Промышленное производство водорода — неотъемлемая часть водородной энергетики, первое звено в жизненном цикле употребления водорода. Водород практически не встречается в природе в чистой форме и должен извлекаться из других соединений с помощью различных химических методов.
Методы производства водорода
Разнообразие способов получения водорода является одним из главных преимуществ водородной энергетики, так как повышает энергетическую безопасность и снижает зависимость от отдельных видов сырья.
К ним относятся:
паровая конверсия метана и природного газа;
газификация угля;
электролиз воды;
пиролиз;
частичное окисление;
биотехнологии.
В данный момент наиболее доступным и дешёвым процессом является паровая конверсия. Согласно прогнозам, она будет использоваться в начальной стадии перехода к водородной экономике для упрощения преодоления проблемы «курицы и яйца», когда из-за отсутствия инфраструктуры нет спроса на водородные автомобили, а из-за отсутствия водородных автомобилей не строится инфраструктура. В долгосрочной перспективе, однако, необходим переход на возобновляемые источники энергии, так как одной из главных целей внедрения водородной энергетики является снижения выброса парниковых газов. Такими источниками может быть энергия ветра или солнечная энергия, позволяющая проводить электролиз воды.
Производство водорода может быть сосредоточено на централизованных крупных предприятиях, что понижает себестоимость производства, но требует дополнительных расходов на доставку водорода к водородным автозаправочным станциям. Другим вариантом является маломасштабное производство непосредственно на специально оборудованных водородных автозаправочных станциях.
Компания Honda уделяет огромное внимание и средства на разработку домашней энергетической станции.
Домашняя энергетическая станция Honda предназначена для бытового производства водорода, электроэнергии и тепловой энергии.
Первая версия Home Energy Station была разработана в 2003 году исследовательским подразделением Honda R&D America, вторая версия в 2004. В 2001 году Honda R&D America начала разработки домашней энергетической станции, производящей водород электролизом воды. Электроэнергия вырабатывалась фотоэлектрическими элементами.
В ноябре 2005 г. исследовательское подразделение Honda R&D America совместно с компанией Plug Power (США) представили Домашнюю Энергетическую Станцию третьего поколения (Home Energy Station III). Её топливные элементы генерируют 5 кВт электроэнергии для бытовых нужд и тепло для обогрева дома. Часть водорода направляется на заправку автомобиля. Станция третьего поколения на 30 % меньше предыдущей версии, выработка электроэнергии увеличилась на 25 %. Ёмкость для хранения водорода и скорость производства водорода увеличились на 50 %. Бак для хранения водорода используется для заправки автомобиля.
Home Energy Station III будет продаётся вместе с водородными автомобилями Honda FCX в Калифорнии с 2008 г. HES III может устанавливаться внутри гаража, или на улице.
Устройство
HES III состоит из:
- риформера природного газа мощностью 2 м3 водорода в час (при нормальных условиях 0 °C, 1 атмосфера).
- системы очистки водорода
- топливного элемента
- компрессора
- бака для хранения водорода ёмкостью 132 литра.
Экология
По подсчётам Honda HES позволяет сократить выбросы CO2 на 40 %, и затраты на энергообеспечение дома на 50 %.
Аналогичные разработки ведутся:
Toyota совместно с Aisin Seiki Co. с 2001 года. Начало испытаний в бытовых условиях было запланировано на первую половину 2010 года. Домашняя система Toyota получает водород из природного газа, сжиженного нефтяного газа или керосина. Toyota прогнозирует, что цена домашней энергетической установки составит около $4100.
General Motors разрабатывает домашнюю систему для заправки водородных автомобилей. GM надеется, что домашние заправочные станции поступят в продажу в 2011 году, когда начнутся поставки автомобилей на водородных топливных элементах.
