Экологическое производство водорода, или как водородное топливо вернулось в пользу

  1. Из-за прекращения использования ископаемого топлива и необходимости сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу потребность в водороде будет расти. Поэтому возникает вопрос: существуют ли безопасные способы получения этого газа для окружающей среды?

В нашей Вселенной нет более простого и распространенного элемента, чем водород. Мало того, что его конструкция является самой простой из возможных, его атомный номер равен единице, он по-прежнему составляет более 70% всей вселенной. Поэтому не следует удивляться, что благодаря своей универсальности водород интересен для нас как источник энергии.

Водород был открыт в 1671 году ирландским химиком Робертом Бойлом. Бойлу удалось получить водород путем реакции металлов и кислот. Он назвал это тогда: легковоспламеняющийся воздух. Однако, поскольку это был Генри Кавендиш, почти сто лет спустя он выделил водород как отдельное вещество и описал реакцию горения и ее продукт (воду), ему обычно приписывают это открытие.

В течение некоторого времени, хотя бурная реакция водорода и кислорода (так называемая молниеносная смесь) была известна, наука не знала практического применения этого газа. Поскольку водород легче воздуха, он использовался для наполнения воздушных шаров воздушным транспортом. Его также использовали для довольно опасных шоу, во время которых он был взорван после более раннего вдыхания водорода.

Пионер аэростата и химик Жан Франсуаза де Розье Пилатр экспериментирует с вдыханием водорода, который не токсичен. Когда в рамках эксперимента он подул на свечу, «он думал, что его зубы вылетят вместе с корнями», - как он позже написал в журнале. Он показал себя по-другому с этим трюком на вечеринках, но с длинной трубкой для безопасности.

Он показал себя по-другому с этим трюком на вечеринках, но с длинной трубкой для безопасности

де Розье Пилатр и его трюк с водородом (Википедия)

Водород использовался в 19-м и начале 20-го века довольно часто в качестве газа, наполненного воздушными шарами и дирижаблями (воздушными кораблями). Дирижабли сегодня являются забытым средством передвижения, но в 1910 - 1914 годах они, как и самолеты сегодня, фиксировали время вылета и перевозили почти 40 000 пассажиров. В 1919 году дирижабль R33 пролетел над Атлантикой после четырех дней непрерывного полета.

Хотя большие запасы гелия были обнаружены в Америке в 1920-х годах, водород по-прежнему использовался для заполнения летающих судов. Хель, как негорючий газ, был намного безопаснее, но правительство Соединенных Штатов тогда не согласилось на его продажу. Когда 6 мая 1937 года знаменитый дирижабль Гинденбурга сгорел во время полета, репутация водорода как газа, используемого для полетов, была навсегда разрушена, и его использование было прекращено.

Когда 6 мая 1937 года знаменитый дирижабль Гинденбурга сгорел во время полета, репутация водорода как газа, используемого для полетов, была навсегда разрушена, и его использование было прекращено

Польский дирижабль Леха (1926) фото: Википедия

В XXI веке водород вернулся в качестве альтернативного и экологического источника энергии для автомобильной промышленности. Его можно использовать в этой отрасли двумя способами: путем сжигания смеси с кислородом (менее частое решение) и с использованием так называемых водородный топливный элемент, который работает Петр Барыцкий объяснил это недавно , Побочным продуктом водорода в качестве пропеллента является водяной пар, который, хотя и относится к парниковым газам, таким как углекислый газ, имеет естественный механизм саморегуляции в атмосфере, то есть просто падает с дождем.

Из-за прекращения использования ископаемого топлива и необходимости сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу потребность в водороде будет расти. Поэтому возникает вопрос: существуют ли безопасные способы получения этого газа для окружающей среды?

Существует много способов получения водорода в промышленных масштабах. Наиболее распространенной по-прежнему остается обработка ископаемых газов, таких как метан, - этот метод называется паровым риформингом, и в настоящее время почти половина водорода, производимого на Земле, производится этим методом. Это самый эффективный и самый дешевый метод - к сожалению, он не очень полезен для окружающей среды: побочными продуктами паровой конверсии являются угарный газ, углекислый газ и другие парниковые газы. Например, для тонны водорода, полученного этим способом, получается от девяти до двенадцати тонн углекислого газа. Неудивительно, что другие способы получения водорода из этого все более необходимого газа также востребованы и активно применяются.

Другим, с точки зрения загрязнения, идеальным методом является электронизация воды. Поскольку вода состоит из атомов кислорода и водорода, этот метод можно разбить на эти два газа в соотношении 2: 1. Этот метод не производит вредных веществ, но его критики приводят интересный аргумент: для электролиза необходим электролиз, который обычно получают на электростанциях, работающих на ископаемом топливе. Хотя это не должно быть так, этот метод отвечает за небольшой процент водорода, производимого в мире в настоящее время. Электролиз - это технология с будущим - она ​​была успешно модифицирована таким образом, что большая часть энергии, необходимой для распределения воды, поступает от тепловой энергии, чтобы использовать солнечную энергию или сточные воды после производства тепловой энергии. Этот метод может стать ведущим и «зеленым» способом получения водорода.

Toyota Mirai - один из первых серийных автомобилей с водородным топливным элементом (фото: Wikipedia)

В области все более «зеленого» метода получения водорода гонка за лучшим решением все еще продолжается. Не так давно, потому что в конце 2014 года научная пресса сообщала о достижениях ученых из Университета Глазго, которые нашли способ улучшить электролиз, не только о том, что новый метод в 30 раз быстрее, чем ранее известный, он также более безопасный и более Вы можете использовать солнечную энергию вместе с ней.

Профессор Ли Кронин, который проводит исследования в Глазго, имеет много причин для удовлетворения и, таким образом, описывает будущее нового метода:

Потенциал для надежного производства водорода из возобновляемых источников огромен. Солнце за час дает больше энергии, чем человечество за год. Если бы мы смогли использовать его и накопить хотя бы часть этой энергии [в форме водорода - SW], мы могли бы уменьшить нашу зависимость от ископаемого топлива, что было бы важным шагом в замедлении изменения климата.

Существует также целая группа методов получения водорода, называемая термохимическими циклами. Как и некоторые методы, улучшающие электролиз, они объединяют химические реакции с использованием разных источников тепла. Известно более 200 таких термохимических циклов, которые можно использовать для разделения воды на кислород и водород. Надежда на широкое и экологически безопасное использование термохимических циклов связано с тем, что многие ученые представили свои версии циклов с использованием солнечной энергии.

Популярность топливных элементов с использованием водорода растет. Транспортные средства, использующие этот тип ячеек, безопасны для окружающей среды. Если мы добавим к этому использование одного из новых методов получения водорода без использования ископаемого топлива, мы можем предположить, что водородное топливо является хорошим выбором для человечества в экологически безопасном будущем.

источники: phys.org , водородная энергия , шик-проект , скептическая наука , википедия

© 2016 zafasne.ru