Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Не суп из топора, а водород из полена

Подготовил Леонид Ашкинази

Водородная энергетика — это использование водорода в качестве энергоносителя. Очевидные плюсы — при сжигании водорода как источника энергии потребляется кислород (который есть в атмосфере) и получается экологически чистая вода. Проблем три: меньшая, средняя и большая. Меньшая — это как именно его использовать, как превращать энергию в тепло, свет или механическую работу (смотря по тому, что нам в итоге нужно, например, читать в тепле и ночью «Науку и жизнь» или сначала ехать за журналом в редакцию). Средняя проблема — как обеспечить безопасную и не слишком энергозатратную транспортировку водорода, отсюда поиски сорбентов или безопасных баллонов. И главная проблема — откуда этот водород взять: геологи ищут месторождения и даже кое-что нашли, хотя о промышленной добыче речь пока не идёт (см. «Наука и жизнь» № 1, 2022 г., статья «Где взять водород?»). Сегодня основной способ получения водорода — каталитическая конверсия природного газа, при этом из метана и воды получают углекислый газ и водород. Однако водород, производимый этим способом, дорог, и процесс в целом оказывается нерентабельным. Возможно производство водорода электролизом, этот процесс также дорог, но его предполагается использовать в ветровой или солнечной энергетике в периоды, когда электроэнергии производится больше, чем потребляется, то есть как аккумулятор. Ищут и другие способы, например, удаётся получать водород плазменным пиролизом (опять же см. «Наука и жизнь» № 1, 2022 г., статья «Водород из метановой плазмы»).

Углеродный материал, получаемый при совместной переработке биомассы (древесных отходов) и углеводородных (попутных) газов. Выглядит он скромно, а сто'ит на мировом рынке не скромно. Фото из реферируемой статьи.

На территории РФ находятся 24% мировых запасов древесины и около 50% торфа, поэтому представляет интерес производство водорода на основе этих ресурсов. Авторы исследования, выполненного в Объединённом институте высоких температур РАН, разработали технологию термической конверсии торфа, древесных и сельскохозяйственных отходов, при которой из 1 кг биомассы получается около 1 м3 смеси газов CO и H2, примерно в равных долях. При этом возникает вопрос о необходимых затратах тепловой энергии для процесса термической переработки биомассы и очистки получаемой смеси газов от окиси углерода. Собственное тепловое потребление процесса — то, что энергетики называют «собственные нужды», — может быть обеспечено за счёт использования 15—20% горючих газов, получаемых в данном процессе.

В качестве «вишенки на торте» попутно получается пористый углеродный материал, и его себестоимость в разы меньше, чем рыночная цена. И в такие «разы», что его производство получается рентабельным, даже если «попутный» водород просто сжигать.

Зайченко В. М., Сон Э. Е., Чернявский А. А. Водородная энергетика и переработка отходов. Известия РАН. Энергетика, 2021, № 3, с. 3.

Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее