улучшенного производства биоводорода с использованием Enterobacter aerogenes». Bioresource Technology . 227 : 335–344. Bibcode : 2017BiTec.227..335A. doi : 10.1016/j.biortech.2016.12.073. PMID  28042989.
  122. ^ Персиваль Чжан, YH; Сан, Джибин; Чжун, Цзянь-Цзян (2010). «Производство биотоплива путем in vitro синтетического ферментативного пути биотрансформации». Current Opinion in Biotechnology . 21 (5): 663–9. doi :10.1016/j.copbio.2010.05.005. PMID  20566280.
  123. ^ Strik, David PBTB; Hamelers (Bert), HVM; Snel, Jan FH; Buisman, Cees JN (2008). «Зеленое производство электроэнергии с живыми растениями и бактериями в топливном элементе». International Journal of Energy Research . 32 (9): 870–6. Bibcode : 2008IJER...32..870S. doi : 10.1002/er.1397. S2CID  96849691.
  124. ^ Тиммерс, Рууд (2012). Генерация электроэнергии живыми растениями в топливном элементе на основе растительных микроорганизмов (диссертация). Университет Вагенингена. ISBN 978-94-6191-282-4.[ нужна страница ]
  125. ^ "Наногальванические сплавы на основе алюминия для генерации водорода". Исследовательская лаборатория Командования по развитию боевых возможностей армии США . Получено 6 января 2020 г.
  126. ^ Макналли, Дэвид (25 июля 2017 г.). «Открытие армии может предложить новый источник энергии». Армия США . Получено 6 января 2020 г.
  127. ^ Гоше, Эрик С. (февраль 2020 г.). «Новые перспективы в промышленной разведке природного водорода». Elements: An International Magazine of Mineralogy, Geochemistry, and Petrology . 16 (1): 8–9. Bibcode :2020Eleme..16....8G. doi : 10.2138/gselements.16.1.8 .
  128. ^ Хэнд, Эрик. «Скрытый водород». science.org . Наука . Получено 9 декабря 2023 г. .
  129. ^ «Потенциал геологического водорода для энергетики следующего поколения | Геологическая служба США».
  130. ^ Фернандес, Соня. «Исследователи разрабатывают потенциально недорогую технологию с низким уровнем выбросов, которая может преобразовывать метан без образования CO2». Phys-Org . Американский институт физики. Архивировано из оригинала 19 октября 2020 г. Получено 19 октября 2020 г.
  131. ^ BASF. "Исследователи BASF работают над принципиально новыми, низкоуглеродными производственными процессами, пиролизом метана". Устойчивое развитие США . BASF. Архивировано из оригинала 19 октября 2020 г. Получено 19 октября 2020 г.
  132. ^ Шнайдер, Стефан; Баджор, Зигфрид; Граф, Франк; Колб, Томас (октябрь 2020 г.). «Современное состояние производства водорода с помощью пиролиза природного газа». ChemBioEng Reviews . 7 (5): 150–158. doi : 10.1002/cben.202000014 .
  133. ^ Upham, D. Chester; Agarwal, Vishal; Khechfe, Alexander; Snodgrass, Zachary R.; Gordon, Michael J.; Metiu, Horia; McFarland, Eric W. (17 ноября 2017 г.). «Каталитические расплавленные металлы для прямого превращения метана в водород и отделяемый углерод». Science . 358 (6365): 917–921. Bibcode :2017Sci...358..917U. doi : 10.1126/science.aao5023 . PMID  29146810. S2CID  206663568.
  134. ^ Палмер, Кларк; Апхэм, Д. Честер; Смарт, Саймон; Гордон, Майкл Дж.; Метиу, Хориа; Макфарланд, Эрик В. (январь 2020 г.). «Сухой риформинг метана, катализируемый расплавленными металлическими сплавами». Nature Catalysis . 3 (1): 83–89. doi :10.1038/s41929-019-0416-2. S2CID  210862772.
  135. ^ Картрайт, Джон. «Реакция, которая даст нам чистое ископаемое топливо навсегда». NewScientist . New Scientist Ltd. Архивировано из оригинала 26 октября 2020 г. Получено 30 октября 2020 г.
  136. ^ Технологический институт Карлсруэ. «Водород из метана без выбросов CO2». Phys.Org . Архивировано из оригинала 21 октября 2020 г. Получено 30 октября 2020 г.
  137. ^ Труды hcei.tsc.ru
  138. ^ Ламберс, Брок (2022). «Математическое моделирование и имитация термокаталитического разложения метана для экономически улучшенного производства водорода». Международный журнал водородной энергетики . 47 (7): 4265–4283. Bibcode : 2022IJHE...47.4265L. doi : 10.1016/j.ijhydene.2021.11.057. S2CID  244814932. Получено 16 марта 2022 г.
  139. ^ Патлолла, Шашанк Редди; Катсу, Кайл; Шарафиан, Амир; Вэй, Кевин; Эррера, Омар Э.; Мерида, Вальтер (июль 2023 г.). «Обзор технологий пиролиза метана для производства водорода». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 181 : 113323. Bibcode : 2023RSERv.18113323P. doi : 10.1016/j.rser.2023.113323.
  140. ^ "Производство водорода из органических твердых веществ". Biohydrogen.nl. Архивировано из оригинала 2011-07-20 . Получено 05-07-2010 .
  141. ^ Хемшемейер, Аня; Мелис, Анастасиос; Хаппе, Томас (декабрь 2009 г.). «Аналитические подходы к фотобиологическому производству водорода в одноклеточных зеленых водорослях». Photosynthesis Research . 102 (2–3): 523–540. Bibcode : 2009PhoRe.102..523H. doi : 10.1007/s11120-009-9415-5. PMC 2777220. PMID  19291418. 
  142. ^ "NanoLogix генерирует энергию на месте с помощью водорода, произведенного биореактором". Solid State Technology . 20 сентября 2007 г. Архивировано из оригинала 2018-05-15 . Получено 14 мая 2018 г.
  143. ^ "Энергия от растений, использующих микробные топливные элементы" (на голландском). Архивировано из оригинала 2021-02-08 . Получено 2010-07-05 .
  144. ^ Janssen, H.; Emonts, B.; Groehn, HG; Mai, H.; Reichel, R.; Stolten, D. (2001). Электролиз высокого давления, ключевая технология для эффективного производства H 2 . ГИПОТЕЗА IV. Kluwer Academic. стр. 172–177. ISBN 978-3-9807963-0-9. OCLC  496234379. ОСТИ  20274275.
  145. ^ Кармо, М.; Фриц Д.; Мергель Дж.; Столтен Д. (2013). «Комплексный обзор электролиза воды с помощью PEM». Журнал водородной энергетики . 38 (12): 4901–4934. Bibcode : 2013IJHE...38.4901C. doi : 10.1016/j.ijhydene.2013.01.151.
  146. ^ "2003-PHOEBUS-Pag.9" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2009-03-27 . Получено 2010-07-05 .
  147. ^ "Финляндия экспортирует заправочные станции TEN-T". Декабрь 2015 г. Архивировано из оригинала 28-08-2016 . Получено 22-08-2016 .
  148. ^ "Паровое тепло: исследователи готовятся к полномасштабной водородной установке" (пресс-релиз). Science Daily . 2008-09-18. Архивировано из оригинала 2008-09-21 . Получено 2008-09-19 .
  149. ^ "План исследований и разработок ядерного водорода" (PDF) . Министерство энергетики США . Март 2004 г. Архивировано из оригинала (PDF) 2008-05-18 . Получено 2008-05-09 .
  150. ^ 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. 
  151. ^ Уильям Айерс, патент США 4,466,869 Фотолитическое производство водорода
  152. ^ 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.
  153. ^ ab Navarro, RM; Del Valle, F.; Villoria de la Mano, JA; Álvarez-Galván, MC; Fierro, JLG (2009). "Фотокаталитическое расщепление воды под видимым светом". Advances in Chemical Engineering - Photocatalytic Technologies . Vol. 36. pp. 111–143. doi :10.1016/S0065-2377(09)00404-9. ISBN 978-0-12-374763-1.
  154. ^ Нанн, Томас; Ибрагим, Саад К.; Вой, Пей-Мэн; Сюй, Шу; Циглер, Ян; Пикетт, Кристофер Дж. (22 февраля 2010 г.). «Расщепление воды видимым светом: нанофотокатод для производства водорода». Angewandte Chemie International Edition . 49 (9): 1574–1577. doi : 10.1002/anie.200906262 . PMID  20140925.
  155. ^ Ямамура, Тецуши (2 августа 2015 г.). «Panasonic приближается к самодостаточности в домашнем энергоснабжении с помощью топливных элементов». Asahi Shimbun . Архивировано из оригинала 7 августа 2015 г. Получено 2015-08-02 .
  156. ^ "DLR Portal – Ученые DLR достигли солнечного производства водорода на пилотной установке мощностью 100 киловатт". Dlr.de. 2008-11-25. Архивировано из оригинала 2013-06-22 . Получено 2009-09-19 .
  157. ^ "353 Термохимические циклы" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2009-02-05 . Получено 2010-07-05 .
  158. ^ База данных автоматизированной оценки термохимического цикла UNLV (общедоступная) [ постоянная неработающая ссылка ]
  159. ^ "Разработка солнечной термохимической выработки водорода из воды" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2007-04-17 . Получено 2010-07-05 .
  160. ^ "Bellona-HydrogenReport". Interstatetraveler.us. Архивировано из оригинала 2016-06-03 . Получено 2010-07-05 .
  161. ^ https://www.hfpeurope.org/infotools/energyinfos__e/hydrogen/main03.html [ постоянная мертвая ссылка ]
  162. ^ Prinzhofer, Alain; Tahara Cissé, Cheick Sidy; Diallo, Aliou Boubacar (октябрь 2018 г.). «Открытие большого скопления природного водорода в Буракебугу (Мали)». Международный журнал водородной энергетики . 43 (42): 19315–19326. Bibcode : 2018IJHE...4319315P. doi : 10.1016/j.ijhydene.2018.08.193. S2CID  105839304.
  163. ^ Ларин, Николай; Згонник, Вячеслав; Родина, Светлана; Девиль, Эрик; Принцхофер, Ален; Ларин, Владимир Н. (сентябрь 2015 г.). «Естественная просачивание молекулярного водорода, связанное с поверхностными округлыми впадинами на Европейском кратоне в России». Natural Resources Research . 24 (3): 369–383. Bibcode : 2015NRR....24..369L. doi : 10.1007/s11053-014-9257-5. S2CID  128762620.
  164. ^ Гоше, Эрик С. (1 февраля 2020 г.). «Новые перспективы в промышленной разведке природного водорода». Элементы . 16 (1): 8–9. Bibcode : 2020Eleme..16....8G. doi : 10.2138/gselements.16.1.8 .
  165. ^ Truche, Laurent; Bazarkina, Elena F. (2019). «Природный водород — топливо 21 века». E3S Web of Conferences . 98 : 03006. Bibcode : 2019E3SWC..9803006T. doi : 10.1051/e3sconf/20199803006 .
  166. ^ «Потенциал геологического водорода для энергетики следующего поколения | Геологическая служба США».
  167. ^ "Резюме – Глобальный обзор водорода 2023 – Анализ". МЭА . Получено 2024-05-13 .
  168. ^ Хесслер, Уве (6 декабря 2020 г.). «Первый элемент в периодической таблице: почему столько шума вокруг водорода?». dw.com . Deutsche Welle.
  169. ^ «Air Products построит крупнейший в Европе завод по производству голубого водорода и укрепит долгосрочное соглашение», пресс-релиз Air Products , 6 ноября 2023 г. Получено 14 ноября 2023 г.
  170. ^ Роберт В. Ховарт; Марк З. Якобсон (12 августа 2021 г.). «Насколько зелен синий водород?». Энергетическая наука и инженерия . doi :10.1002/ESE3.956. ISSN  2050-0505. Wikidata  Q108067259.
  171. ^ Антонини, Кристина; Трейер, Карин; Стреб, Энн; ван дер Спек, Мейндерт; Бауэр, Кристиан; Маццотти, Марко (2020). «Производство водорода из природного газа и биометана с улавливанием и хранением углерода — техно-экологический анализ». Sustainable Energy & Fuels . 4 (6): 2967–2986. doi :10.1039/D0SE00222D. hdl : 20.500.11850/422246 .
  172. ^ «Факты о низкоуглеродном водороде — европейская перспектива», ZEP, октябрь 2021 г. Подтверждено 12 декабря 2023 г.
  173. ^ "Новые горизонты для водорода" (PDF) . Обзор исследований (2). Национальная лаборатория возобновляемой энергии : 2–9. Апрель 2004 г.
  174. ^ Дворак, Фред, «Эксклюзив новостей WSJ: Зеленый водород получает импульс в США с заводом стоимостью 4 миллиарда долларов: запланированный завод, совместное предприятие Air Products и AES ...»], Wall Street Journal , 8 декабря 2022 г. Получено 14 ноября 2023 г. (требуется подписка)
  175. ^ Коллинз, Ли (25 января 2022 г.). «Впервые в мире атомная электростанция с розовым водородом подписала коммерческую сделку в Швеции | Recharge». Recharge | Последние новости о возобновляемых источниках энергии .
  176. ^ ab Collins, Leigh (19 марта 2020 г.). «Тревожный сигнал о зеленом водороде: необходимы огромные объемы ветра и солнца | Recharge». Recharge | Последние новости о возобновляемых источниках энергии . Архивировано из оригинала 4 июня 2021 г.
  177. ^ «Как энергетический кризис влияет на переход к чистому нулю?». Европейский инвестиционный банк . Получено 23.12.2022 .
  178. ^ "Водород – Топливо и Технологии". МЭА . Получено 2022-12-23 .
  179. ^ Кастельвекки, Давиде (16.11.2022). «Как водородная революция может помочь спасти планету — и как она не может». Nature . 611 (7936): 440–443. Bibcode :2022Natur.611..440C. doi :10.1038/d41586-022-03699-0. PMID  36385542. S2CID  253525130.
  180. ^ "Водород". energy.ec.europa.eu . Получено 2022-12-23 .
  181. ^ Ричи, Ханна . «Сколько людей кормят синтетические удобрения?». Наш мир в данных . Лаборатория данных о глобальных изменениях . Получено 16 сентября 2021 г.

Источники

Дальнейшее чтение