В настоящее время 85 процентов мирового производства водорода производится по технологии паровой конверсии метана, 10 процентов — из нефти и угля и только 5 процентов — из воды методом электролиза.

В рамках Парижского соглашения о сокращении выбросов углерода в атмосферу, особенно парниковых газов СО2, мировые эксперты достигли соглашения о поэтапном переходе от углеродных соединений: угля, природного газа и других видов топлива к экологически чистой водородной энергетике. В частности, в связи с ростом спроса в мире на низкоуглеродную энергетику и переходом на водородное топливо в будущем ожидается изменение структуры спроса на энергоресурсы на мировом рынке.

В Туркменистане ведутся различные работы по развитию международного сотрудничества в области водородной энергетики, изучению опыта ведущих зарубежных научных центров и компаний, сбору и анализу данных.

Водород действительно обладает рядом преимуществ перед метаном в качестве топлива, хотя и имеет свои недостатки. Водород легче метана в 8 раз, обладает большей теплоемкостью (в 7 раз) и теплопроводностью (в 54 раза), а также более высокой теплотой сгорания на 2.5 МДж/кг. Другими словами, при сжигании 1 килограмма водорода для получения такого же количества тепла необходимо сжечь 2,5 килограмма метана.

Огромные запасы природного газа Туркменистана свидетельствуют о том, что наша страна имеет потенциал для внесения своего вклада в развитие водородной энергетики в будущем.

Известно несколько термических и каталитических методов получения водорода в лабораторных и промышленных условиях, в том числе:

Метод 1-ый — паровая конверсия воды.

Одним из основных и наиболее распространенных методов является получение водорода при высоких температурах на основе превращения природного газа в водяной пар. При этом методе выделяется большое количество газа CO2, который не выбрасывается в атмосферу, а перерабатывается в сельском хозяйстве в технологии производства карбамидных удобрений. Например, в настоящее время производство аммиака на Тедженском, Марыйском и Гарабогазском заводах по производству карбамида требует использования большого количества водорода. Этот процесс происходит при высоких температурах (420oC) и высоких давлениях (28 МПа) с участием катализатора. В настоящее время более экологически чистым, и технико-экономически выгодным считается разделение водорода из метана и повторное использование газа CO2 в качестве промежуточного продукта.

Метод 2-ой — электролиз воды. Этот метод требует большого количества электроэнергии и электролизного оборудования. Для получения электроэнергии требуется большое количество топливной энергии, инвестиции, и ее стоимость увеличивается. 

Метод 3-ий — соленая вода охлаждается до минус -30оС, затем добавляется активированный оксид MgO2 или Al2O3, выделяя чистый H2. При этом на 1 килограмм оксида магния выделяется 1 килограмм водорода. Недостатком этого метода является проблема охлаждения соленой воды до низких температур, но этот метод может быть эффективен в странах с холодным климатом (Антарктида).

Метод 4-ый — каталитический риформинг и термический пиролиз. В этом методе метан реагирует с водяным паром или кислородом при высоких температурах в присутствии катализатора, образуя синтез-газ (смесь H2 и CO), а затем метанол (пример – Ахалский завод по производству бензина). 

Метод 5-ый — термический пиролиз — при крекинге этана при высоких температурах (850оС) образуется этилен и выделяется водород (пример – Киянлинский завод полимеров (КЗП)). 

Кроме того, в мировой практике существует несколько методов получения водорода, а именно из биомассы, водорослей и путем химической реакции воды с металлами. 

Арсланмырат СОЛТАННАЕВ, 
Заведующий лабораторией Научно-исследовательского института природного газа ГК «Туркменгаз».