Hidrogenul ca Sursă de Energie

Introducere

Economia hidrogenului este un sistem de furnizare a energiei utilizând hidrogenul ca sursă de energie. Termenul de ”economia hidrogenului” a fost inventat de John Bockris într-una dintre discursurile lui date pentru centrul tehnic de la General Motors în 1970.

Combustibilul pe bază de hidrogen este un combustibil fără emisie ce utilizează celule electrochimice sau arderea în motoarele interne pentru a ”alimenta” vehicule și dispozitive electrice. Este de asemenea utilizat pentru propulsarea navelor spațiale și se poate produce în cantitate mare și comercializa pentru vehicule de pasageri și aeronave.

Proprietăți chimice

Hidrogenul este primul element din tabelul periodic, fiind cel mai ușor/ simplu element de pe pământ. Deoarece gazul de hidrogen este foarte ușor, el se ridică în atmosferă, așadar se poate găsi foarte rar în forma pură de H2. În flacăra de hidrogen pur, care arde în aer, hidrogenul reacționează cu oxigenul și formează apă și eliberează căldură. Pe lângă apă, combustia de hidrogen poate rezulta cantități mici de oxizi de azot ( NOX).

Căldura de combustie permite hidrogenului să acționeze ca un combustibil. Cu toate acestea, hidrogenul este un transportor de energie, cum ar fi electricitatea, nu o sursă de energie. Companiile furnizoare de energie trebuie să producă mai întâi hidrogenul gazos, iar acest proces are un impact asupra mediului. Producția de hidrogen necesită o cantitate mai mare de energie decât cea care poate fi recuperată mai târziu din arderea hidrogenului. Acesta este o limitare a legii fizice de conservare a energiei.

Producția de hidrogen

Deoarece hidrogenul nu se găsește în formă pură în natură, este nevoie de energie pentru a-l produce. Există diferite metode de a produce hidrogen, cum ar fi electroliza, termoliza, reformarea catalitică cu vapori de apă.

Pentru a dispune de cantități industriale de hidrogen este nevoie de extragerea acestuia din alți compuși energetici și depozitarea lui înainte de utilizare. Pentru fabricarea hidrogenului există deja tehnologii consacrate, utilizate în industria chimică, precum și procedee noi dezvoltate în special pentru pile de combustie. Fiecare din tehnologiile existente are avantajele și dezavantajele sale, astfel încât sunt necesare cercetări în continuare pentru a le optimiza și a le face competitive pe piață.

Tehnologii de fabricație

Reformarea catalitică cu vapori de apă

Prin acest procedeu, din hidrocarburi (gazele naturale cum este metanul, chiar și hidrocarburi mai complexe cum ar fi benzina) utilizate și în alte scopuri, va fi extras în două etape hidrogen. Fiind un procedeu deja bine pus la punct, există capacități de producție de ordinul de mărime de 100.000 m³/h. În prima etapă, prin adăugare de aburi la o temperatură de aproximativ 450-500°C și o presiune de 25-30bar, hidrocarburile mai complexe se descompun în metan, hidrogen, monoxid de carbon precum și dioxid de carbon pentru a evita colmatarea catalizatorului din ansamblul de reformare. În etapa a doua în ansamblul de reformare metanul va intra în reacție cu apa într-un catalizator de nichel la o temperatură de 800 - 900°C și o presiune de 25 - 30bar rezultând gazul de sinteză. Deoarece acești catalizatori sunt deosebit de sensibili la compuși pe bază de sulf și halogeni, mai ales clor, în practică, de obicei se cuplează înaintea reformerului o unitate de rafinare .