Производство водорода
Газообразный водород получают несколькими промышленными методами. Почти весь нынешний мировой запас водорода создается из ископаемого топлива. [ 1 ] [ 2 ] : 1 Большая часть водорода представляет собой серый водород, полученный путем паровой конверсии метана . В этом процессе водород производится в результате химической реакции между паром и метаном , основным компонентом природного газа. При производстве одной тонны водорода с помощью этого процесса выделяется 6,6–9,3 тонны углекислого газа. [ 3 ] Когда улавливание и хранение углерода используется для удаления значительной части этих выбросов, продукт известен как синий водород . [ 4 ]
Под зеленым водородом обычно понимают производство возобновляемой электроэнергии путем электролиза воды. [ 5 ] [ 6 ] Реже определения зеленого водорода включают водород, полученный из других источников с низким уровнем выбросов, таких как биомасса . [ 7 ] Производство зеленого водорода в настоящее время обходится дороже, чем производство серого водорода, а эффективность преобразования энергии по своей сути низка. [ 8 ] Другие методы производства водорода включают биомассы газификацию , пиролиз метана и извлечение подземного водорода . [ 9 ] [ 10 ]
По состоянию на 2023 год менее 1% специального производства водорода будет низкоуглеродным, то есть синий водород, зеленый водород и водород, производимый из биомассы. [ 11 ]
В 2020 году было произведено около 87 миллионов тонн водорода. [ 12 ] по всему миру для различных целей, таких как нефтепереработка , производство аммиака с помощью процесса Габера и производство метанола путем восстановления окиси углерода . Мировой рынок производства водорода справедливо оценивался в 155 миллиардов долларов США в 2022 году, и ожидается, что совокупный годовой темп роста составит 9,3% с 2023 по 2030 год. [ 13 ]
Обзор
[ редактировать ]Молекулярный водород обнаружен в Кольской сверхглубокой скважине . Неясно, сколько молекулярного водорода имеется в природных резервуарах, но по крайней мере одна компания [ 14 ] 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.

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, производимый электролизом воды с использованием возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца , называется зеленым водородом . [ 15 ] Когда он получается из природного газа путем пиролиза метана с нулевым выбросом парниковых газов, его называют бирюзовым водородом. [ 16 ]
Когда ископаемое топливо получается с выбросами парниковых газов , его обычно называют серым водородом . Если большая часть выбросов углекислого газа улавливается, его называют голубым водородом. [ 17 ] Водород, получаемый из угля, можно назвать коричневым или черным водородом. [ 18 ]
Классификация по способу производства
[ редактировать ]Водород часто обозначают различными цветами, чтобы указать на его происхождение (возможно, потому, что серый цвет символизирует «грязный водород»). [ 19 ] ). [ 20 ] [ 21 ] [ 10 ]
Цвет | Источник производства | Примечания | Ссылки | |
---|---|---|---|---|
Зеленый | В большинстве определений возобновляемая электроэнергия достигается за счет электролиза воды. Реже определения зеленого водорода включают водород, полученный из других источников с низким уровнем выбросов, таких как биомасса . | [ 6 ] | ||
Бирюзовый | Термическое расщепление метана | Пиролиз метана | [ 23 ] : 28 [ 24 ] : 2 | |
Синий | Углеводороды с улавливанием и хранением углерода | Требуются сети CCS | [ 23 ] : 28 | |
Серый | Ископаемые углеводороды, в основном паровая конверсия природного газа. | [ 23 ] : 28 [ 25 ] : 10 [ 24 ] : 2 | ||
Коричневый или черный | Ископаемые углеводороды: бурый (лигнит) или черный уголь. | Путем газификации угля или в подходящем реакторе [ нужны разъяснения ] | [ 26 ] : 91 | |
Красный, розовый или фиолетовый | Атомная энергетика | Термохимическое расщепление воды , электролиз воды или использование пара в риформинге природного газа. | [ 24 ] : 2 [ 19 ] | |
Желтый | Иногда понимается как солнечная фотоэлектрическая энергия. | Фотоэлектрический | [ 21 ] | |
Золотой или белый | Водород, который естественным образом встречается глубоко в земной коре. | Добывается путем добычи полезных ископаемых; также называется белым | [ 27 ] [ 28 ] |
Современные методы производства
[ редактировать ]Паровой риформинг – серый или синий
[ редактировать ]Водород в промышленности производится методом парового риформинга (SMR), при котором используется природный газ. [ 29 ] Энергетическая ценность полученного водорода составляет около 74% энергосодержания исходного топлива. [ 30 ] так как некоторая энергия теряется в виде избыточного тепла во время производства. В целом, паровой риформинг выделяет углекислый газ, парниковый газ, известный как серый водород. Если углекислый газ улавливается и хранится, образующийся водород известен как синий водород.
Паровая конверсия метана (SMR) производит водород из природного газа, главным образом метана (CH 4 ), и воды. Это самый дешевый источник промышленного водорода, обеспечивающий почти 50% мирового производства водорода. [ 31 ] Процесс заключается в нагреве газа до 700–1100 °C (1300–2000 °F) в присутствии пара над никелевым катализатором . В результате эндотермической реакции образуются окись углерода и молекулярный водород (H 2 ). [ 32 ]
В реакции конверсии вода-газ окись углерода реагирует с водяным паром с образованием дополнительных количеств H 2 . Для WGSR также требуется катализатор, обычно на основе оксида железа или других оксидов . Побочным продуктом является CO 2 . [ 32 ] В зависимости от качества сырья ( природный газ, нафта и т. д.) одна тонна произведенного водорода также будет производить от 9 до 12 тонн CO 2 , парникового газа, который может быть уловлен . [ 33 ]
В этом процессе высокотемпературный пар (H 2 O) реагирует с метаном (CH 4 ) в эндотермической реакции с образованием синтез-газа . [ 34 ]
- СН 4 + Н 2 О → СО + 3 Н 2
На втором этапе дополнительный водород генерируется в результате низкотемпературной экзотермической реакции конверсии водяного газа, проводимой при температуре около 360 ° C (680 ° F):
- СО + Н 2 О → СО 2 + Н 2
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 запуска процесса, обычно обеспечивается за счет сжигания некоторой части метана.
Из воды
[ редактировать ]Методы получения водорода без использования ископаемого топлива включают процесс расщепления воды , или расщепление молекулы воды (H 2 O) на ее компоненты — кислород и водород. Когда источник энергии для расщепления воды является возобновляемым или низкоуглеродным, производимый водород иногда называют зеленым водородом . Преобразование может быть осуществлено несколькими способами, но все методы в настоящее время считаются более дорогими, чем методы производства, основанные на ископаемом топливе.
Электролиз воды – зеленого, розового или желтого цвета.
[ редактировать ]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. [ 35 ] Однако лучшие современные процессы электролиза воды имеют эффективный электрический КПД 70-80%. [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] так что для производства 1 кг водорода ( удельная энергия которого составляет 143 МДж/кг или около 40 кВтч/кг) требуется 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 делает производство водорода посредством электролиза уже конкурентоспособным по стоимости во многих регионах, как отметил Nel Hydrogen. [ 39 ] и другие, включая статью МЭА [ 40 ] изучение условий, которые могут привести к конкурентному преимуществу электролиза.
Небольшая часть (2% в 2019 г.) [ 41 ] ) производится электролизом с использованием электричества и воды, потребляя примерно от 50 до 55 киловатт-часов электроэнергии на килограмм произведенного водорода. [ 42 ]

Электролиз воды использует электричество для разделения воды на водород и кислород. По состоянию на 2020 год менее 0,1% производства водорода приходится на электролиз воды. [ 43 ] Эффективность электролиза воды составляет 70–80% (потери на конверсию 20–30%). [ 44 ] [ 45 ] в то время как паровая конверсия природного газа имеет термический КПД от 70 до 85%. [ 46 ] Ожидается, что электрический КПД электролиза достигнет 82–86%. [ 47 ] до 2030 года, сохраняя при этом долговечность, поскольку прогресс в этой области продолжается быстрыми темпами. [ 48 ]
Электролиз воды может работать при температуре 50–80 ° C (120–180 ° F), а для паровой конверсии метана требуются температуры 700–1100 ° C (1 300–2 000 ° F). [ 49 ] Разница между этими двумя методами заключается в используемой первичной энергии; либо электричество (для электролиза), либо природный газ (для паровой конверсии метана). Из-за использования воды, легкодоступного ресурса, электролиза и подобных методов расщепления воды, они привлекли интерес научного сообщества. С целью снижения стоимости производства водорода были выбраны возобновляемые источники энергии, позволяющие осуществлять электролиз. [ 50 ]
Существует три основных типа электролизеров : твердооксидные электролизеры (SOEC), мембранные ячейки с полимерным электролитом (PEM) и щелочные электролизеры (AEC). [ 51 ] Традиционно щелочные электролизеры дешевле с точки зрения инвестиций (в них обычно используются никелевые катализаторы), но менее эффективны; Электролизеры PEM, наоборот, более дороги (в них обычно используются дорогие катализаторы из металлов платиновой группы ), но они более эффективны и могут работать при более высоких плотностях тока и, следовательно, могут быть дешевле, если производство водорода достаточно велико. [ 52 ]
SOEC работают при высоких температурах, обычно около 800 ° C (1500 ° F). При таких высоких температурах значительное количество необходимой энергии может быть получено в виде тепловой энергии (тепла), и поэтому это называется высокотемпературным электролизом . Тепловая энергия может быть получена из ряда различных источников, включая отходы промышленного тепла, атомные электростанции или концентрированные солнечные тепловые электростанции . Это потенциально может снизить общую стоимость производимого водорода за счет уменьшения количества электрической энергии, необходимой для электролиза. [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]
Электролизеры PEM обычно работают при температуре ниже 100 ° C (212 ° F). [ 53 ] Преимущество этих элементов состоит в том, что они сравнительно просты и могут быть рассчитаны на широко варьирующееся входное напряжение , что делает их идеальными для использования с возобновляемыми источниками энергии, такими как фотоэлектрические солнечные панели . [ 57 ] AEC оптимально работают при высоких концентрациях электролита (KOH или карбоната калия ) и при высоких температурах, часто около 200 ° C (392 ° F).
Промышленное производство и эффективность
[ редактировать ]КПД современных генераторов водорода измеряется энергией, потребляемой на стандартный объем водорода (МДж/м2) . 3 ), предполагая стандартную температуру и давление H 2 . Чем меньше энергии потребляет генератор, тем выше будет его эффективность; электролизер со 100% эффективностью будет потреблять 39,4 киловатт-часа на килограмм (142 МДж/кг) водорода, [ 58 ] 12749 джоулей на литр (12,75 МДж/м 3 ). В практическом электролизе обычно используется вращающийся электролизер, где центробежная сила помогает отделить пузырьки газа от воды. [ 59 ] 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. [ 60 ]
Обычный щелочной электролиз имеет эффективность около 70%, [ 61 ] однако доступны усовершенствованные электролизеры щелочной воды с эффективностью до 82%. [ 62 ] С учетом использования более высокой теплотворной способности (поскольку неэффективность за счет тепла можно перенаправить обратно в систему для создания пара, необходимого для катализатора), средний рабочий КПД электролиза PEM составляет около 80% или 82% при использовании самой современной щелочной системы. электролизеры. [ 63 ]
Ожидается, что эффективность PEM увеличится примерно до 86%. [ 64 ] до 2030 г. Теоретический КПД электролизеров PEM прогнозируется до 94%. [ 65 ]

По состоянию на 2020 год стоимость водорода путем электролиза составляет около 3–8 долларов за кг. [ 66 ] Учитывая промышленное производство водорода и использование лучших на сегодняшний день процессов электролиза воды (ПЭМ или щелочной электролиз), эффективный электрический КПД которых составляет 70–82%, [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] Для производства 1 кг водорода ( удельная энергия которого составляет 143 МДж/кг или около 40 кВтч/кг) требуется 50–55 кВтч электроэнергии. При стоимости электроэнергии $0,06/кВтч, как указано в целевых показателях Министерства энергетики по производству водорода на 2015 год, [ 70 ] стоимость водорода составляет 3 доллара за кг.
Целевая цена Министерства энергетики США на водород в 2020 году составляет 2,30 доллара за кг, что предполагает стоимость электроэнергии в размере 0,037 доллара за киловатт-час, что вполне достижимо, учитывая недавние тендеры PPA по ветровой и солнечной энергии во многих регионах. [ 71 ] Отчет IRENA.ORG представляет собой обширный фактический отчет о современном промышленном производстве водорода, потребление которого от 53 до 70 кВтч на кг может снизиться примерно до 45 кВтч/кг ·ч.
2 . [ 72 ] Термодинамическая энергия, необходимая для получения водорода при электролизе, составляет 33 кВтч/кг, что выше, чем при паровом риформинге с улавливанием углерода, и выше, чем при пиролизе метана.
Одним из преимуществ электролиза перед водородом при паровой конверсии метана (SMR) является то, что водород можно производить на месте, а это означает, что можно избежать дорогостоящего процесса доставки грузовиком или трубопроводом.
Химически вспомогательный электролиз
[ редактировать ]Помимо снижения напряжения, необходимого для электролиза, за счет повышения температуры электролизера, также можно электрохимически потреблять кислород, образующийся в электролизере, путем введения топлива (например, углерода/угля, [ 73 ] метанол , [ 74 ] [ 75 ] этанол , [ 76 ] муравьиная кислота , [ 77 ] глицерин, [ 77 ] и т. д.) в кислородную сторону реактора. Это снижает требуемую электрическую энергию и потенциально может снизить стоимость водорода до менее чем 40–60%, при этом оставшаяся энергия будет обеспечиваться таким образом. [ 78 ]
Электролиз воды с углеродом/углеводородом (CAWE) может предложить менее энергоемкий и более чистый метод использования химической энергии в различных источниках углерода, таких как угли с низким и высоким содержанием серы, биомасса, спирты и метан (природный газ). , где чистый CO 2 можно легко изолировать без необходимости разделения. [ 79 ] [ 80 ]
Водород из биомассы – зеленый
[ редактировать ]Биомасса преобразуется в синтез-газ путем газификации, а синтез-газ дополнительно преобразуется в водород посредством реакции конверсии вода-газ (WGSR). [ 81 ]
Водород как побочный продукт других химических процессов
[ редактировать ]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. Данное подразделение работает с конца 2011 года. [ 82 ] Избыток водорода часто контролируют с помощью анализа водородного пинча .
Газ, вырабатываемый в коксовых печах при производстве стали, аналогичен синтез-газу с содержанием водорода 60% по объему. [ 83 ] Водород можно экономично извлечь из коксового газа. [ 84 ]
Другие методы использования ископаемого топлива
[ редактировать ]Частичное окисление
[ редактировать ]Производство водорода из природного газа и более тяжелых углеводородов достигается путем частичного окисления. Топливно-воздушная или топливно-кислородная смесь частично сгорает , в результате чего образуется синтез-газ, богатый водородом и окисью углерода. Затем из монооксида углерода (и воды) в результате реакции конверсии вода-газ получается больше водорода и диоксида углерода. [ 32 ] Углекислый газ можно подавать совместно, чтобы снизить соотношение водорода и монооксида углерода.
Реакция частичного окисления происходит, когда субстехиометрическая топливно-воздушная смесь или топливно-кислородная смесь частично сгорает в риформере или реакторе частичного окисления. Различают термическое частичное окисление (TPOX) и каталитическое частичное окисление (CPOX). Химическая реакция принимает общий вид:
- 2 C n H м + n O 2 → 2 n CO + m H 2
Идеальные примеры печного топлива и угля, предполагая 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
[ редактировать ]Процесс Квэрнера или процесс Квэрнера сажи и водорода (CB&H) [ 85 ] — метод плазменного пиролиза , разработанный в 1980-х годах одноименной норвежской компанией для получения 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 . [ 86 ] CO 2 при этом не образуется.
Вариант этого процесса был представлен в 2009 году с использованием технологии плазменно-дуговой утилизации отходов для производства водорода, тепла и углерода из метана и природного газа в плазменном конвертере . [ 87 ]
Уголь
[ редактировать ]Для производства водорода из угля его газификация применяется . В процессе газификации угля используется пар и кислород для разрыва молекулярных связей в угле и образования газообразной смеси водорода и окиси углерода. [ 50 ] Углекислый газ и загрязняющие вещества легче удалить из газа, полученного при газификации угля, чем при его сжигании. [ 88 ] [ 89 ] Другим методом переработки является низкотемпературная и высокотемпературная карбонизация угля . [ 90 ]
Коксовый газ, полученный в результате пиролиза (бескислородного нагрева) угля, содержит около 60% водорода, остальное составляют метан, окись 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
[ редактировать ]Нефтяной кокс также можно превращать в синтез-газ, богатый водородом, путем газификации угля. Произведенный синтез-газ состоит в основном из водорода, монооксида углерода и H 2 S из серы в коксовом сырье. Газификация – это вариант получения водорода практически из любого источника углерода. [ 91 ]
Истощенные нефтяные скважины
[ редактировать ]Закачивание соответствующих микробов в истощенные нефтяные скважины позволяет им извлекать водород из оставшейся неизвлекаемой нефти. Поскольку единственным исходным материалом являются микробы, производственные затраты низкие. Этот метод также производит концентрированный CO.
2 , которые в принципе можно было бы захватить. [ 92 ]
Радиолиз
[ редактировать ]Ядерная радиация может разрушать водные связи посредством радиолиза . [ 93 ] [ 94 ] На в золотом руднике Мпоненг Южной Африке исследователи обнаружили бактерии в естественной зоне с высоким уровнем радиации. Бактериальное сообщество, в котором доминировал новый филотип Desulfotomaculum водородом , , питалось преимущественно вырабатываемым радиоактивным путем . [ 95 ]
Термолиз
[ редактировать ]Вода самопроизвольно 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. [ 96 ]
Пиролиз на биомассе
[ редактировать ]Пиролиз можно разделить на различные типы в зависимости от температуры пиролиза, а именно: низкотемпературный медленный пиролиз, среднетемпературный быстрый пиролиз и высокотемпературный флэш-пиролиз. [ 97 ] Источником энергии в основном является солнечная энергия, с помощью фотосинтезирующих микроорганизмов разлагающих воду или биомассу с получением водорода. Однако этот процесс имеет относительно низкие выходы водорода и высокие эксплуатационные расходы. Это неприемлемый метод для промышленности.
Ядерный термолиз
[ редактировать ]Высокотемпературный газоохлаждаемый реактор (ВТГР) является одним из наиболее многообещающих CO 2 ядерных методов производства водорода путем расщепления воды в больших масштабах, не использующих . В этом методе в качестве основных процессов ядерного производства водорода выбраны йод-серный (ИС) термохимический цикл расщепления воды и высокотемпературный паровой электролиз (ВТСЕ). Цикл SI следует за тремя химическими реакциями: [ 98 ]
Реакция Бунзена: I 2 +SO 2 +2H 2 O=H 2 SO 4 +2HI.
Разложение HI: 2HI=H 2 +I 2
серной кислоты Разложение : H 2 SO 4 =SO 2 +1/2O 2 +H 2 O
Скорость производства водорода в ВТГР с ИС-циклом составляет около 0,68 кг/с, а капитальные затраты на строительство энергоблока составляют 100 млн долларов.
Термохимический цикл
[ редактировать ]Термохимические циклы сочетают исключительно источники тепла ( термо ) с химическими реакциями расщепления воды на водород и кислород . [ 99 ] Термин «цикл» используется потому, что, помимо воды, водорода и кислорода, химические соединения, используемые в этих процессах, постоянно перерабатываются. Если в качестве исходного сырья частично используется электричество, результирующий термохимический цикл определяется как гибридный .
Серно -йодный цикл (цикл СИ) представляет собой термохимический циклический процесс, в ходе которого из воды образуется водород с эффективностью около 50%. Сера и йод, используемые в процессе, восстанавливаются и используются повторно, а не потребляются в процессе. Цикл может быть выполнен с использованием любого источника очень высоких температур, примерно 950 ° C, например, с помощью концентрирующих солнечных энергетических систем (CSP), и считается, что он хорошо подходит для производства водорода с помощью высокотемпературных ядерных реакторов . [ 100 ] и как таковой он изучается в высокотемпературном инженерном испытательном реакторе в Японии. [ 101 ] [ 102 ] [ 103 ] [ 104 ] Существуют и другие гибридные циклы, в которых используются как высокие температуры, так и некоторое количество электричества, такие как цикл Медь-хлор . Он классифицируется как гибридный термохимический цикл используется электрохимическая , поскольку на одной из стадий реакции реакция, он работает при 530 ° C и имеет КПД 43 процента. [ 105 ]
Ферросилициевый метод
[ редактировать ]Ферросилиций используется военными для быстрого производства водорода для воздушных шаров . В химической реакции используются гидроксид натрия , ферросилиций и вода. Генератор достаточно мал, чтобы поместиться в грузовик, и требует лишь небольшого количества электроэнергии, материалы стабильны и негорючи, и они не выделяют водород до тех пор, пока их не смешают. [ 106 ] Этот метод использовался со времен Первой мировой войны . Тяжелый стальной сосуд под давлением наполняют гидроксидом натрия и ферросилицием, закрывают и добавляют контролируемое количество воды; растворение гидроксида нагревает смесь примерно до 93°С и запускает реакцию; силикат натрия , водород и пар. производятся [ 107 ]
Фотобиологическое расщепление воды
[ редактировать ]
Биологический водород можно производить в из водорослей биореакторе . [ 108 ] В конце 1990-х годов было обнаружено, что если лишить водоросли серы, они перейдут от производства кислорода , то есть нормального фотосинтеза , к производству водорода. Кажется, что производство теперь экономически целесообразно, если преодолеть барьер энергоэффективности (преобразование солнечного света в водород) в 7–10 процентов. [ 109 ] со скоростью продукции водорода 10–12 мл на литр культуры в час. [ 110 ]
Фотокаталитическое расщепление воды
[ редактировать ]Преобразование солнечной энергии в водород посредством процесса расщепления воды является одним из наиболее интересных способов создания экологически чистых и возобновляемых энергетических систем. Однако, если этому процессу способствуют фотокатализаторы, суспендированные непосредственно в воде, вместо использования фотоэлектрической и электролитической системы, реакция происходит всего за один этап, и ее можно сделать более эффективной. [ 111 ] [ 112 ] [ 113 ] Однако существующие системы имеют низкую производительность для коммерческого внедрения. [ 114 ] [ 115 ]
Биоводородные маршруты
[ редактировать ]Потоки биомассы и отходов в принципе могут быть преобразованы в биоводород биомассы с помощью газификации , парового риформинга или биологической конверсии, такой как биокаталитический электролиз. [ 78 ] или ферментативное производство водорода. [ 116 ]
Среди методов производства водорода биологические маршруты потенциально менее энергоемки. Кроме того, для производства водорода биохимическими или термохимическими путями можно использовать широкий спектр отходов и малоценных материалов, таких как сельскохозяйственная биомасса в качестве возобновляемых источников. [ 81 ] Тем не менее, в настоящее время водород производят в основном из ископаемого топлива, в частности, природного газа, который является невозобновляемым источником. Водород является не только самым чистым топливом, но и широко используется в ряде отраслей промышленности, особенно в сфере производства удобрений, нефтехимической и пищевой. [ 117 ]
Биохимические пути получения водорода подразделяются на процессы темной и фотоферментации. При темном брожении углеводы превращаются в водород ферментативными микроорганизмами, включая строгие анаэробы и факультативные анаэробы. Теоретический максимум может быть получен в размере 4 моль H 2 /моль глюкозы. [ нужна ссылка ] Сахара превращаются в летучие жирные кислоты (ЛЖК) и спирты в качестве побочных продуктов этого процесса. Фотоферментативные бактерии способны генерировать водород из ЛЖК. Следовательно, метаболиты, образующиеся при темной ферментации, могут быть использованы в качестве сырья при фотоферментации для повышения общего выхода водорода. [ 117 ]
Ферментативное производство водорода
[ редактировать ]Ферментативное производство водорода преобразует органические субстраты в водород. Разнообразная группа бактерий способствует этой трансформации. Фотоферментация отличается от темной ферментации тем, что протекает только в присутствии света . Например, фотоферментация с использованием Rhodobacter sphaeroides SH2C может использоваться для превращения некоторых жирных кислот в водород. [ 118 ]
Ферментативное производство водорода может осуществляться с использованием прямого биофотолиза зелеными водорослями, непрямого биофотолиза цианобактериями, фотоферментации анаэробными фотосинтезирующими бактериями и темновой ферментации анаэробными ферментативными бактериями. Например, об исследованиях по производству водорода с использованием H. salinarium , анаэробных фотосинтезирующих бактерий, соединенных с донором гидрогеназы, таким как E. coli . в литературе сообщается [ 119 ] Enterobacter aerogenes — еще один производитель водорода. [ 120 ]
Ферментативное получение водорода
[ редактировать ]Для получения водорода из сахаров были разработаны различные ферментативные пути. [ 121 ]
Биокаталитический электролиз
[ редактировать ]
Помимо темной ферментации, еще одной возможностью является электрогидрогенез (электролиз с использованием микробов). Используя микробные топливные элементы , сточные воды или растения можно использовать для выработки электроэнергии. Биокаталитический электролиз не следует путать с биологическим производством водорода , поскольку в последнем используются только водоросли, а во втором водоросли сами производят водород мгновенно, тогда как при биокаталитическом электролизе это происходит после прохождения через микробный топливный элемент и различные водные растения. [ 122 ] можно использовать. К ним относятся тростниковая трава , кордграсс, рис, помидоры, люпин и водоросли. [ 123 ]

Порошок наногальванического алюминиевого сплава
[ редактировать ]Порошок алюминиевого сплава реагирует с водой с образованием газообразного водорода при контакте с водой. Сообщается, что он генерирует водород со 100 процентами теоретического выхода. [ 124 ] [ 125 ] Экономически эффективные пути производства алюминиевого сплава остаются неуловимыми.
CC-HOD
[ редактировать ]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
[ редактировать ]
Водород также естественным образом присутствует под землей. Этот природный водород , также называемый белым водородом или золотым водородом, можно добывать из скважин таким же образом, как ископаемое топливо, такое как нефть и природный газ. [ 126 ] [ 127 ] [ 10 ]
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 извлечения водорода. [ 128 ]
Экспериментальные методы производства
[ редактировать ]Пиролиз метана – бирюзовый
[ редактировать ]
Пиролиз метана (природного газа) с одностадийным процессом [ 129 ] барботирование метана через расплавленный металлический катализатор — это подход к производству водорода без парниковых газов, который был продемонстрирован в лабораторных условиях в 2017 году и сейчас тестируется в более крупных масштабах. [ 130 ] [ 131 ] Процесс ведется при высоких температурах (1065 °С). [ 132 ] [ 133 ] [ 134 ] [ 135 ] Для производства 1 кг водорода требуется около 18 кВтч электроэнергии для технологического тепла. [ 136 ] Пиролиз метана можно выразить следующим уравнением реакции. [ 137 ]
- СН
4 (г) → С(т) + 2 Н
2 (г) ΔH° = 74,8 кДж/моль
Твердый углерод промышленного качества может быть продан как сырье для производства или выброшен на свалку.
По состоянию на 2023 год технологии пиролиза метана находятся на ранних стадиях разработки. Перед коммерциализацией им предстоит преодолеть множество препятствий. [ 138 ]
Биологическое производство
[ редактировать ]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. [ 139 ] Электрогидрогенез используется в микробных топливных элементах , где водород производится из органических веществ (например, из сточных вод или твердых веществ). [ 140 ] ) при подаче напряжения 0,2–0,8 В.
Биологический водород можно производить в из водорослей биореакторе . В конце 1990-х годов было обнаружено, что если лишить водоросли серы, они перейдут от производства кислорода , то есть нормального фотосинтеза , к производству водорода. [ 141 ]
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). [ 142 ]
Биокаталитический электролиз
[ редактировать ]Помимо обычного электролиза, еще одной возможностью является электролиз с использованием микробов. различные водные растения . Архивировано 17 мая 2010 г. на Wayback Machine При биокаталитическом электролизе водород генерируется после прохождения через микробный топливный элемент, и можно использовать . К ним относятся тростниковая трава , кордграсс, рис, помидоры, люпин и водоросли. [ 143 ]
Электролиз высокого давления
[ редактировать ]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 ). [ 144 ] За счет повышения давления водорода в электролизере посредством процесса, известного как химическое сжатие, необходимость во внешнем компрессоре водорода . устраняется [ 145 ] средний расход энергии на внутреннее сжатие составляет около 3%. [ 146 ] Крупнейшая в Европе (1 400 000 кг/год, электролиз воды под высоким давлением, щелочная технология) установка по производству водорода работает в Кокколе, Финляндия. [ 147 ]
Высокотемпературный электролиз
[ редактировать ]Водород можно получать из энергии, подаваемой в виде тепла и электричества посредством высокотемпературного электролиза (ВТЭ). Поскольку часть энергии в HTE поставляется в виде тепла, меньшую часть энергии необходимо дважды преобразовать из тепла в электричество, а затем в водород. Следовательно, для производства водорода требуется потенциально меньше энергии. Ядерное тепло можно использовать 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. В лаборатории был продемонстрирован высокотемпературный электролиз при 108 МДж (тепловой) 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
[ редактировать ]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 . [ 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, которое теперь называют «искусственным листом» или «беспроводным солнечным расщеплением воды», с помощью недорогого тонкопленочного многопереходного листа из аморфного кремния, погруженного непосредственно в воду. [ 152 ] [ 153 ]
Водород выделялся на передней поверхности аморфного кремния, украшенной различными катализаторами, а кислород выделялся на задней металлической подложке. Мембрана Nafion 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. продолжаются исследования по разработке технологии высокоэффективных многопереходных элементов В университетах и фотоэлектрической промышленности . Если этому процессу способствуют фотокатализаторы, суспендированные непосредственно в воде, вместо использования фотоэлектрической и электролитической систем, реакция происходит всего за один этап, что может повысить эффективность. [ 152 ] [ 153 ]
Фотоэлектрокаталитическое производство
[ редактировать ]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%. [ 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 образованием газообразного водорода. [ 155 ] Компания планирует добиться коммерческого применения «как можно раньше», не раньше 2020 года.
Концентрация солнечной тепловой энергии
[ редактировать ]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 путем увеличения количества доступных реакторных блоков и подключения станции к гелиостатным полям (полям зеркал, следящих за солнцем) подходящего размера. [ 156 ]
Термохимическое производство
[ редактировать ]Их более 352 [ 157 ] термохимические циклы, которые можно использовать для расщепления воды , [ 158 ] около дюжины таких циклов, таких как цикл оксида железа , цикл оксида церия (IV)-оксида церия (III) , цикл цинк-цинк-оксид , цикл сера-йод , цикл медь-хлор и гибридный цикл серы , алюминий-алюминий-оксид. цикл , находятся в стадии исследования и на стадии испытаний для производства водорода и кислорода из воды и тепла без использования электричества. [ 159 ] Эти процессы могут быть более эффективными, чем высокотемпературный электролиз, эффективность которого обычно находится в диапазоне 35–49% 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.
Процесс шлифования
[ редактировать ]Процесс Квэрнера или процесс Квэрнера сажи и водорода (CB&H) [ 160 ] метод, разработанный в 1980-х годах одноименной для норвежской компанией производства водорода из углеводородов ( CnHm — ) , 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. [ 161 ]
Добыча природного водорода – Белый водород
[ редактировать ]По состоянию на 2019 год [update]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. [ 162 ] В последние годы было сделано больше открытий природного водорода в континентальных, береговых геологических средах. [ 163 ] и открыть путь к новой области природного или самородного водорода, поддерживая по переходу к энергетике . усилия [ 164 ] [ 165 ]

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. [ 166 ]
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]Большая часть водорода производится из ископаемого топлива , что приводит к выбросам углекислого газа . [ 167 ] Водород, производимый 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 ] По оценкам, выбросы парникового газа в восходящих и средних районах США голубого водорода на 20 % больше, чем при сжигании газа или угля для получения тепла, и на 60 % больше по сравнению со сжиганием дизельного топлива для получения тепла, если принять во внимание темпы утечки метана и производство пара с помощью пара. установки риформинга метана (SMR), модернизированные с улавливанием углекислого газа. [ 170 ]
Использование автотермических риформеров (ATR) со встроенным улавливанием углекислого газа обеспечивает более высокие скорости 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 ] По оценкам, применение технологии ATR со встроенным улавливанием углекислого газа в Европе имеет меньший выброс парниковых газов, чем сжигание природного газа, например, для проекта H21 с зарегистрированным сокращением на 68% из-за снижения выбросов углекислого газа в совокупный природный газ. с более подходящим типом реактора для улавливания углекислого газа. [ 172 ]
Водород, получаемый из возобновляемых источников энергии , часто называют « зеленым водородом» . Утверждается, что практичными являются два способа производства водорода из возобновляемых источников энергии. Один из них — использование энергии в газе , при котором электроэнергия используется для производства водорода в результате электролиза воды , а другой — использование свалочного газа для производства водорода в паровом риформере. Водородное топливо, производимое с помощью возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра или солнца, является возобновляемым топливом . [ 173 ] [ 174 ] Водород, получаемый из ядерной энергии посредством электролиза, иногда рассматривается как разновидность зеленого водорода , но его также можно назвать розовым водородом . заключила В январе 2022 года Атомная электростанция Оскарсхамн соглашение о поставках коммерческого розового водорода порядка килограммов в день. [ 175 ]
По состоянию на 2020 год [update]оценочная себестоимость производства серого и голубого водорода составляет $1–1,80/кг, [ 176 ] и 2,50–6,80 долларов за зеленый водород. [ 176 ]
По состоянию на 2022 год во всем мире с использованием ископаемого топлива, в основном природного газа, будет производиться 94 миллиона тонн серого водорода, и поэтому он станет значительным источником выбросов парниковых газов. [ 177 ] [ 178 ] [ 179 ] [ 180 ]
Использование водорода
[ редактировать ]Водород используется для переработки тяжелых нефтяных фракций в более легкие путем гидрокрекинга . Он также используется в других процессах, включая процесс ароматизации , гидродесульфурацию и производство аммиака с помощью процесса Габера , основного промышленного метода производства синтетических азотных удобрений, используемых для выращивания 47 процентов продуктов питания во всем мире. [ 181 ]
Водород может использоваться в топливных элементах для местного производства электроэнергии или, возможно, в качестве транспортного топлива.
Водород получают как побочный продукт производства промышленного хлора методом электролиза. Хотя водород требует дорогостоящих технологий, его можно охладить, сжать и очистить для использования в других процессах на месте или продать потребителю по трубопроводу, в баллонах или грузовиках. Открытие и разработка менее дорогих методов производства массового водорода имеет важное значение для создания водородной экономики . [ 116 ]
См. также
[ редактировать ]
- Производство аммиака
- Искусственный фотосинтез
- Биоводород
- Анализатор водорода
- Водородный компрессор
- Водородная экономика § Цветовые коды [ сломанный якорь ]
- Водородное охрупчивание
- Испытание на утечку водорода
- Трубопроводный транспорт водорода
- Очиститель водорода
- Водородная безопасность
- Датчик водорода
- Хранение водорода
- Водородная станция
- Водородный бак
- Водородные резервуары
- Водородные технологии
- Водородный клапан
- Промышленный газ
- Жидкий водород
- Атомная станция следующего поколения (частично для производства водорода)
- Hy4Heat
- Лейн производитель водорода
- Процесс Линде – Франка – Каро
- Подземное хранилище водорода
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рид, Стэнли; Юинг, Джек (13 июля 2021 г.). «Водород — один из ответов на изменение климата. Получить его — трудная часть» . Нью-Йорк Таймс .
- ^ Розенов, январь (27 сентября 2022 г.). «Является ли отопление домов водородом несбыточной мечтой? Обзор фактических данных» . Джоуль . 6 (10): 2225–2228. Бибкод : 2022Джоуль...6.2225R . дои : 10.1016/j.joule.2022.08.015 . S2CID 252584593 . Статья в прессе.
- ^ Бонёр, Майк; Вандевалле, Лориен А.; Марин, Гай Б.; Ван Гим, Кевин М. (март 2021 г.). «Мечта или реальность? Электрификация химических производств» . Журнал КЭП . Американский институт инженеров-химиков . Архивировано из оригинала 17 июля 2021 года . Проверено 6 июля 2021 г.
- ^ Гриффитс, Стив; Совакул, Бенджамин К.; Ким, Джинсу; Базилиан, Морган; Уратани, Жоао М. (октябрь 2021 г.). «Промышленная декарбонизация с помощью водорода: критический и систематический обзор событий, социотехнических систем и вариантов политики» . Энергетические исследования и социальные науки . 80 : 102208. Бибкод : 2021ERSS...8002208G . дои : 10.1016/j.erss.2021.102208 .
- ^ Скуадрито, Гаэтано; Мэй, Гаэтано; Никита, Агатино (ноябрь 2023 г.). «Зеленая водородная революция» . Возобновляемая энергия . 216 : 119041. Бибкод : 2023REne..21619041S . doi : 10.1016/j.renene.2023.119041 .
- ^ Jump up to: а б Дайн, Джейсон (29 июня 2020 г.). «Итак, что же такое зеленый водород?» . Гринтехмедиа . Архивировано из оригинала 23 марта 2022 г. Проверено 11 февраля 2022 г.
- ^ Скуадрито, Гаэтано; Мэй, Гаэтано; Никита, Агатино (ноябрь 2023 г.). «Зеленая водородная революция» . Возобновляемая энергия . 216 : 119041. Бибкод : 2023REne..21619041S . doi : 10.1016/j.renene.2023.119041 .
- ^ Эванс, Саймон; Габбатисс, Джош (30 ноября 2020 г.). «Углубленные вопросы и ответы: нужен ли миру водород для решения проблемы изменения климата?» . Карбоновое резюме . Архивировано из оригинала 1 декабря 2020 года . Проверено 1 декабря 2020 г.
- ^ «Природный водород: потенциальный источник чистой энергии под нашими ногами» . Йель E360 . Проверено 23 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с Хасанпуриузбанд, Алиакбар; Уилкинсон, Марк; Хазелдин, Р. Стюарт (2024). «Будущее водородной энергетики – собирательство или сельское хозяйство?» . Обзоры химического общества . 53 (5): 2258–2263. дои : 10.1039/D3CS00723E . hdl : 20.500.11820/b23e204c-744e-44f6-8cf5-b6761775260d . ПМИД 38323342 .
- ^ «Водород» . МЭА . 10 июля 2023. Раздел «Энергетика» . Проверено 21 сентября 2023 г.
- ^ Коллинз, Ли (18 мая 2021 г.). «К 2050 году мир с нулевым уровнем выбросов «потребует 306 миллионов тонн зеленого водорода в год»: МЭА | Перезарядка» . Пополнить | Последние новости возобновляемой энергетики . Архивировано из оригинала 21 мая 2021 г.
- ^ «Отчет о размере мирового рынка производства водорода, 2030 г.» .
- ^ ООО «Энергия природного водорода» . Архивировано из оригинала 25 октября 2020 г. Проверено 29 сентября 2020 г.
- ^ «Определение зеленого водорода» (PDF) . Партнерство чистой энергии . Проверено 6 сентября 2014 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ 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 .
- ^ 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 ) - ^ «Буриный уголь – трамплин для водородной экономики | ECT» . Архивировано из оригинала 08 апреля 2019 г. Проверено 3 июня 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «Может ли жизнеспособная промышленность возникнуть в результате водородной встряски?» . Экономист . Проверено 26 сентября 2023 г.
- ^ «Объяснение цвета водорода» . Сенсоник . Проверено 22 ноября 2023 г.
- ^ Jump up to: а б национальная сеть. «Цветовой спектр водорода» . Национальная сетевая группа . Лондон, Великобритания . Проверено 29 сентября 2022 г.
- ^ «Каков потенциал природного водорода?» . Энергетический обозреватель . Проверено 03 июля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с 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.
- ^ Jump up to: а б с Ван де Грааф, Тийс; Сухопутный, Индра; Схолтен, Дэниел; Вестфаль, Кирстен (декабрь 2020 г.). «Новая нефть? Геополитика и международное управление водородом» . Энергетические исследования и социальные науки . 70 : 101667. Цифровой код : 2020ERSS...7001667V . дои : 10.1016/j.erss.2020.101667 . ПМЦ 7326412 . ПМИД 32835007 .
- ^ Сансом, 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.
- ^ 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.
- ^ Департамент наук о Земле (12 сентября 2022 г.). «Золотой водород» . Департамент наук о Земле Оксфордского университета . Оксфорд, Великобритания . Проверено 29 сентября 2022 г.
- ^ Хасанпуриузбанд, Алиакбар; Уилкинсон, Марк; Хазелдин, Р. Стюарт (2024). «Будущее водородной энергетики – собирательство или сельское хозяйство?» . Обзоры химического общества . 53 (5): 2258–2263. дои : 10.1039/D3CS00723E . hdl : 20.500.11820/b23e204c-744e-44f6-8cf5-b6761775260d . ПМИД 38323342 .
- ^ «Фактическое мировое производство водорода из…» Арно А. Эверс. Декабрь 2008 г. Архивировано из оригинала 02 февраля 2015 г. Проверено 9 мая 2008 г.
- ^ Веласкес Абад, А.; Доддс, ЧП (2017). «Производство водорода». Энциклопедия устойчивых технологий . стр. 293–304. дои : 10.1016/B978-0-12-409548-9.10117-4 . ISBN 978-0-12-804792-7 .
- ^ Динсер, Ибрагим; Акар, Канан (сентябрь 2015 г.). «Обзор и оценка методов производства водорода для повышения устойчивости». Международный журнал водородной энергетики . 40 (34): 11094–11111. Бибкод : 2015IJHE...4011094D . doi : 10.1016/j.ijhydene.2014.12.035 .
- ^ Jump up to: а б с Пресс, Роман Дж.; Сантанам, КСВ; Мири, Массуд Дж.; Бейли, Алла В.; Такач, Джеральд А. (2008). Введение в водородную технологию . Джон Уайли и сыновья. п. 249. ИСБН 978-0-471-77985-8 .
- ^ Коллоди, Гвидо (11 марта 2010 г.). «Производство водорода методом парового риформинга с улавливанием CO 2 » (PDF) . CISAP4 4-я Международная конференция по безопасности и окружающей среде в перерабатывающей промышленности . Проверено 28 ноября 2015 г.
- ^ «Производство водорода HFCIT: риформинг природного газа» . Министерство энергетики США. 15 декабря 2008 г.
- ^ 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 .
- ^ Вернер Циттель; Рейнхольд Вурстер (8 июля 1996 г.). «Глава 3: Производство водорода. Часть 4: Производство электроэнергии методом электролиза» . HyWeb: Знания – водород в энергетике . Людвиг-Бёльков-Системтехник ГмбХ. Архивировано из оригинала 7 февраля 2007 г. Проверено 1 октября 2010 г.
- ^ Бьёрнар Крузе; Сондре Гринна; Като Бух (13 февраля 2002 г.). «Водород – состояние 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.
- ^ «Высокоскоростной и высокоэффективный 3D-электролиз воды» . Grid-shift.com. Архивировано из оригинала 22 марта 2012 г. Проверено 13 декабря 2011 г.
- ^ «Широкая адаптация конкурентоспособного водородного решения» (PDF) . nel Hydrogen.com . Нел АСА. Архивировано (PDF) из оригинала 22 апреля 2018 г. Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ 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.
- ^ МЭА, второе полугодие 2019 г. , стр. 37
- ^ «Сколько электроэнергии/воды необходимо для производства 1 кг H2 путем электролиза?» . Архивировано из оригинала 17 июня 2020 года . Проверено 17 июня 2020 г.
- ^ Петрова, Магдалена (04.12.2020). «Зеленый водород набирает обороты, но ему все еще предстоит преодолеть серьезные препятствия» . CNBC . Проверено 20 июня 2021 г.
- ^ «ITM – Инфраструктура заправки водородом – февраль 2017 г.» (PDF) . level-network.com . Проверено 17 апреля 2018 г.
- ^ «Снижение затрат и повышение производительности электролизеров PEM» (PDF) . fch.europa.eu . Совместное предприятие по топливным элементам и водороду . Проверено 17 апреля 2018 г.
- ^ Каламарас, Христос М.; Эфстатиу, Ангелос М. (2013). «Технологии производства водорода: современное состояние и перспективы развития» . Материалы конференции по энергетике . 2013 : 1–9. дои : 10.1155/2013/690627 .
- ^ «Снижение затрат и повышение производительности электролизеров PEM» (PDF) . fch.europa.eu . Совместное предприятие по производству топливных элементов и водорода . Проверено 17 апреля 2018 г.
- ^ «Отчет и финансовая отчетность на 30 апреля 2016 г.» (PDF) . itm-power.com . Проверено 17 апреля 2018 г.
- ^ «Производство водорода: риформинг природного газа» . Energy.gov.ru . Министерство энергетики США . Проверено 17 апреля 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Хордески М.Ф. Альтернативные виды топлива: будущее водорода. 171–199 (The Fairmont Press, Inc., 2007).
- ^ Бадвал, Сухвиндер П.С.; Гиддей, Сарбджит; Маннингс, Кристофер (2013). «Производство водорода твердоэлектролитными путями». Междисциплинарные обзоры Wiley: энергетика и окружающая среда . 2 (5): 473–487. Бибкод : 2013WIREE...2..473B . дои : 10.1002/wene.50 . S2CID 135539661 .
- ^ Себбахи, Седдик; Набиль, Нухайла; Алауи-Бельгити, Амин; Лазарь, Саид; Рачиди, Самир; Хаджадж, Абделовахед (2022). «Оценка трех наиболее развитых технологий электролиза воды: электролиз щелочной воды, протонообменной мембраны и твердооксидный электролиз». Материалы сегодня: Труды . 66 : 140–1 дои : 10.1016/j.matpr.2022.04.264 .
- ^ Jump up to: а б Огден, Дж. М. (1999). «Перспективы построения инфраструктуры водородной энергетики». Ежегодный обзор энергетики и окружающей среды . 24 : 227–279. дои : 10.1146/annurev.energy.24.1.227 .
- ^ 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 .
- ^ В лаборатории электролиз воды можно провести с помощью простого прибора, такого как вольтаметр Гофмана : «Электролиз воды и понятие заряда» . Архивировано из оригинала 13 июня 2010 г.
- ^ «Атомные электростанции могут производить водород для поддержания «водородной экономики» » (Пресс-релиз). Американское химическое общество . 25 марта 2012 года. Архивировано из оригинала 10 декабря 2019 года . Проверено 9 марта 2013 г.
- ^ Кларк, RE; Гидди, С.; Чакки, FT; Бадвал, СПС; Пол, Б.; Эндрюс, Дж. (2009). «Прямое соединение электролизера с солнечной фотоэлектрической системой для производства водорода». Международный журнал водородной энергетики . 34 (6): 2531–42. doi : 10.1016/j.ijhydene.2009.01.053 .
- ^ Лука Бертуччиоли; и др. (7 февраля 2014 г.). «Развитие электролиза воды в Европейском Союзе» (PDF) . Совместное предприятие клиента по топливным элементам и водороду . Архивировано из оригинала (PDF) 31 марта 2015 года . Проверено 2 мая 2018 г.
- ^ Л. Лао; К. Рэмшоу; Х. Юнг (2011). «Интенсификация процесса: электролиз воды в поле центробежного ускорения» . Журнал прикладной электрохимии . 41 (6): 645–656. дои : 10.1007/s10800-011-0275-2 . hdl : 1826/6464 . S2CID 53760672 . Проверено 12 июня 2011 г.
- ^ Стенсволд, Торе (26 января 2016 г.). «Рецепт Coca-Cola» может сделать водород новым норвежским промышленным приключением . Технический еженедельник .
- ^ Столтен, Детлеф (4 января 2016 г.). Водородная наука и техника: материалы, процессы, системы и технологии . Джон Уайли и сыновья. п. 898. ИСБН 9783527674299 . Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ тиссенкрупп. «Водород из электролиза воды – решения для устойчивого развития» . Thyssenkrupp-uhde-хлор-engineers.com . Архивировано из оригинала 19 июля 2018 года . Проверено 28 июля 2018 г.
- ^ «ITM – Инфраструктура заправки водородом – февраль 2017 г.» (PDF) . level-network.com . Проверено 17 апреля 2018 г.
- ^ «Снижение затрат и повышение производительности электролизеров PEM» (PDF) . fch.europa.eu . Совместное предприятие по топливным элементам и водороду . Проверено 17 апреля 2018 г.
- ^ Бьорнар Крузе; Сондре Гринна; Като Бух (13 февраля 2002 г.). «Водород — статус и возможности» (PDF) . Фонд Беллона. п. 20. Архивировано 16 сентября 2013 года.
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Фиклинг, Дэвид (2 декабря 2020 г.). «Водород — это ставка на будущее на триллион долларов» . Bloomberg.com . Архивировано из оригинала 2 декабря 2020 года.
Зеленый водород .. текущая цена от 3 до 8 долларов за килограмм .. серый водород, который стоит всего 1 доллар.
- ^ Вернер Циттель; Рейнхольд Вурстер (8 июля 1996 г.). «Глава 3: Производство водорода. Часть 4: Производство электроэнергии методом электролиза» . HyWeb: Знания – водород в энергетике . Людвиг-Бёльков-Системтехник ГмбХ.
- ^ Бьорнар 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 КПД электролизеров PEM достигнет 94%, но на данный момент это только теоретически.
- ^ «Высокоскоростной и высокоэффективный 3D-электролиз воды» . Grid-shift.com. Архивировано из оригинала 22 марта 2012 г. Проверено 13 декабря 2011 г.
- ^ «Технические цели Министерства энергетики США по производству водорода путем электролиза» . Energy.gov.ru . Министерство энергетики США . Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ Снисходи, Джейсон. «Xcel привлекает «беспрецедентно» низкие цены на солнечную и ветровую энергию в сочетании с накопителями энергии» . greentechmedia.com . Вуд Маккензи . Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ по состоянию на 22 июня 2021 г.
- ^ Гидди, С; Кулкарни, А; Бадвал, СПС (2015). «Получение водорода с низким уровнем выбросов посредством электролиза с использованием углерода». Международный журнал водородной энергетики . 40 (1): 70–4. Бибкод : 2015IJHE...40...70G . doi : 10.1016/j.ijhydene.2014.11.033 .
- ^ Хм, Сонхён; Чон, Хонгрэ; Ким, Тэ Джин; Ли, Джеён (2012). «Производство чистого водорода из метанол-водных растворов с помощью энергосберегающего процесса электролитического риформинга». Журнал источников энергии . 198 : 218–22. дои : 10.1016/j.jpowsour.2011.09.083 .
- ^ Джу, Хёнкук; Гиддей, Сарбджит; Бадвал, Сухвиндер П.С. (2017). «Роль наноразмерного SnO 2 в электрокатализаторах на основе Pt для производства водорода при электролизе воды с метанолом». Электрохимика Акта . 229 : 39–47. дои : 10.1016/j.electacta.2017.01.106 .
- ^ Джу, Хёнкук; Гиддей, Сарбджит; Бадвал, Сухвиндер П.С.; Малдер, Роджер Дж (2016). «Электрокаталитическая конверсия этанола в твердоэлектролитных ячейках для распределенной генерации водорода». Электрохимия Акта . 212 : 744–57. дои : 10.1016/j.electacta.2016.07.062 .
- ^ Jump up to: а б Лами, Клод; Девадас, Абирами; Симоэс, Марио; Кутансо, Кристоф (2012). «Получение чистого водорода посредством электрокаталитического окисления муравьиной кислоты в электролизной ячейке с протонообменной мембраной (PEMEC)». Электрохимика Акта . 60 : 112–20. дои : 10.1016/j.electacta.2011.11.006 .
- ^ Jump up to: а б Бадвал, Сухвиндер П.С.; Гидди, Сарбджит С; Маннингс, Кристофер; Бхатт, Ананд I; Холленкамп, Энтони Ф (2014). «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 .
- ^ Джу, Х; Бадвал, СПС; Гидди, С (2018). «Всесторонний обзор электролиза воды с участием углерода и углеводородов для производства водорода». Прикладная энергетика . 231 : 502–533. Бибкод : 2018ApEn..231..502J . дои : 10.1016/j.apenergy.2018.09.125 . S2CID 117669840 .
- ^ Джу, Хёнкук; Бадвал, Сухвиндер; Гидди, Сарбджит (2018). «Всесторонний обзор электролиза воды с участием углерода и углеводородов для производства водорода». Прикладная энергетика . 231 : 502–533. Бибкод : 2018ApEn..231..502J . дои : 10.1016/j.apenergy.2018.09.125 . S2CID 117669840 .
- ^ Jump up to: а б Сасидхар, Наллапанени (30 ноября 2023 г.). «Углеродно-нейтральное топливо и химикаты с автономных заводов по переработке биомассы» . Индийский журнал экологической инженерии . 3 (2): 1–8. дои : 10.54105/ijee.B1845.113223 .
- ^ 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.
- ^ «Различные газы в процессах производства стали» . Архивировано из оригинала 27 марта 2016 года . Проверено 5 июля 2020 г.
- ^ «Производство сжиженного водорода из COG» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 8 февраля 2021 года . Проверено 8 июля 2020 г.
- ^ «Водородные технологии» . www.interstatetraveler.us .
- ^ [1] [ постоянная мертвая ссылка ] [ нужна полная цитата ]
- ^ «Квэрнер-процесс с плазменно-дуговой технологией утилизации отходов» . Архивировано из оригинала 13 марта 2014 г. Проверено 13 октября 2009 г.
- ^ «Преимущества газификации в области выбросов» . Национальная лаборатория энергетических технологий . Министерство энергетики США.
- ^ «Выбросы от сжигания угля» . ОВОС США . Управление энергетической информации США.
- ^ Ли, Вун Джэ; Ли, Ён Кук (2001). «Характеристики внутреннего давления газа, образующегося при коксовании угля в коксовой печи». Энергетика и топливо . 15 (3): 618–23. дои : 10.1021/ef990178a .
- ^ Жмайель, Джимми Эл; Макчи, Артуро; Хьюз, Робин; Энтони, Эдвард Джон (2014). «Моделирование интеграции установки по облагораживанию битума и процесса IGCC с улавливанием углерода». Топливо . 117 : 1288–97. Бибкод : 2014Топливо..117.1288G . doi : 10.1016/j.fuel.2013.06.045 .
- ^ Блейн, Лоз (04 октября 2022 г.). «Нефтеядные микробы выделяют самый дешевый в мире «чистый» водород» . Новый Атлас . Проверено 06 октября 2022 г.
- ^ Введение в радиационную химию, глава 7.
- ^ Справочник по производству ядерного водорода, глава 8.
- ^ Ли-Хун Линь; Пей-Лин Ван; Дуглас Рамбл; Йоханна Липпманн-Пипке; Эрик Бойс; Лиза М. Пратт; Барбара Шервуд Лоллар ; Эоин Л. Броди; Терри К. Хейзен; Гэри Л. Андерсен; Тодд З. ДеСантис; Дуэйн П. Мозер; Дэйв Кершоу; ТК Онстотт (2006). «Долгосрочная устойчивость высокоэнергетического корового биома с низким разнообразием» . Наука . 314 (5798): 479–82. Бибкод : 2006Sci...314..479L . дои : 10.1126/science.1127376 . ПМИД 17053150 . S2CID 22420345 .
- ^ «Мечта или реальность? Электрификация химических производств» . www.aiche-cep.com . Проверено 22 августа 2021 г.
- ^ Госинь, Ху; Хао, Хуан (май 2009 г.). «Производство богатого водородом топливного газа путем газификации влажной биомассы с использованием сорбента CO2». Биомасса и биоэнергетика . 33 (5): 899–906. дои : 10.1016/j.biombioe.2009.02.006 .
- ^ Пин, Чжан; Лайцзюнь, Ван; Сунчжэ, Чен; Цзинмин, Сюй (январь 2018 г.). «Прогресс ядерного производства водорода с помощью йод-серного процесса в Китае». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 81 : 1802–1812. Бибкод : 2018RSERv..81.1802P . дои : 10.1016/j.rser.2017.05.275 .
- ^ Производство водорода: термохимические циклы
- ^ Основы энергетических технологий МЭА - Производство и распределение водорода. Архивировано 3 ноября 2011 г. в Wayback Machine , апрель 2007 г.
- ^ «Высокотемпературный инженерный испытательный реактор HTTR» . Httr.jaea.go.jp. Архивировано из оригинала 3 февраля 2014 г. Проверено 23 января 2014 г.
- ^ https://smr.inl.gov/Document.ashx?path=DOCS%2FGCR-Int%2FNHDDELDER.pdf . Архивировано 21 декабря 2016 г. в Wayback Machine . Прогресс в атомной энергетике Ядерное тепло для производства водорода: сочетание очень высокой/высокой температуры реактор на завод по производству водорода. 2009 год
- ^ «Отчет о состоянии 101 — Газотурбинный высокотемпературный реактор (GTHTR300C)» (PDF) .
- ^ «VHTR JAEA ДЛЯ КОГЕНЕРАЦИИ ВОДОРОДА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ: GTHTR300C» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 10 августа 2017 г. Проверено 4 декабря 2013 г.
- ↑ Чукву, К., Натерер, Г.Ф., Розен, Массачусетс, «Моделирование процесса получения водорода с помощью ядерного оружия с циклом Cu-Cl», 29-я конференция Канадского ядерного общества, Торонто, Онтарио, Канада, 1–4 июня 2008 г. . «Моделирование процесса ядерного термохимического производства водорода с медно-хлоровым циклом» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 20 февраля 2012 г. Проверено 4 декабря 2013 г.
- ^ Отчет № 40: Ферросиликоновый процесс получения водорода.
- ^ Кандидатская наука: беседы с известными химиками , Иштван Харгиттай, Магдолна Харгиттай, с. 261, издательство Имперского колледжа (2000) ISBN 1-86094-228-8
- ^ Хемшемайер, Аня; Мелис, Анастасиос; Хаппе, Томас (2009). «Аналитические подходы к фотобиологическому производству водорода одноклеточными зелеными водорослями» . Исследования фотосинтеза . 102 (2–3): 523–40. Бибкод : 2009PhoRe.102..523H . дои : 10.1007/s11120-009-9415-5 . ПМК 2777220 . ПМИД 19291418 .
- ^ «Отчет Министерства энергетики США о 25% за 2008 г.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 17 июня 2017 г. Проверено 6 марта 2009 г.
- ^ Дженванитпанджакул, Писамай (3–4 февраля 2010 г.). Технологии возобновляемых источников энергии и перспективы изучения биоводорода в Таиланде (PDF) . Заседание руководящего комитета и семинар исследовательской сети АТЭС по передовым биоводородным технологиям. Тайчжун : Университет Фэн Цзя . Архивировано из оригинала (PDF) 4 июля 2013 г.
- ^ 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 . дои : 10.1002/cssc.200900018 . ПМИД 19536754 .
- ^ Наварро, РМ; Дель Валле, Ф.; Виллория Де Ла Мано, JA; Альварес-Гальван, MC; Фиерро, JLG (2009). «Фотокаталитическое расщепление воды в видимом свете: концепция и разработка катализаторов» . Фотокаталитические технологии . Достижения в области химической инженерии. Том. 36. стр. 111–43. дои : 10.1016/S0065-2377(09)00404-9 . ISBN 978-0-12-374763-1 .
- ^ Роперо-Вега, JL; Педраса-Авелла, JA; Ниньо-Гомес, Мэн (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». Катализ сегодня . 252 : 150–156. дои : 10.1016/j.cattod.2014.11.007 .
- ^ 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 . ПМИД 28220969 . S2CID 21261127 .
- ^ Джуришич, Александра Б.; Он, Яньлин; Нг, Алан MC (март 2020 г.). «Фотокатализаторы видимого света: перспективы и проблемы» . Материалы АПЛ . 8 (3): 030903. Бибкод : 2020APLM....8c0903D . дои : 10.1063/1.5140497 .
- ^ Jump up to: а б Хойссингер, Питер; Ломюллер, Райнер; Уотсон, Аллан М. (2011). «Водород, 1. Свойства и распространение». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a13_297.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2 .
- ^ Jump up to: а б Асади, Нушин; Карими Алавидже, Масих; Зилоуэй, Хамид (январь 2017 г.). «Разработка математической методологии для исследования производства биоводорода из региональных и национальных остатков сельскохозяйственных культур: пример Ирана». Международный журнал водородной энергетики . 42 (4): 1989–2007. Бибкод : 2017IJHE...42.1989A . doi : 10.1016/j.ijhydene.2016.10.021 .
- ^ Тао, Ю; Чен, Ю; Ву, Ю; Привет; Чжоу, Z (2007). «Высокий выход водорода в результате двухстадийного процесса темно- и фотоферментации сахарозы». Международный журнал водородной энергетики . 32 (2): 200–6. Бибкод : 2007IJHE...32..200T . doi : 10.1016/j.ijhydene.2006.06.034 .
- ^ Раджанандам, Бриджеш; Киран, Шива (2011). «Оптимизация производства водорода Halobacterium salinarium в сочетании с кишечной палочкой с использованием молочной плазмы в качестве ферментативного субстрата» . Журнал биохимических технологий . 3 (2): 242–4. Архивировано из оригинала 31 июля 2013 г. Проверено 9 марта 2013 г.
- ^ Асади, Нушин; Зилоуэй, Хамид (март 2017 г.). «Оптимизация предварительной обработки рисовой соломы органосольвентными веществами для увеличения производства биоводорода с использованием Enterobacter aerogenes». Биоресурсные технологии . 227 : 335–344. Бибкод : 2017BiTec.227..335A . doi : 10.1016/j.biortech.2016.12.073 . ПМИД 28042989 .
- ^ Персиваль Чжан, Ю.Х.; Сунь, Цзибин; Чжун, Цзянь-Цзян (2010). «Производство биотоплива путем биотрансформации синтетического ферментативного пути in vitro». Современное мнение в области биотехнологии . 21 (5): 663–9. дои : 10.1016/j.copbio.2010.05.005 . ПМИД 20566280 .
- ^ Стрик, Дэвид ПБТБ; Хамелерс (Берт), HVM; Снел, Ян Ф.Х.; Буйсман, Сис Дж. Н. (2008). «Производство зеленой электроэнергии с использованием живых растений и бактерий в топливном элементе». Международный журнал энергетических исследований . 32 (9): 870–6. Бибкод : 2008IJER...32..870S . дои : 10.1002/er.1397 . S2CID 96849691 .
- «Живые растения производят энергию» . Университет и исследовательский центр Вагенингена (пресс-релиз). Архивировано из оригинала 17 мая 2010 г.
- ^ Тиммерс, Рууд (2012). Генерация электроэнергии живыми растениями в растительном микробном топливном элементе (кандидатская диссертация). Вагенингенский университет. ISBN 978-94-6191-282-4 . [ нужна страница ]
- ^ «Наногальванические сплавы на основе алюминия для производства водорода» . Армейская исследовательская лаборатория командования развития боевых возможностей армии США . Проверено 6 января 2020 г.
- ^ МакНелли, Дэвид (25 июля 2017 г.). «Открытие армии может предложить новый источник энергии» . Армия США . Проверено 6 января 2020 г.
- ^ Гоше, Эрик К. (февраль 2020 г.). «Новые перспективы промышленной разведки природного водорода» . Элементы: Международный журнал минералогии, геохимии и петрологии . 16 (1): 8–9. Бибкод : 2020Элеме..16....8Г . дои : 10.2138/gselements.16.1.8 .
- ^ Хэнд, Эрик. «Скрытый водород» . Science.org . Наука . Проверено 9 декабря 2023 г.
- ^ «Потенциал геологического водорода для энергетики следующего поколения | Геологическая служба США» .
- ^ 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.
- ^ БАСФ. «Исследователи BASF работают над принципиально новым, низкоуглеродным процессом производства — пиролизом метана» . Устойчивое развитие США . БАСФ. Архивировано из оригинала 19 октября 2020 года . Проверено 19 октября 2020 г.
- ^ 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 .
- ^ 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 . ПМИД 29146810 . S2CID 206663568 .
- ^ 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 .
- ^ 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. .
- ^ Технологический институт Карлсруэ. «Водород из метана без выбросов CO2» . Физ.орг . Архивировано из оригинала 21 октября 2020 года . Проверено 30 октября 2020 г. .
- ^ Труды hcei.tsc.ru
- ^ Ламберс, Брок (2022). «Математическое моделирование и моделирование термокаталитического разложения метана для экономически выгодного производства водорода» . Международный журнал водородной энергетики . 47 (7): 4265–4283. Бибкод : 2022IJHE...47.4265L . doi : 10.1016/j.ijhydene.2021.11.057 . S2CID 244814932 . Проверено 16 марта 2022 г.
- ^ Патлолла, Шашанк Редди; Катсу, Кайл; Шарафян, Амир; Вэй, Кевин; Эррера, Омар Э.; Мерида, Уолтер (июль 2023 г.). «Обзор технологий пиролиза метана для получения водорода». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 181 : 113323. Бибкод : 2023RSERv.18113323P . дои : 10.1016/j.rser.2023.113323 .
- ^ 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. Бибкод : 2007IJHE...32..200T . doi : 10.1016/j.ijhydene.2006.06.034 . ИНИСТ 18477081 .
- ^ «Производство водорода из твердых органических веществ» . Биоводород.nl. Архивировано из оригинала 20 июля 2011 г. Проверено 5 июля 2010 г.
- ^ 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 . дои : 10.1007/s11120-009-9415-5 . ПМК 2777220 . ПМИД 19291418 .
- ^ «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.
- ^ «Энергия от электростанций, использующих микробные топливные элементы» (на голландском языке). Архивировано из оригинала 08 февраля 2021 г. Проверено 5 июля 2010 г.
- ^ Янссен, Х.; Эмонтс, Б.; Гроен, Х.Г.; Май, Х.; Райхель, Р.; Столтен, Д. (2001). Электролиз под высоким давлением – ключевая технология эффективного H 2 производства . ГИПОТЕЗА IV. Клювер Академик. стр. 172–177. ISBN 978-3-9807963-0-9 . OCLC 496234379 . ОСТИ 20274275 .
- ^ Кармо, М; Фриц Д; Мергель Дж; Столтен Д. (2013). «Всесторонний обзор электролиза воды PEM». Журнал водородной энергетики . 38 (12): 4901–4934. Бибкод : 2013IJHE...38.4901C . doi : 10.1016/j.ijhydene.2013.01.151 .
- ^ "2003-ФЕБ-Страница 9" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2009 г. Проверено 5 июля 2010 г.
- ^ «Финляндия экспортирует АЗС TEN-T» . Декабрь 2015 г. Архивировано из оригинала 28 августа 2016 г. Проверено 22 августа 2016 г.
- ^ «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.
- ^ «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.
- ^ 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 . дои : 10.1038/ncomms13549 . ПМК 5159813 . ПМИД 27941752 .
- ^ Уильям Айерс, Патент США 4 466 869 «Фотолитическое производство водорода».
- ^ Jump up to: а б Наварро Йерга, Руфино М.; Альварес Гальван, М. Консуэло; дель Валле, Ф.; Виллория Руки, 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 . дои : 10.1002/cssc.200900018 . ПМИД 19536754 .
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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.
- ^ «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.
- ^ «353 термохимических цикла» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 5 февраля 2009 г. Проверено 5 июля 2010 г.
- ^ База данных автоматизированной оценки термохимического цикла UNLV (публичная) [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Развитие термохимического производства водорода из воды с помощью солнечной энергии» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 17 апреля 2007 г. Проверено 5 июля 2010 г.
- ^ «Беллона-ВодородReport» . Interstatetraveler.us. Архивировано из оригинала 3 июня 2016 г. Проверено 5 июля 2010 г.
- ^ https://www.hfpeurope.org/infotools/energyinfos__e/гидроген/main03.html. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ 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. Бибкод : 2018IJHE...4319315P . doi : 10.1016/j.ijhydene.2018.08.193 . S2CID 105839304 .
- ^ 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 : 2015НРР....24..369Л . дои : 10.1007/s11053-014-9257-5 . S2CID 128762620 .
- ^ Гоше, Эрик К. (1 февраля 2020 г.). «Новые перспективы промышленной разведки природного водорода» . Элементы . 16 (1): 8–9. Бибкод : 2020Элеме..16....8Г . дои : 10.2138/gselements.16.1.8 .
- ^ Трюш, Лоран; Базаркина, Елена Федоровна (2019). «Природный водород – топливо 21 века» . Сеть конференций E3S . 98 : 03006. Бибкод : 2019E3SWC..9803006T . doi : 10.1051/e3sconf/20199803006 .
- ^ «Потенциал геологического водорода для энергетики следующего поколения | Геологическая служба США» .
- ^ «Резюме – Глобальный обзор водорода 2023 – Анализ» . МЭА . Проверено 13 мая 2024 г.
- ^ Хесслер, Уве (6 декабря 2020 г.). «Первый элемент таблицы Менделеева: почему весь этот шум вокруг водорода?» . dw.com . Немецкая волна.
- ^ «Air Products построит крупнейший в Европе завод по производству голубого водорода и укрепит долгосрочное соглашение» , пресс-релиз Air Products , 6 ноября 2023 г. Проверено 14 ноября 2023 г.
- ^ Роберт В. Ховарт; Марк З. Джейкобсон (12 августа 2021 г.). «Насколько зеленый синий водород?». Энергетические науки и инженерия . дои : 10.1002/ESE3.956 . ISSN 2050-0505 . Викиданные Q108067259 .
- ^ 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 – Техноэкологический анализ». Устойчивая энергетика и топливо . 4 (6): 2967–2986. дои : 10.1039/D0SE00222D . hdl : 20.500.11850/422246 .
- ^ «Факты о низкоуглеродистом водороде – европейская перспектива» , ZEP, октябрь 2021 г. Подтверждено 12 декабря 2023 г.
- ^ «Новые горизонты водорода» (PDF) . Обзор исследований (2). Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии : 2–9. Апрель 2004 года.
- ^ Дворжак, Фред, «Эксклюзив WSJ News: Зеленый водород получает импульс в США с заводом стоимостью 4 миллиарда долларов : планируемый завод, совместное предприятие Air Products и AES ...»], Wall Street Journal , 8 декабря 2022 г. Проверено 14 ноября 2023 г. (требуется подписка)
- ^ Коллинз, Ли (25 января 2022 г.). «Первое в мире коммерческое соглашение о розовом водороде, работающем на атомной энергии, подписано в Швеции | Перезарядка» . Пополнить | Последние новости возобновляемой энергетики .
- ^ Jump up to: а б Коллинз, Ли (19 марта 2020 г.). «Тревожный сигнал по поводу зеленого водорода: необходимое количество энергии ветра и солнца огромно | Перезарядка» . Пополнить | Последние новости возобновляемой энергетики . Архивировано из оригинала 4 июня 2021 года.
- ^ «Как энергетический кризис повлияет на переход к чистому нулю?» . Европейский инвестиционный банк . Проверено 23 декабря 2022 г.
- ^ «Водород – топливо и технологии» . МЭА . Проверено 23 декабря 2022 г.
- ^ Кастельвекки, Давиде (16 ноября 2022 г.). «Как водородная революция может помочь спасти планету — и как она не может». Природа . 611 (7936): 440–443. Бибкод : 2022Natur.611..440C . дои : 10.1038/d41586-022-03699-0 . ПМИД 36385542 . S2CID 253525130 .
- ^ «Водород» . Energy.ec.europa.eu . Проверено 23 декабря 2022 г.
- ^ Ричи, Ханна . «Сколько людей кормят синтетическими удобрениями?» . Наш мир в данных . Лаборатория данных о глобальных изменениях . Проверено 16 сентября 2021 г.
Источники
[ редактировать ]Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Франческо Кализе; и др., ред. (2019). Производство солнечного водорода . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-814853-2 .