У наші дні промисловість споживає величезні обсяги водню. У чистому вигляді водень у природі зустрічається в дуже малих кількостях. Незначна кількість їх у газоподібному вигляді виділяється при виверженнях вулканів. Ще трохи водню супутнього нафти відлітає в атмосферу під час буріння з нафтових свердловин. Тому такий важливий пошук дешевих та ефективних способів отримання цього газу.
У лабораторних умовах водень почали одержувати досить давно, ще у XVI столітті. Для цього використовувалися кислоти та метали. Такі, наприклад, як соляна кислота та цинк. Для отримання достатньої кількості водню у великих масштабах цей спосіб незручний і дуже дорогий. Постійні пошуки нових шляхів отримання водню призвели до того, що на сьогоднішній день цей газ у промисловості виробляється кількома різними способами. При цьому використовуються різні сировинні джерела і разюче відрізняються фізичні та хімічні методи на них.
Як зараз отримують водень
Паровою конверсією метану і газу отримують приблизно половину технічного водню. При цьому кисень, пара та природний газ поєднуються в певних пропорціях. Це потрібно, щоб частина метану згоряла в кисні, підтримуючи високу температуру, яка необхідна реакції конверсії. Метан, що залишився, реагує з парами води. В результаті цієї реакції виходять оксиди вуглецю і
Інший метод отримання водню з метану – крекінг є процес нагрівання цього газу. При досягненні температур вище 1000 градусів за шкалою Цельсія він починає розкладатися із виділенням газоподібного водню та вуглецю (сажі газової).
Газифікація вугілля – це найстаріший із промислових способів отримання водню. Спочатку з твердої кускової, дрібнозернистої або пилоподібної вугільної сировини отримують синтез-газ, генераторний або повітряний газ, водяний, коксовий або змішаний газ. Всі вони містять водень, але в залежності від складу вихідної сировини та умов обробки склад цих газів дещо відрізняється. Відсоток водню в них коливається від 15% у змішаному газі до 51% у коксовому газі. Домішками в різних випадках виступають чадний газ (монооксид вуглець), вуглекислий газ, азот, метан та етилен.
На наступній стадії відбувається поділ суміші із виділенням чистого водню. Для цього використовуються такі методи, як низькотемпературна конденсація або фракціонування. Інакше витягти цей газ із суміші можна адсорбційним виділенням за допомогою застосування молекулярних сит або за допомогою рідких розчинників.
Газифікація вугілля, яке невигідно чи незручно витягувати з шахт, часто проводиться підземним способом. При цьому отриманий газ за допомогою трубопроводів відводиться з місця виробництва та транспортується до місць подальшої переробки або використання. Цей же спосіб – газифікація, застосовується і для вироблення водню href=”https://dpairgas.com.ua/?cat=39″ target = “_blank” > з деревних відходів. Цей спосіб не потребує таких високих температур, як газифікація вугілля. Нагрів проводиться до 500-800 градусів за Цельсієм.
Електроліз води дозволяє одержувати водень розкладанням води під впливом електричного струму. Це один із найбільш відомих методів отримання цього газу, що забезпечують досить високу чистоту кінцевого продукту. Супутнім продуктом у разі є не менш важливий у виробництві та застосуванні промислових газів кисень. Найширше користуються цим способом країни, які мають великі запаси води. Тому найбільші електрохімічні комплекси розташовані в країнах, що мають вихід до морів та океанів.
Під впливом потужного електричного струму іони, куди розпалися молекули води, рухаються до електродам. На них ці частинки втрачають або набувають заряду, утворюючи нові двоатомні молекули газів кисню та водню.
Піроліз, тобто термічне розкладання органічних сполук, таких як нафтопродукти, деревина або навіть деякі види промислових і побутових відходів при нестачі кисню. В результаті їх плазмового піролізу виходить синтез-газ, з якого можна, використовуючи різні методи, виділити водень.
Відходи сільського господарства та харчових виробництв теж можуть бути додатковим джерелом водню. Це можуть бути гній та пташиний послід, відходи молочних, рибопереробних та сокових заводів, м’ясокомбінатів, відходи переробки картоплі та інших виробництв. Енергетичні культури, наприклад силосна кукурудза, сильфій або деякі види водоростей вирощують спеціально для отримання біомаси.
З неї за допомогою метанового бродіння під впливом гідролізних, кислотоутворювальних та метаноутворюючих бактерій утворюється біогаз. До складу цього газу входить незначна кількість водню. В основному він складається з метану та вуглекислого газу. Тому наступним етапом перетворення таких відходів на водень стають конверсія або крекінг метану.
Для біотехнологічного способу отримання водню використовуються Rodobacter speriodes та Enterobacter cloacae, бактерії здатні виробляти цей газ у процесі своєї життєдіяльності.
Цікаві факти
Джерелом щодо дешевого водню можуть стати морські та стічні, каналізаційні води. Chlamydomonas reinhardtii, зелені водорості, що живуть у таких водах, здатні за певних умов «перемикатися» зі звичайного процесу фотосинтезу вироблення кисню на виробництво водню. Ще 1939 року німецькими вченими було виявлено цей ефект. У 1997 році вдалося з’ясувати, що в ролі «перемикача» виступає нестача сірки та кисню, а також присутність мідних або платинових каталізаторів. Наступним кроком стало генетичне модифікування одноклітинних водоростей. Результатом стало значне підвищення продуктивності цього. Газу виходило на 20-25 відсотків більше, ніж при використанні природних водоростей. Передбачається, що саме цей спосіб виробництва водню, що не вимагає великих витрат, створить передумови для широкого використання цього газу як паливо для автомобілів.
На хвилі загального занепокоєння екологічним станом планети, все більш популярною стає ідея виробництва водню зі сміття. Деякі фракції звичайних побутових відходів можна піддати піролізу з отриманням водню або анаеробному (без доступу кисню) зброджування з подальшим виділенням його з біогазу, що вийшов.
Виробництво великої кількості дешевого біоводню може стати вирішенням багатьох екологічних проблем Землі. Своєрідним «відходом» роботи водневого двигуна стане вода замість безлічі шкідливих речовин, що виділяються при роботі бензинового двигуна. При виробництві біоводню в атмосферу не виділяється настільки великого обсягу діоксиду вуглецю, що викликає парниковий ефект, як при виробництві водню з нафти, газу або вугілля.
У компанії «DP Air Gas» можна придбати чистий газоподібний водень, а також інші технічні гази. Компанія пропонує до реалізації та різноманітні суміші технічних газів різного призначення. «DP Air Gas» гарантує чистоту і якість всіх промислових газів, що поставляються. Здійснюється доставка їх до будь-якої точки України, проводиться післяпродажне обслуговування: огляд та необхідний ремонт газових балонів. Більш широкий і докладний список реалізованих газів та супутніх послуг знаходиться тут
