Применение водородного топлива в качестве «зелёного» источника энергии сегодня является одним из перспективных направлений. Создание энергетических установок с низким углеродным следом не только повышает экологичность двигателя, но и способствует сохранению энергии и ресурсов.
Заведующий отделом гетерогенного катализа Института катализа Сибирского отделения Российской академии наук (далее — РАН), д.х.н. Павел Валерьевич Снытников рассказал более подробно о каталитических технологиях. В частности, о технологии конверсии жидкого орто-водорода в пара-водород, что обеспечивает длительное криогенное хранение водорода; о технологии синтеза «зеленого аммиака», получаемого с помощью электролиза из возобновляемых источников энергии, как источника водорода; о технологиях получения водорода из различных углеводородных источников, спиртов и эфиров «по требованию», то есть в местах его потребления. Следует отметить, что такой подход уже сейчас позволяет задействовать развитую инфраструктуру по снабжению привычным углеводородным топливом. Причем если такие вещества были синтезированы из водорода, полученного за счет использования возобновляемых источников энергии, одновременно с использованием уловленного из атмосферы углекислого газа, то при обратном получении водорода, он также будет считаться «зеленым» – технология в целом будет углерод-нейтральной.
«Наша энергосистема основана на ископаемом топливе, но есть тенденция на увеличение доли возобновляемых источников генерации. Тема водорода посвящена проблеме устойчивого развития энергетических систем, а также хранения энергии — надо помнить, что водород выступает как энергоноситель, который позволяет запасать энергию от возобновляемых источников энергии, а каталитические технологии призваны сделать более безопасным и удобным хранение, транспортировку и использование этого энергоносителя», — отметил ученый. — Водород нежелательно рассматривать как топливо. Это прежде всего энергоноситель, который позволяет более длительно аккумулировать ту энергию, которую можно получить из возобновляемых источников энергии. Водорода в природе, кроме нахождения его в составе звезд, не существует. В этом плане природа оказалась более предусмотрительной, чем некоторые чиновники, которые хотят рассматривать водород в качестве топлива. На мой взгляд, наиболее правильное хранение водорода — в связанном состоянии. Сохранять водород и использовать его длительное время помогут химические методы, которые будут переводить его в различное синтетическое, возобновляемое сырье, в том числе спирты, эфиры и углеводороды. Эти технологии уже достаточно хорошо реализованы в промышленности. Неплохим источником такого водорода может стать аммиак. В России аммиачное производство составляет более 20 миллионов тонн. Технологии отлажены и могут масштабироваться. Так, Российской академии наук модернизируется криогенное хранение водорода. При сжижении в смести орто- и пароводорода происходит естественное выкипание водорода, потери составляют до 20 % в день. Но если каталитически перевести ортоводород в пароводород, то возможно длительное хранение. Эта технология была реализована в СССР, затем потерялась, а в последние годы ее воссоздали. Также, перспективно получать водородсодержащий газ напрямую из углеродсодержащих компонентов, в первую очередь — из ископаемого сырья. Можно делать соединение для хранения водорода синтетически, используя электролизный водород, технологию улавливания углекислого газа. А затем получать бензин-дизель, синтетический метан, метанол, метиловый эфир. Эта технология позволяет задействовать уже готовую инфраструктуру по снабжению углеводородными топливами и получать водород там, где это необходимо. Она позволяет решить давнюю проблему курицы и яйца: чтобы водородная технология пошла в массы, нужна развитая инфраструктура, а для последней необходимо достаточное количество энергоустановок, работающих на водородных топливных элементах», — подчеркнул Павел Валерьевич.
«Кроме того, сейчас в академии отрабатывается процесс получения водорода из зеленого аммиака. Водород здесь добывается не из природного газа, а при помощи возобновляемых источников энергии. Кроме того, перспективно получение аммиака на основе прямого электрохимического синтеза. Такой процесс происходит при нормальных температурах и давлениях, в отличие от стандартного синтеза аммиака. Можно использовать аммиак напрямую, а можно за счет каталитического разложения получать из него смесь водорода с азотом и использовать ее в топливных элементах. Сейчас компетенции РАН таковы, что мы можем из любого углеводородного, углевод-содержащего топлива, аммиака, неуглеводного топлива, используя различные каталитические процессы, получать синтез-газ, водородсодержащие смеси. Проводить доочистку до нужного качества и применять такой углеводород в топливных элементах, строить водородные заправки и получать ценные химические продукты».
Отметим, что по прогнозам экспертов, мировой спрос на традиционные источники энергии начнет падать с 2050 года, и России нужно успеть занять экспортную нишу в водородной энергетике: на «водородном скачке» заработают все крупные энергетические компании страны. С другой стороны есть важный технический нюанс: ставка России на менее экологичный, по терминологии Евросоюза, «голубой» водород (полученный из природного газа), а не на «зеленый» (полученный через электролиз с возобновляемыми источниками энергии), может быть опасной. Скачок в развитии ветро- и солнечных электростанций может произойти раньше, чем предполагают в нашей стране.
Читайте далее: