Материал: арьеры реализации водородных инициатив
СПБГУАП группа 4736 Контакты https://new.guap.ru/i03/contacts |
DOI: 10.31897/PMI.2020.4.5 |
||||||
ЗапискиГорного института. 2020. Т. 244. С. 428-438 |
|
||||||
В.С.Литвиненко, П.С.Цветков, М.В.Двойников, Г.В.Буслаев |
|
|
|
|
|||
а |
FeS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анодная реакция: |
|
|
||
|
|
+ |
|
|
|
||
Fe |
|
Н |
|
Fe Fe2+ + 2e– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Реакция диссоциации: |
|
||
|
|
|
|
H2S H+ + HS– |
|
|
|
e– |
Н+ |
|
Зона Н2S |
2HS– 2H+ + S2– |
|
|
|
|
Катодная реакция: |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
H+ + e– H 2Hадс или H2 |
|||
Н |
Надс |
Н2S |
|
|
|
|
|
б |
FeCO3 |
|
Анодная реакция: |
|
|
||
|
|
Fe Fe2+ + 2e– |
|
|
|
||
|
|
Н+ |
|
|
|
|
|
Fe |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Растворение CO2 |
в воде: |
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
H2O + CO2 ↔ H2CO3 ↔ |
|
||
|
|
|
|
↔ H+ + HCO1 ↔ H+ |
+ CO |
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
2e– |
Н+ |
|
Зона Н2O + CO2 |
Взаимодействие СО2 |
с Fe: |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Fe(2ж) + СО(2ж) FeCO3(тв) |
|
||
Н |
Надс |
Н2CO3 |
|
Катодная реакция: |
|
|
|
|
|
|
|
H+ + e– H 2Hадс или H2 |
|||
Рис.5. Электродный процесс взаимодействия сероводородсодержащей среды (а) и углекислотной среды (б) с металлической поверхностью [1]
ресурсов и продукции на их основе. Колоссальные финансовые ресурсы направляются на защиту неконкурентоспособных сегодня отраслей возобновляемой энергетики и сопряженных с ними амбициозных стратегий, в частности, нацеленных на развитие водородной экономики. Эта политика наносит серьезный удар по сложившейся структуре энергоснабжения и прежде всего по традиционным рынкам нефти, газа и особенно угля.
C позиции экологии водород выглядит более привлекательным, чем углеводороды, хотя бы потому, что сгорает только с образованием воды, не образуя парниковых газов. Однако даже этот факт нельзя считать абсолютной истиной. Так, например, опыт компании Enel по строительству водородной электростанции вблизи Вены показал, что стоимость генерации электроэнергии на таких объектах в пять раз выше обычных газовых ТЭС, а выбросы азота перекрывают любые эффекты снижения выбросов CO2 [14].
Следует признать, что многочисленные теоретические и практические лабораторные исследования водородных технологий [5] подтверждают, что получение водорода и его использование в электрогенераторах – уже решенная задача. Тем не менее, КПД трансформационных процессов далек от оптимального [29], из-за чего возможность использования этих технологий в широком масштабе, равно как и их способность конкурировать на свободном рынке с традиционными углеводородными ресурсами, вызывают обоснованное недоверие и скепсис.
Можно сказать, что стоимость производства водорода сравнительно велика и не позволяет конкурировать с традиционными углеводородами в силу начального этапа развития технологий. В работе [12] проведен сравнительный анализ 19 технологий производства водородного топлива, на основе которого авторы сделали ряд важных выводов с точки зрения потенциала развития углеводородных ресурсов. Во-первых, среди всех рассмотренных вариантов риформинг углеводородного сырья имеет наивысшую энергетическую эффективность. Во-вторых, эксергетическая эффективность риформинга углеводородов является одной из наиболее высоких (45-50 %), опережается только газификацией биомассы (60 %). В-третьих, показано, что наиболее дешевый водород может быть получен также из углеводородного сырья с ценой порядка 0,75 дол/кг H2.
434