Еще один способ уменьшить углеродный след частично использовать в качестве сырья биомассу/биогаз.
Основные компоненты водородной энергетики представлены на рис.2.2.
Рис. 2.2. Основные компоненты водородной энергетики
Для получения водорода в данный момент существует множество различных путей из ряда известных источников. Среди источников получения водорода можно выделить природное топливо: метан, уголь, древесина, нефтепродукты, техногенные горючие газы. При взаимодействии топлива с парами воды или воздухом образуется синтез-газ смесь СО и Н2. Из нее затем выделяется водород.
Другой источник отходы сельскохозяйственного производства, из которых получают биогаз, а затем синтез-газ. Промышленно-бытовые отходы тоже используются для производства синтез-газа, что способствует одновременно и решению экологических проблем, поскольку отходов много и их нужно утилизировать. В конечном счете образуются углекислый газ, водород и окись углерода.
Дальше идет каталитическая очистка, электрохимическая конверсия и т.д. Очень важным элементом при преобразовании газа, содержащего водород, является очистка газа. В конечном счете получается чистый водород. Водород можно получать также электролизом воды, то есть разложением ее под воздействием электрического тока, получаемого от различных источников энергии. В дальнейшем полученный водород поступает в системы хранения или транспортируется к потребителям.
Существует четыре основных источника промышленного производства водорода: природный газ, нефть, уголь и электролиз.
В последние годы особое внимание обращают еще на один важный природный источник метана Мировой океан. Когда метан, поднимаясь из недр земли, встречается с водой, просочившейся сквозь трещины земной коры, он сразу остывает. При этом образуется вещество гидрат метана. Это горючее вещество, его запасы превышают запасы нефти, угля и природного газа, вместе взятые.
В условиях истощения запасов привычных видов топлива оно может сыграть весьма положительную роль в энергетике, но его использование может привести к изменению климата.
Разнообразие источников получения водорода является одним из главных преимуществ водородной энергетики, так как повышает энергетическую безопасность и снижает зависимость от отдельных видов сырья.
Методы получения водорода подразделяются на физические, электрохимические и химические.
К физическим методам относятся те процессы, в которых исходное сырье (газовая смесь) уже содержит свободный водород и требуется тем или иным физическим путем освободить его от остальных компонентов.
В электрохимических методах выделение водорода из его химических соединений осуществляется разложением последних под действием электрического тока.
Химические методы являются наиболее распространенными способами получения водорода в целом и, в особенности для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
В настоящее время существует некоторые способы промышленного производства водорода:
паровая конверсия метана и природного газа;
газификация угля;
электролиз воды;
пиролиз;
частичное окисление;
биотехнологии.
Также в редких случаях используется реакция алюминия и щелочного раствора.
Паровая конверсия метана и электролиз это базовые технологии, вокруг которых, по мнению большинства исследователей, будет развиваться сектор производства водорода. Среди других способов можно выделить риформинг плазмы; риформинг на основе ионных мембран; конверсию метана с усилением сорбентом; микроканальные реакторы; разложение (пиролиз) метана с выделением углерода в твердом виде; высокотемпературные газоохлаждаемые ядерные реакторы и т.д. Эти технологии пока находятся на еще более ранних стадиях коммерциализации.