水素:さまざまな機会

12 / 10 / 2022

世界が化石燃料の支配から抜け出そうとする中、科学者たちは私たちをより環境に優しい未来へと導く実行可能な代替手段を急速に探し求めています。 これらの代替燃料の XNUMX つが水素です。 

水素は、炭素と並んで有機生命体の構成要素の 0.6 つですが、純粋な元素水素を入手するのは難しく、大気中に約 XNUMX ppm しか存在しません。 したがって、実用的な選択肢となるためには、工業規模の水素製造が必要です。

では、水素生成のさまざまなソースと方法は何ですか? 続きを読んで調べてください。

水素の色

分離された水素は、内燃機関や燃料電池の燃料源として、また天然ガス暖房の代替として非常に有望です。

水素は、天然ガスや石油に代わる燃料源として有望です。 ただし、輸送と保管のソリューションは進行中の障害です。
水素は、天然ガスや石油に代わる燃料源として有望です。 ただし、輸送と保管のソリューションは進行中の障害です。

水素は無色の気体ですが、二原子水素に関する議論は色分けされており、さまざまな発生源と製造プロセスを簡単に区別できます。 それらは正式に定義されていませんが、業界の持続可能性を理解する際に役立つ命名法です。

グレー

グレー水素は、現在最も一般的な製造方法であり、製造される水素全体のほぼ 50% を占めています。 このプロセスは天然ガス、つまりメタンを取り、それを水蒸気メタン改質と呼ばれるプロセスで水と反応させます。 この反応は水素ガスと一酸化炭素を生成しますが、後者は毒性があるため、さらに水と反応させて水性ガスシフト反応により水素と二酸化炭素を生成します。

このプロセスは、高熱環境を維持するために非常にエネルギー集約的であり、さらに大量の二酸化炭素も生成します (生成される水素ガス 5 トンあたり 6 ~ XNUMX トン)。

茶色黒色

褐炭水素とは、褐炭と黒炭から取り出した水素のことです。 石炭は、石炭ガス化と呼ばれるプロセスで蒸気と酸素で加熱され、部分的に酸化されて、二酸化炭素、一酸化炭素、水、および水素ガスが生成されます。 一酸化炭素はさらに反応して有毒な副産物を減らすことができます。

この水素製造方法は、化石燃料原料から作られた水素を指す、グレー、ブラウン、ブラックとまったく同じです。 ただし、反応で生成された二酸化炭素は、大気への放出を回避し、気候変動の影響を軽減するために捕捉されます。 地下深くに貯蔵するか(再び化石燃料になることを期待して)、他の産業プロセスに再利用することができます。 

グリーン

グリーン水素とは、ほとんどの場合、水の電気分解によって水素を製造するプロセスを指し、電力は厳密に再生可能エネルギーから供給されます。 このプロセスは、酸化および還元プロセスを使用して、電気を使用して水を水素ガスと酸素ガスに分解します。 

グリーン水素は、化石燃料とは対照的に、バイオマスやバイオ燃料のガス化または水蒸気改質を含む、再生可能な水素生産のあらゆる形態をより広く指すこともできます。

グリーン水素は、完全に再生可能な資源を使用する H2 生産のゴールド スタンダードです。
グリーン水素はHのゴールドスタンダードです2 完全に再生可能な資源を使用した生産。 

現在のところ、工業的に生産された水素の電気分解によるものは約 4% に過ぎず、純粋に再生可能な電力源から生産される水素はさらに少ない割合です。 これは主に、水分解が安価なプロセスではないためですが、より一般的になるにつれて、このコストはガスや石油に匹敵するように設定されています. 

イエロー 

黄色の水素は、電気の供給源を使用した電気分解による水分解を説明するために使用されるという点で、緑色の水素のあまり具体的な形ではありません。 太陽光発電の電気分解を指定するために使用されることもありますが、風力、水力発電、化石燃料の燃焼など、他の電力源を含めることもできます。

パープル

ピンク水素またはレッド水素としても知られていますが、これも水の分解から水素を生成する加水分解プロセスです。 ただし、これは特に原子力発電所で核分裂を介して生成される電力を指します。 二酸化炭素のような温室効果ガスを排出しませんが、核廃棄物に関連する他の環境への影響があります。 

ターコイズ

灰色の水素と同様に、この方法は天然ガスを原料として使用します。 ただし、水蒸気改質ではなく、メタンは加熱されるため、水素ガスと固体炭素 (二酸化炭素ではなく) に熱分解されます。 これは温室効果ガスの排出に関して環境に優しいですが、メタンを分解するのに十分な量 (1000°C 以上) に加熱するのに必要なエネルギー量は、取るに足らないものではありません。

ホワイト

これはあまり知られていない水素の色の XNUMX つで、まれに天然に存在する地質水素を指します。 これは通常、化石燃料の精製の副産物として抽出されます。

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