Pozyskiwanie wodoru

Na Ziemi w stanie wolnym wodór występuje głównie zewnętrznej warstwie atmosfery, której razem z helem stanowi podstawowy składnik. Niestety dostęp do tych zasobów jest bardzo utrudniony. Jedynym więc rozwiązaniem pozyskiwania wodoru w postaci cząsteczkowej jest jego produkcja… Na skalę przemysłową wodór otrzymuje się z ropy naftowej, gazu ziemnego i węgla, wykorzystując głównie metodę reformingu z parą wodną, poprzez częściowe utlenienie ciężkich węglowodorów lub zgazowanie węgla. Przykładowe reakcje wykorzystywane w tych procesach są przedstawione poniżej: CH4 + H2O → CO + 3 H2 ΔE= -191.7 kJ/mol CO + H2O → CO2 + H2 ΔE= -40.4 kJ/mol CnHm + H2O + O2 → H2 + CO +CO2 C + H2O → CO + H2 CO + H2 + H2O → CO2 + 2H2 Są to metody najbardziej wydajne, a ich efektywność dochodzi do 85%,[5] są także najbardziej opłacalne. Substratem tych reakcji są jednak surowce, dotychczas wykorzystywane w przemyśle paliwowym, których eksploatację chce się ograniczyć. Ponadto problemem jest powstawanie dużej ilości dwutlenku węgla, który przyczynia się do pogłębienia efektu cieplarnianego. Używanie do produkcji wodoru źródeł odnawialnych miałoby najmniej szkodliwy wpływ na środowisko. Największe nadzieje rokuje się między innymi w wykorzystaniu procesów biologicznych. Z procesów tych można wyróżnić kilka grup. Jedną z nich jest…

Cechy wodoru jako paliwa

Wodór ze względu na swoją mała masę cząsteczkową oraz dużą wartość ciepła spalania ma największy stosunek energii do masy, siła eksplozji wodoru jest 2.5 razy większa niż konwencjonalnych paliw węglowodorowych. Wodór cechuje się także dobrymi wartościami charakteryzującymi paliwa takimi jak: temperatura zapłonu -253°C (dla porównania -188°C metan, -104°C propan, -43°C benzyna, 11°C metanol) zakres palności jest szeroki od 4-75% V/V a wybuchowości 15-95 %V/V przy czym zakres palności rośnie razem z temperaturą (dla porównania 5.3-15 % metan, 2.2-9.6 %, 6-36.5 % metanol, 1-7.6 % benzyna, 0.6-5.5 % benzyna (% jest objętościowy)) temperatura samozapłonu 585°C (dla porównania 540°C metan, 490°C propan, -385°C metanol, 230-480°C benzyna) energia zapłonu jest mała (0.02 mJ) o rząd wielkości mniejsza niż energia zapłonu wyżej wymienionych paliw, dlatego wystarcza niewielka iskra, żeby spowodować zapłon szybkość spalania, czyli szybkość z jaką płomień przesuwa się przez palną mieszaninę gazów dla wodoru wynosi 2.65-3.25 m/s i jest o rząd większy od spalania metanu czy benzyny.[1] Największa zaletą wodoru jest brak emisji CO2 podczas spalania. Problemami są skłonność wodoru do wycieku, zapalność i zapłon mieszaniny wodorowej, wysoka temperatura płomienia wodoru, problemy z przechowywaniem oraz z transportem.