ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА

8.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

Если бы в середине 2004 г. вы воспользовались поисков шинои «Google», задав в качестве критерия поиска фразу «использован, дорода», то в результате получили бы около 1 910 ООО ссылок на различи формационные ресурсы в сети Интернет. Данный факт лучше любой ста - ки характеризует повышенный интерес к этому газу. В период с 1946 по 2 потребление водорода, связанное только с производством аммиака, увеліп в 46 раз и составило более 19 млн. т газа в год. В ближайшем будущем п ность в водороде будет продолжать очень быстро расти в связи с неиз&. массовым внедрением топливных элементов. Чтобы водородные техно стали конкурентоспособными и приносили прибыль, серьезные исследо по усовершенствованию методов получения водорода в больших маси а также методов получения водорода в автономных установках (ос на транспортных средствах) проводятся как уже существующими кр п промышленными предприятиями, так и только начинающими деятель в этой области.

Прежде всего необходимо четко понимать, что в отличие от ископаемых лив водород нельзя считать источником энергии, хотя он является самым страненным элементом. Большая часть существующего на Земле водорода ■ водород, входящий в состав воды — «водородного пепла», и для его извлі необходимо затратить достаточно большое количество энергии. Водород — в лучшем случае превосходный энергоноситель. Наиболее перспективным ляются варианты использования водорода в качестве:

1) топлива для наземных и морских транспортных средств, особенно использовании высокоэффективных топливных элементов;

2) топлива для больших воздушных и космических летательных аппаратов благодаря высокому соотношению между внутренней энергией и массой водорода при криогенных температурах;

3) топлива для централизованного и местного производства тепла и элект­роэнергии;

4) энергоносителя для передачи энергии на большие расстояния.

Основные преимущества использования водорода:

1. Экологическая чистота. Продуктом горения водорода является водяной пар. При горении водорода в воздухе в зависимости от температуры пла­мени может образовываться небольшое количество оксидов азота. От­метим, однако, что загрязнение окружающей среды может быть связано с некоторыми этапами процесса производства водорода.

2. Управляемость. При температуре окружающей среды реакция водорода с кислородом протекает чрезвычайно медленно. С помощью использова­ния катализаторов можно управлять скоростью реакции в очень широком диапазоне, реализуя при необходимости реакции различной степени ин­тенсивности.

3. Безопасность. Репутацией опасного газа водород в большей степени обязан впечатляющей катастрофе дирижабля «Гинденбург» в 1936 г. в г. Лейкхерст, штат Нью-Джерси, когда в результате взрыва погибло 36 человек. Тем не менее на данном примере можно показать, насколько безопасен водород. Действительно, на дирижабле «Гинденбург» находилось 200 ООО м3 водо­рода, суммарная энергия которого составляла 2.5 • 1012 Дж. Эквивалентное по энергоемкости количество бензина составило бы 80 м3. Такое количес­тво горючей жидкости могло бы покрыть территорию, равную площади примерно 15 футбольных полей1).

3.1. Так как водород является самым легким газом, при утечке он просто поднимается вверх и рассеивается, тогда как жидкие топлива обра­зуют лужи, по которым распространяется огонь.

3.2. Молекулы водорода чрезвычайно малы, поэтому он обладает высо­кой проникающей способностью и может легко просачиваться через микроскопические трещины и отверстия и, следовательно, его скоп­ление во взрывоопасных количествах затруднено.

риведенном примере предполагается, что поверхность представляет собой цементирован - оризонтальную плоскость. Если такое количество жидкости разольется на поверхности. то площадь разлива составит примерно 20 % площади разлива на неабсорбирующей чности.

3.3. Вследствие низкой плотности водорода объемная концентрация гии в нем мала, поэтому водород менее опасен, чем природные или бензин (объемная концентрация энергии в парах бензина в. 1 болвше, чем в водороде).

3.4. При атмосферном давлении температура самовоспламенения во;, составляет примерно 580 °С, тогда как для бензина температура воспламенения равна 260 °С. Таким образом, вероятность слуг самовоспламенения паров бензина намного выше, чем водорода.

3.5. Водородно-воздушная смесь, в которой объемная доля водорода ше 4,1 %, не воспламеняется. Для смеси бензина с воздухом воспламенения составляет 1 %.

3.6. При горении чистого водорода теплота, излучаемая пламенем вольно мала, что позволяет пожарным приблизиться гораздо к очагу возгорания.

3.7. Водород абсолютно не токсичен. Его можно вдыхать без вреда в тих количествах (конечно, это может вызвать удушье, а в случае, водород, заполнивший легкие, случайно воспламенится, даже в

Для того чтобы избежать скопления водорода в верхних частях и пол оборудования и зданий, можно установить в этих местах катализаторы, на торых водород будет медленно окисляться, образуя воду. Добавление в вг одорантов, таких как меркаптан, позволит предупредить людей даже о не' шой утечке газа.

Многочисленные методы получения водорода делятся на:

1) химические;

2) электролитические;

3) термолитические;

4) фотокаталитические;

5) биохимические.