РазноеВодорода схема: Строение атома водорода (H), схема и примеры

Водорода схема: Строение атома водорода (H), схема и примеры

Содержание

Строение атома водорода (H), схема и примеры

Общие сведения о строении атома водорода

Относится к неметаллам. Заряд ядра равен 1. Атомный вес может варьироваться: 1, 2, 3, что связано с наличием изотопов дейтерия и трития.

Электронное строение атома водорода

В атоме водорода имеется положительно заряженное ядро (+1), 1 протон и один электрон. Поскольку водород имеет самое простейшее строение атома из всех элементов Периодической системы, он хорошо изучен. В 1913 году Нильс Бор предложил схему строения атома водорода, согласно которой положительно заряженное ядро находится в центре, а вокруг него по единственной орбитали движется электрон (рис. 1). В соответствии с этой схемой он вывел спектр излучения этого химического элемента. Который был позже доказан с помощью квантово-механических расчетов уравнения Шредингера (1925-1930 годы).

Рис. 1. Схема строения атома водорода.

Электронная конфигурация атома водорода будет выглядеть следующим образом:

1s1.

Водород относится к семейству s-элементов. Энергетическая диаграмма атома водорода имеет вид:

Единственный электрон, который имеется у водорода является валентным, т.к. участвует в образовании химических связей. В результате взаимодействия водород может как терять электрон, т.е. являться его донором, так и принимать, т.е. быть акцептором. В этих случаях атом превращается либо в положительно, либо отрицательно заряженный ион (H+):

H0 –e →H+;

H0 +e →H.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Атом водорода

Атом водорода


Hydrogen Atom

    Атом водорода – связанная система, состоящая из положительно заряженного ядра – протона и отрицательного заряженного электрона.
    Размеры атома определяются размерами его электронной оболочки ≈ 10-8 см.
    Энергии связанных состояний электрона получаются при решении уравнения Шредингера с потенциалом V(r) = -e2/r и определяются соотношением

где n – главное квантовое число, определяющее энергии различных состояний электрона в атоме водорода (n = 1, 2, 3…), R — постоянная Ридберга
(R = 1.0974·105 см-1).

Каждому уровню с главным квантовым числом n соответствует n состояний, различающихся квантовыми числами l = 0, 1, 2, …, (n-1). Такое вырождение уровней по энергии характерно только для кулоновского поля. Кроме того, каждое из этих вырожденных по l состояний (2l+1)-кратно вырождено по магнитному числу

m = ±l, ±(l-1),…±1, 0. Таким образом, полная кратность вырождения стационарного квантового состояния с главным квантовым числом n дается соотношением .
    Такое рассмотрение справедливо при условии, что спин электрона равен нулю. Так как электрон имеет спин s = 1/2, полный момент количества движения электрона будет определяться векторной суммой его орбитального и спинового моментов
= + .
    Так как спин электрона s = 1/2, его полный момент количества движения J может быть только полуцелым.
    При заданном значении орбитального момента l в атоме водорода возможно два состояния, различающихся значениями полного момента = + = l + 1/2 и
j = l — s = l — 1/2. Эти два значения различаются взаимными ориентациями орбитального и спинового векторов. Энергии электрона в состояниях l + 1/2 и l — 1/2 в кулоновском поле протона несколько отличаются, и вырождение по энергии состояний снимается. Это дополнительное взаимодействие носит название спин-орбитального. С учетом снятия вырождения спектр низколежащих состояний атома водорода обогащается, происходит тонкое расщепление уровней энергий. Вместо двух низших уровней водорода без учета спин-орбитального расщепления (основного 1s и первого возбужденного 2s2p (рис. 1, а)) с учетом спин-орбитального расщепления их становится четыре (рис. 1, б). Квантовые характеристики этих уровней даны в таблице. Уровень с большим значением j = l + 1/2 расположен выше по энергии, чем уровень с j = l — 1/2. Состояния с различными значениями l, но одним и тем же значением nj оказываются по-прежнему вырожденными. Например, 2s
1/2
и 2p1/2.


Рис. 1. Схема уровней атома водорода: а – без учёта спина электрона и спина ядра, б – тонкое расщепление уровней, учитывающее спин электрона, в — сверхтонкое расщепление уровней, учитывающее взаимодействие магнитного момента электрона с магнитным моментом ядра. Лэмбовский сдвиг уровней 2s1/2 и 2р1/2 ~4·10-6 эВ. Положения уровней и величины их расщеплений даны не в масштабе

Квантовые характеристики электрона в самых нижних


состояниях атома водорода
n l s j = l ± s обозначение уровней
1 0 1/2 1/2 1s1/2
2 0
1
1/2
1/2
1/2
1/2, 3/2
2s1/2
2p1/2, 2p3/2
3 0
1
2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2, 3/2
3/2, 5/2
3s1/2
3p1/2, 3p3/2
3d1/2, 3d3/2

    Из точного решения релятивистского уравнения Дирака для электрона со спином s = 1/2 следует зависимость энергии уровней атома водорода от квантовых чисел n и j

,

где α = 1/137 — постоянная тонкой структуры.

Поправка в Enj не зависит от квантового числа l. Поэтому энергии состояний с одинаковыми j и разными l должны быть равны. Величина тонкого расщепления уровней δEj+1,j при данном n определяется соотношением

Величина расщепления уровня с n = 2 составляет ≈ 4.5·10-5 эВ.
    Ядро атома водорода – протон — также имеет собственный момент – спин s = 1/2. Это тоже слегка изменяет взаимодействие электрона с протоном, так как возникает дополнительное взаимодействие магнитного момента протона, вызванного наличием у него спина, с магнитным полем электрона. Величина этого взаимодействия зависит от взаимной ориентации спинового момента протона и полного момента электрона. Таким образом, возникает еще один тип расщепления уровней атома, называемого сверхтонким, так как его величина существенно меньше тонкого расщепления. Сверхтонкое расщепление будет наблюдаться уже для основного состояния

(n = 1, l = 0). Переход между двумя подуровнями сверхтонкого расщепления основного состояния водорода приводит к излучению с длиной волны λ = 21 см (частота излучения 1420 МГц). С помощью этого излучения обычно регистрируется межзвездный водород во Вселенной.
    Состояния от n = 2 до n = ∞ называются возбужденными состояниями. Энергия возбуждения Eвозб (энергия, которую необходимо сообщить системе, чтобы она перешла из начального состояния ni в конечное состояние nf) определяется из соотношения

Все состояния от n = 1 до n = ∞ являются связанными состояниями, так как имеют отрицательные энергии. При приближении n к бесконечности энергии состояний сближаются, и разница в энергиях соседних состояний становится настолько мала, что расщепленные уровни сливаются, и дискретный спектр уровней трансформируется в непрерывный (сплошной). Когда энергия электрона становится положительной (E > 0), система превращается в несвязанную и электрон становится свободным.

Спектр энергий свободного электрона непрерывный.
    Переходы из состояний n = 2, 3, … ∞ в состояние n = 1 образуют серию Лаймана. Переходы из состояния n = 3, 4, … ∞ в состояние n = 2 – серию Бальмера. Переходы между состояниями с отрицательной энергией (E < 0) приводят к образованию дискретного спектра переходов, в то время как переходы между состояниями с E > 0 и состояниями с E < 0 дают непрерывный спектр переходов.


Рис. 2. Схема уровней атома водорода.


Рис. 3. Радиальное распределение вероятности |Rnl(r)|2
r2dr  нахождения электрона в кулоновском поле протона (атом водорода) в s, p и d состояниях. Расстояния даны в боровских радиусах r1 = ћ2/mee2 ≈ 0.529·108 cм.

    Согласно точному решению уравнения Дирака, уровни энергии с одинаковым значением квантового числа n = 1, 2, 3,. .. и одинаковым значением полного момента
j = 1/2, 3/2,… должны совпадать по энергии независимо от значения квантового числа l. В 1947 г. У. Лэмб и Р. Ризерфорд обнаружили сдвиг уровней 2s1/2  и 2p1/2 в атоме водорода. Этот сдвиг уровней называется лэмбовским сдвигом. Основная причина лэмбовского сдвига обусловлена радиационными поправками:

  1. Испусканием связанным электроном виртуальных фотонов.
  2. Поляризацией вакуума — рождением в вакууме электрон-позитронных пар.

    Эти две поправки полностью объясняют наблюдаемую величину лэмбовского сдвига уровней 2s1/2  и 2p1/2 (ΔE = 4.5·10-6 эВ).
    Вероятность dw нахождения электрона в объеме dV в определенном месте пространства определяется выражением

dw = |ψ(x, y, z)|2 dV = |Rnl(r)Ylm(θ,φ)|2r2sinθdθdφdr =
= |Rnl(r)|2r2 |Ylm(θ,φ)|2sinθdθdφdr,

распадается на радиальную вероятность ||Rnl(r)|2r2|2r2dr  и угловую — |Ylm(θ,φ)|2dΩ. Распределения этих вероятностей даны на рис. 3–5.


Рис. 4. Распределение угловой вероятности |Ylm(θ,φ)|2dΩ нахождения частицы в s, p и d состояниях в сферически симметричном потенциале

Рис. 5. Распределение полной вероятности |Rnl(r)>Ylm(θ,φ)|2r2drdΩ нахождения электрона в атоме водорода, определяемое угловой и радиальной плотностью вероятности.

 

 

Как получают водород в промышленности: способы выделения

Водород считается одним из наиболее ценных видов сырья для синтеза аммиака и производства полимеров и нефтехимии. Он используется для получения твердых жиров из масел растительного происхождения. Из-за высокой химической активности вещество в чистом виде практически не встречается в природе. Основные источники для получения водорода в промышленности — метан, содержащийся в природном газе, и вода. Специалисты отмечают также перспективность разделения попутных газов коксового производства, которые на большинстве предприятий сжигаются.

Способы выделения водорода из соединений

Самые распространенные способы получения водорода в промышленности:

  • паровая конверсия метана и его гомологов;
  • газификация кокса;
  • электролитическое разложение воды.

Особенности работы оборудования для получения водорода

Метановый конвертор

Оборудование для получения водорода в промышленности методом паровой конверсии имеет сложную конструкцию и компоновку. В его состав входят парогенератор, компрессорная станция, подогревающая установка, конверторы метана и угарного газа. Система подключена к подающей магистрали и потребителям. Извлечение водорода происходит при температуре до 1000° C под избыточным давлением и в присутствии катализатора. Перед этим сырье подогревается, очищается от серосодержащих примесей и перемешивается с водяным паром.

Восстановление водорода происходит в два этапа.

  • После первой ступени конверсии продукт содержит до 10% метана, для разложения которого в смесь вводят атмосферный воздух.
  • В конце процесса водород очищают от кислорода и оксидов углерода, а избыточное тепло направляют в котел-утилизатор для производства водяного пара.

Процесс полностью замкнут и энергетически независим, но требует применения сложных схем контроля. Несмотря на недостатки, большую часть водорода в промышленности получают как раз этим способом.

Установка газификации кокса

Технология заключается в пропускании перегретого водяного пара через слой кокса, каменного или бурого углей при температуре свыше 1000° C без доступа кислорода.Полученная смесь водорода и окиси углерода обрабатывается водяным паром. Один из наиболее перспективных способов применения продуктов газификации угля — сжигание на тепловых электростанциях, поскольку современные установки отчаются высокой производительностью, сравнительно низкой себестоимостью конечного продукта и способны работать в непрерывном режиме.

Электролизеры

При помощи электролитических установок водород получают как в промышленности, так и для коммерческого использования. На рынке присутствует оборудование разной производительности, а сырьем служит обычная вода. Установка представляет собой сосуд с раствором щелочи или средней соли, в который погружены два электрода. При пропускании постоянного тока на катоде выделяется водород. Вторичный продукт реакции — кислород — также используется для решения технологических задач. Доочистка позволяет получить на выходе технически и химически чистый водород. Электролизер с вспомогательным оборудованием для водоподготовки и осушения размещается на небольшой площади. Многие производители предлагают мобильные моноблочные и контейнерные установки.

Среди всех способов получения водорода в промышленности электролитический считается наиболее экологичным. Единственный его условный недостаток — зависимость от качества сети питания.


Химики научились запасать энергию света при помощи ржавчины и воды

Как объясняют авторы статьи, все существующие устройства подобного рода либо крайне неэффективны, или чрезмерно дороги. Как правило, дешевые катализаторы способны поглощать лишь 0,5-1% от энергии солнечного света, а установки с высокой эффективностью требуют больше расходов, нежели окисление метана при помощи водного пара — основной способ получения водорода в промышленности.

Химики обратили свое внимание на полупроводниковые методы расщепления воды на водород и кислород. Полупроводники в таких катализаторах используются в качестве световых «антенн», которые улавливают свет Солнца и используют его энергию для производства электронов, восстанавливающих водород в молекулах воды. Подобные катализаторы отличаются высокой эффективностью, однако их сверхвысокая стоимость мешает промышленному применению подобных устройств.

Сивула и его коллеги предположили, что конструкцию полупроводниковых катализаторов можно значительно удешевить при помощи самого дешевого полупроводника — обычной ржавчины (Fe2O3). Авторы статьи провели несколько опытов и создали два дешевых катализатора на основе наночастиц из оксидов железа и вольфрама.

Катализатор авторов статьи достаточно просто устроен. Его верхний слой состоит из наночастиц оксида железа или вольфрама, смешанных с микрогранулами из кремния. Эта смесь использует энергию солнечного света для производства электронов, которые транспортируются через второй слой — стеклянную пластину — в центр производства водорода, представляющий собой дешевую солнечную батарею из оксида титана и светочувствительной краски.

Когда фотоны света проходят через этот «бутерброд», они поочередно взаимодействуют с частицами оксидов в верхнем и нижнем слое, создавая необходимые электрохимические условия для расщепления молекул воды. По словам ученых, даже относительно неэффективные прототипы их катализатора способны запасать от 1,4 до 3,6% энергии солнечного света в виде молекул воды.

Сивула и его коллеги утверждают, что улучшение качества порошка из оксида и эффективности солнечной батареи позволит достичь теоретического максимума производительности для таких устройств — 16% от общей энергии света. Подобной эффективности будет достаточно для конкуренции с традиционными методами получения водорода из водного пара и метана.

3.1.1. Трудовая функция / КонсультантПлюс

Трудовые действия

Проведение осмотра электролизной установки и ресиверов

Контроль температурного режима электролизной установки

Контроль регуляторов давления по водороду и кислороду

Контроль уровней в разделительных колонках

Контроль уровня конденсата в подпиточных баках

Контроль давления в системе электролизной установки и ресиверах водорода

Контроль основных и резервных систем питания электролизной установки

Отбор проб электролита, отбор проб газов

Проверка технологических защит и сигнализации

Регулирование технологических параметров процесса электролиза

Ведение оперативной документации по электролизной установке

Необходимые умения

Определять температурный режим электролизной установки, работу регуляторов давления по водороду и кислороду, уровень конденсата в подпиточных баках, избыточное давление в системе электролизной установки и ресиверах по водороду

Производить отбор проб электролита и отбор проб газов

Контролировать работоспособность сигнализации и автоматики

Регулировать технологические параметры процесса электролиза

Определять состав и последовательность необходимых действий при выполнении работ

Предусматривать необходимые ресурсы для выполнения работ

Вести техническую документацию

Необходимые знания

Основы физики и химии

Основы электротехники

Физико-химические свойства растворов солей, оснований, кислот

Технологический процесс производства водорода методом электролиза воды

Технологическая схема электролизной установки

Устройство и принцип работы электролизеров, ресиверов, контрольно-измерительных приборов

Назначение и устройство ресиверов, электрооборудования электролизной установки

Газовое хозяйство электролизной установки и его схема

Правила отбора проб

Устройство, принцип действия и особенности эксплуатации двигателей мотор-генераторов и преобразователей (выпрямительных установок) электролизной установки

Назначение, принцип действия и установки срабатывания автоматических и регулирующих устройств, технологических защит, блокировок и сигнализации электролизной установки

Технологический режим и алгоритм регулирования процесса электролиза

Объем и периодичность химического контроля при работе электролизной установки

График обходов и профилактических работ на электротехническом оборудовании

Правила ведения документации

Должностная и производственные инструкции, инструкции по охране труда аппаратчика электролиза цеха (подразделения) ТЭС

Другие характеристики

Модернизация аппаратурно-технологической схемы для снижения содержание водорода на основных этапах литейного передела производства плоских слитков из алюминиевых сплавов : научное издание

Перевод названия: Modernization of the equipment-technological scheme to reduce the hydrogen content at key stages in the foundry redistribution of the production of flat ingots

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2018

Ключевые слова: насыщение алюминиевых сплавов водородом, отбор проб металла, аппаратурно-технологическая схема металлургического производства плоских слитков, saturation of aluminum alloys with hydrogen, sampling of metal, hardware and technological scheme of metallurgical production of flat ingots, the selection of the metal samples, hardware-technological scheme of metallurgical production of flat bars

Аннотация: Работа направлена на повышение качества крупнотоннажных плоских слитков за счет снижения содержания в них водорода менее 0,1 см3/100 грамм. Для этого проанализировано изменение концентрации водорода в расплаве алюминиевого сплава IХХХ серии непосредственно в производственных условиях на основных этапах литейного передела от алюминиевого электролизера до литейной машины. Установлены технологические операции, на которых происходит значительное насыщение расплава водородом. Точность исследований обеспечивается применением разработанной методикой отбора проб расплава на основных технологических операциях и учитывающей специфику производства, а также применением современного исследовательского оборудования. По результатам обследования проведена модернизация аппаратурно-технологической схемы транспортировки, подготовки и разливки жидкого металла, снижающей содержание водорода в товарном алюминии и его сплавах менее 0,10 см3/100 грамм A1. The work is aimed at improving the quality of large-capacity f1at ingots by reducing their hydrogen content 1ess than 0.1 cm3/100 grams. This analyzed the change in the concentration of hydrogen in the mo1ten a1uminum a11oy ІХХХ series directly to the production environment at key stages in the foundry redistribution from aluminum electrolytic to the casting machine. Technological operations on which there is a significant saturation of the melt with hydrogen are established. The accuracy of research is provided by the use of the developed method of sampling of the melt on the main technological operations and taking into account the specifics of production, as well as the use of modern research equipment. According to the results of the survey, the modernization of the equipment and technological scheme of transportation, preparation and casting of liquid metal, reducing the hydrogen content in commercial aluminum and its alloys content less than 0.10 cm3/100 grams of Al.

Ссылки на полный текст

Что такое Классификация водорода по цвету

Для простоты каждый «сорт» обозначается цветом

В классификации водорода главным критерием является его экологичность.
Чем больше оксидов углерода выделяется при производстве водорода, тем менее экологичным он будет считаться.
Для простоты каждый «сорт» обозначается цветом.

Зеленый водород
Данный водород является самым экологичным, т. к. получают его с помощью электролиза. 
Если электричество поступает от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), таких как ветер, солнечная или гидроэнергия, то выбросы СО2 отсутствуют.

Желтый (оранжевый) водород
Как и зеленый, его получают путем электролиза.
Однако источником энергии являются атомные электростанции (АЭС).
Выбросы СО2 отсутствуют, но метод не является абсолютно экологичным.

Бирюзовый водород
Этот водород получают разложением метана на водород и твердый углерод путем пиролиза.
Производство бирюзового водорода дает относительно низкий уровень выброса углерода, который может быть либо захоронен, либо использован в промышленности, например, в производстве стали или батарей.
Таким образом, он не попадает в атмосферу.

Серый водород
Серый водород производится путем паровой конверсии метана.
Исходным сырьем для такой реакции служит природный газ.
Этот процесс легко осуществим с практической точки зрения, однако в ходе химической реакции выделяется углекислота, причем в тех же объемах, что и при сгорании природного газа (также расходуется энергия на конверсию).

Голубой водород
Голубой водород — это водород, полученный путем паровой конверсии метана, но при условии улавливания и хранения углерода, что дает примерно двукратное сокращение выбросов углерода.
Данный вид получения водорода является весьма дорогостоящим.

Коричневый (бурый) водород

Для получения коричневого водорода в качестве исходного сырья используется бурый уголь.
Далее с помощью газификации бурого угля образуется синтез-газ (сингаз): смесь углекислого газа (CO2), окиси углерода (CO), водорода, метана и этилена, а также небольшое количество других газов.
Первые 2 из этих газов бесполезны в производстве электроэнергии.
Это делает процесс очень неэкологичным по сравнению с другими методами.

Правительство Великобритании запускает план создания ведущей в мире водородной экономики

  • Первое в истории видение запуска ведущей в мире водородной экономики, которая обеспечит более 9000 рабочих мест в Великобритании и привлечет инвестиции в размере 4 млрд фунтов стерлингов к 2030 году
  • Также начаты консультации
  • для поиска способов преодоления разрыва в стоимости между низкоуглеродным водородом и ископаемым топливом
  • .
  • Правительство Великобритании выделило 105 миллионов фунтов стерлингов на поддержку загрязняющих окружающую среду отраслей, чтобы значительно сократить их выбросы

Десятки тысяч рабочих мест, миллиарды фунтов инвестиций и новые экспортные возможности будут открыты благодаря планам правительства по созданию процветающего сектора низкоуглеродного водорода в Великобритании в течение следующего десятилетия и далее, заявил министр бизнеса и энергетики Кваси Квартенг. сегодня (17 августа).

Первая в Великобритании водородная стратегия продвигает вперед обязательства, изложенные в амбициозном плане премьер-министра из 10 пунктов для зеленой промышленной революции, закладывая основу того, как правительство Великобритании будет работать с промышленностью для достижения своих целей по производству 5 ГВт низкоуглеродного водорода. производственных мощностей к 2030 году, что эквивалентно замене природного газа в ежегодном энергоснабжении около 3 миллионов домов в Великобритании, а также в транспорте и предприятиях, особенно в тяжелой промышленности.

Быстро развивающаяся водородная экономика по всей Великобритании может стоить 900 миллионов фунтов стерлингов и создать более 9000 высококачественных рабочих мест к 2030 году, а к 2050 году потенциально может увеличиться до 100 000 рабочих мест и достичь 13 миллиардов фунтов стерлингов.К 2030 году водород может сыграть важную роль в обезуглероживании загрязняющих окружающую среду энергоемких отраслей, таких как химическая промышленность, нефтеперерабатывающие заводы, электроэнергетика и тяжелый транспорт, например судоходство, грузовые автомобили и поезда HGV , помогая этим секторам отказаться от ископаемого топлива. Низкоуглеродный водород открывает новые возможности для британских компаний и работников в наших промышленных центрах.

С учетом правительственного анализа, предполагающего, что к 2050 году 20-35% энергопотребления Великобритании может быть основано на водороде, этот новый источник энергии может иметь решающее значение для достижения наших целей по нулевым выбросам к 2050 году и сокращению выбросов на 78% к 2035 году. точку зрения разделяет независимый Комитет по изменению климата Великобритании.В Великобритании низкоуглеродная водородная экономика может обеспечить к 2032 году сокращение выбросов, эквивалентное углероду, уловленному 700 миллионами деревьев, и является ключевым элементом извлечения выгоды из более чистых источников энергии по мере того, как Великобритания отказывается от ископаемого топлива.

Министр бизнеса и энергетики

Кваси Квартенг сказал:

Сегодня в Великобритании начинается водородная революция. Этот доморощенный источник чистой энергии может изменить то, как мы питаем нашу жизнь, и будет иметь важное значение для решения проблемы изменения климата и достижения нулевого уровня выбросов.

Обладая потенциалом обеспечить треть всей энергии Великобритании в будущем, наша стратегия ставит Великобританию на первое место в глобальной гонке по наращиванию водородных технологий и захвату тысяч рабочих мест и частных инвестиций, связанных с этим.

Министр энергетики и изменения климата Анн-Мари Тревельян сказала:

Сегодняшняя водородная стратегия посылает сильный сигнал всему миру о том, что мы привержены построению процветающей низкоуглеродной водородной экономики, которая может обеспечить сотни тысяч высококачественных экологически чистых рабочих мест, помочь миллионам домов перейти на экологически чистую энергию, поддержать наши ключевые промышленные центры для перемещения отказаться от ископаемого топлива и привлечь значительные инвестиции.

Подход правительства основан на предыдущем успехе Великобритании в области оффшорной ветроэнергетики, где ранние действия правительства в сочетании с сильной поддержкой частного сектора позволили Великобритании занять лидирующее положение в мире. Одним из основных инструментов, используемых правительством для поддержки создания оффшорной ветроэнергетики в Великобритании, была схема «Контракты на разницу» (CfD), которая стимулирует инвестиции в возобновляемые источники энергии, предоставляя разработчикам прямую защиту от неустойчивых оптовых цен и защищая потребителей от уплаты повышенных расходы на поддержку при высоких ценах на электроэнергию.

Таким образом, правительство сегодня начало общественные консультации по предпочтительной бизнес-модели водорода, которая, построенная на той же предпосылке, что и контракты на разницу цен на морскую ветроэнергетику, предназначена для преодоления разрыва в стоимости между низкоуглеродным водородом и ископаемым топливом, помогая стоимости альтернативы с низким содержанием углерода быстро исчезнут, поскольку водород будет играть все более важную роль в нашей жизни. Наряду с этим правительство проводит консультации по разработке фонда Net Zero Hydrogen Fund стоимостью 240 миллионов фунтов стерлингов, который направлен на поддержку коммерческого развертывания новых заводов по производству низкоуглеродного водорода по всей Великобритании.

Другие меры, включенные в первую в Великобритании водородную стратегию, включают:

  • , в котором излагается «двойной подход» к поддержке нескольких технологий, включая «зеленое» электролитическое и «голубое» производство водорода с улавливанием углерода, а также обязательство предоставить в 2022 году дополнительную информацию о государственной производственной стратегии
  • .
  • сотрудничество с промышленностью для разработки британского стандарта на водород с низким содержанием углерода, дающего производителям и пользователям уверенность в том, что водород, производимый в Великобритании, соответствует нулевому уровню выбросов, при этом поддерживая внедрение водорода по всей стране
  • проведение обзора для поддержки развития необходимой сетевой инфраструктуры и инфраструктуры хранения для поддержки процветающего водородного сектора
  • работает с промышленностью для оценки безопасности, технической осуществимости и экономической эффективности добавления 20% водорода в существующую подачу газа. Это может привести к сокращению выбросов на 7% на природном газе
  • .
  • запуск плана действий по развитию водородного сектора в начале 2022 года, определяющего, как правительство будет поддерживать компании для обеспечения возможностей, навыков и рабочих мест в цепочке поставок в области водорода

Генеральный директор ITM Power д-р Грэм Кули сказал:

Поддерживая создание внутреннего рынка в Великобритании, сегодняшнее объявление является очень долгожданным шагом, помогающим британским компаниям укрепить свои позиции мировых лидеров в области водородных технологий.Отрасли необходим политический ландшафт, который определяет приоритеты и механизмы поддержки для развертывания производства экологически чистого водорода в Великобритании, и это именно то, что изложено в сегодняшней водородной стратегии.

Зеленый водород с нулевым содержанием углерода может снизить выбросы парниковых газов в промышленности, на транспорте и в тепле. Его можно использовать для хранения нашей обильной возобновляемой энергии от морского ветра и, в более долгосрочной перспективе, для создания экспортных рынков. Это победа британских планов декарбонизации, победа более чистого воздуха и победа британских рабочих мест.

Директор по водороду в National Grid Энтони Грин сказал:

Переход к «зеленой» экономике потребует сочетания технологий, и водород будет играть жизненно важную роль. Эта стратегия свидетельствует о приверженности Великобритании водороду и обеспечивает уверенность, необходимую для повышения доверия потребителей и инвесторов и поддержки коммерческих решений. Важно отметить, что раскрытие потенциала водорода как решения для экологически чистой энергии требует значительного темпа и инноваций для расширения производства, и руководство правительства сегодня будет иметь ключевое значение для привлечения инвестиций и поддержки, необходимых для достижения этого.

Главный политический директор CBI Мэтью Фелл сказал:

Поскольку водород является ключом к разблокировке декарбонизации в углеродоемких секторах, а также к стимулированию высокого уровня квалифицированных «зеленых» рабочих мест, государственная водородная стратегия является ключевой вехой в реализации плана Великобритании из 10 пунктов.

Являясь лидером высококвалифицированного производства и обладая обширным наследием в области производства энергии, Великобритания находится в идеальном положении, чтобы извлечь выгоду из возможностей, предоставляемых водородом.

Поскольку обратный отсчет до COP26 продолжается, водород — это область, в которой Великобритания может показать пример на мировой арене, демонстрируя ценность прочных партнерских отношений между правительством и частным сектором на пути к сокращению выбросов.

Генеральный директор SSE Алистер Филлипс-Дэвис сказал:

Мы решительно приветствуем публикацию этой первой в истории водородной стратегии и надеемся превратить эту обнадеживающую стратегию в твердые и быстрые действия с помощью наших захватывающих планов.К ним относятся работа с Equinor над первой в мире крупной водородной электростанцией в Кидби и разработка каверн для хранения водорода в Олдбро, а также наше партнерство с Siemens Gamesa по размещению объектов по производству водорода на наших ветряных электростанциях. Эта стратегия является долгожданным первым шагом к реализации потенциала водорода.

Приоритизируя и поддерживая отрасли, загрязняющие окружающую среду, чтобы значительно сократить их выбросы, правительство также объявило сегодня о пакете финансирования в размере 105 миллионов фунтов стерлингов через свой портфель инноваций Net Zero, который станет первым шагом к созданию британской низкоуглеродной водородной экономики.Инвестиции помогут промышленным предприятиям разрабатывать низкоуглеродные альтернативы промышленному топливу, включая водород, что будет иметь ключевое значение для выполнения обязательств по защите климата. В том числе:

  • Соревнование по переходу на промышленное топливо стоимостью 55 миллионов фунтов стерлингов. Финансирование будет поддерживать разработку и испытания решений по переходу промышленности с топлива с высоким содержанием углерода на топливо с низким содержанием углерода, такого как природный газ, на чистый водород, что поможет отрасли достичь нулевого уровня выбросов к 2050 году
  • Конкурс на замену красного дизельного топлива стоимостью 40 миллионов фунтов стерлингов. Предоставление грантового финансирования для разработки и демонстрации низкоуглеродных альтернатив дизельному топливу для строительства, разработки карьеров и добычи полезных ископаемых с целью обезуглероживания этих отраслей, зависящих от красного дизельного топлива, топлива, используемого в основном для внедорожных целей, например, в бульдозерах. Поскольку красное дизельное топливо отвечает за производство почти 14 миллионов тонн углерода каждый год, инвестиции поддерживают бюджетное объявление правительства Великобритании, отменяющее право на использование красного дизельного топлива и биодизельного топлива со скидкой
  • .
  • Ускоритель промышленной энергоэффективности стоимостью 10 млн фунтов стерлингов ( IEEA ).Предложение финансирования разработчикам чистых технологий для работы с промышленными площадками для установки, тестирования и проверки решений для снижения потребления энергии и ресурсов в промышленности Великобритании

Это происходит, когда министр транспорта объявляет победителей конкурса R&D стоимостью 2,5 миллиона фунтов стерлингов для пилотных проектов водородного транспорта в районе Тис-Вэлли, который приведет к тому, что супермаркеты, службы экстренной помощи и компании доставки испытают водородный транспорт для перевозки товаров и выполнять местные услуги.

Заместитель директора Carbon Trust Пол Хаггинс сказал:

На предыдущих этапах программы Industrial Energy Efficiency Accelerator было выделено более 8 миллионов фунтов стерлингов на 16 успешных проектов. Программа сыграла важную роль в обеспечении первой промышленной демонстрации широкого спектра инновационных технологий, которые в будущем могут обеспечить до 10 миллионов тонн кумулятивной экономии углерода за 10 лет.

Масштабная работа этих технологий на местах уменьшит барьеры для широкого внедрения энергосберегающих технологий в отрасли.Мы рады, что BEIS повторно назначила Carbon Trust и наших партнеров, Jacobs и KTN , для предоставления следующего раунда IEEA , и надеемся на поддержку следующей волны демонстрационных проектов и дальнейший вклад в британское переход отрасли к чистому нулю.

Водород можно сделать таким же безопасным, как природный газ. По мере развития водородной экономики будут проводиться все необходимые оценки и приниматься меры для обеспечения безопасного хранения, распределения и использования водорода.

Правительство Великобритании уже сотрудничает с Управлением по охране труда и промышленной безопасности и регулятором энергетики Ofgem, чтобы поддержать промышленность в проведении первых в своем роде испытаний водородного отопления. Эти испытания наряду с результатами более широкой программы исследований и разработок послужат основой для решения правительства Великобритании в 2026 году о роли водорода в обезуглероживании тепла. Если положительный случай будет установлен, к 2035 году водород может играть значительную роль в отоплении домов и предприятий, питании автомобилей, плит, котлов и многого другого, помогая сократить выбросы углерода из системы отопления Великобритании и бороться с изменением климата.

Директор по политике Ассоциации возобновляемых источников энергии и чистых технологий ( REA ) Фрэнк Гордон сказал:

Эта стратегия обеспечивает долгожданную ясность. В документе REA содержится призыв к правительству обеспечить определенность для инвесторов, применить технологически нейтральный подход и выделить ряд путей с низким уровнем выбросов углерода. Стратегия по водороду начинает отвечать на эти призывы и предлагает позитивное видение роли водорода в достижении целей Великобритании по достижению нулевого уровня выбросов.

При поддержке Net Zero Hydrogen Fund, схемы поддержки доходов от производства водорода и стандартной методологии определения, когда водород является низкоуглеродным, мы считаем, что эта стратегия может обеспечить стимул для производства водорода в Великобритании в ближайшие годы.

Главный исполнительный директор Energy UK Эмма Пинчбек сказала:

Hydrogen и CCUS будут невероятно ценными для секторов, которые будет трудно обезуглероживать с помощью электричества, и поэтому мы приветствуем тот факт, что сегодняшняя Стратегия по водороду использует общеэкономический подход к разработке этих инновационных технологий.У Великобритании есть реальный потенциал для водорода и CCUS , оба из которых могут создать новые квалифицированные рабочие места, особенно в тех местах, где Великобритания уже имеет гордое промышленное и энергетическое наследие.

Исполнительный директор Aldersgate Group Ник Молхо сказал:

Мы приветствуем консультации по бизнес-моделям, чтобы сделать крупномасштабное производство водорода с низким содержанием углерода коммерчески жизнеспособным, а также обязательство разработать надежный стандарт, обеспечивающий соответствие производства водорода в Великобритании цели нулевого чистого выброса.

Низкоуглеродный водород играет решающую роль в сокращении выбросов в сложных секторах экономики, таких как дальние автомобильные перевозки и тяжелая промышленность, как в кластерных, так и в рассредоточенных местах. Ключом к наращиванию производства и снижению стоимости низкоуглеродистого водорода, включая увеличение мощностей зеленого электролиза, будет объединение значимых демонстрационных проектов в таких секторах, как сталелитейная промышленность, и инвестиции в навыки, с быстрой ясностью рыночных механизмов, которые промышленность может использовать. рассчитывать на предсказуемый возврат инвестиций.

Водородная стратегия является одной из серии стратегий, которые правительство Великобритании публикует в преддверии Саммита ООН по климату COP26 , который состоится в Глазго в ноябре этого года. Правительство Великобритании уже опубликовало свою Стратегию промышленной декарбонизации, Стратегию декарбонизации транспорта и Соглашение о переходе к Северному морю, а в этом году будут опубликованы его стратегии «Тепло и здания» и «Нулевая прибыль».

Тематические исследования

В Великобритании уже реализуются инновационные проекты, дающие толчок британской ведущей в мире низкоуглеродной водородной экономике.В том числе:

  • В Шотландии. Проект Acorn Hydrogen, расположенный в Сент-Фергусе, Абердиншир, использует преимущества существующей нефтегазовой инфраструктуры для преобразования природного газа Северного моря в водород с низким содержанием углерода, при этом выбросы, образующиеся при производстве водорода, безопасно удаляются и хранятся посредством улавливания, использования и хранения углерода. . Проект возглавляет Storegga при финансировании и поддержке отраслевых партнеров, включая Harbour Energy, Shell, правительства Великобритании и Шотландии и Европейский Союз.
  • В Северной Ирландии. Разработка водородных автобусов компанией Wrightbus в Белфасте. Компания вложила значительные средства в разработку автобусов на водородных топливных элементах и ​​за последние четыре года получила более 8 миллионов фунтов стерлингов от государственного финансирования исследований и разработок для автомобильного сектора.
  • В Уэльсе. В Порт-Талботе проект Hanson Cement демонстрирует, как водород из возобновляемых источников энергии может помочь обезуглерожить производство цемента.
  • В Англии.В рамках конкурса BEIS , финансируемого HyNet, компания Unilever совместно с Progressive Energy проводит испытания по переводу местного котла, работающего на природном газе, на водород. Котел, расположенный на заводе Unilever в Порт-Санлайт на реке Виррал, вырабатывает пар, используемый для производства товаров для дома и личной гигиены.

Примечания для редакторов

Доступен полный список текущих водородных проектов в Великобритании, а также разъяснения о том, что такое водород и как он работает.

См. полный список опубликованных сегодня документов:

Пакет «Сегодняшняя водородная стратегия» также содержит дополнительную информацию о различных способах производства водорода и наши прогнозы технических затрат по каждой технологии до 2050 года, а также приложение, в котором изложены анализ и фактические данные, лежащие в основе водородной стратегии, и консультации.

В рамках работы по обеспечению безопасности программы Hy4heat правительство Великобритании поддержало работу по оценке безопасного использования газообразного водорода в определенных типах жилых помещений и зданий в рамках подготовки к первым общественным испытаниям с использованием водорода в качестве источника тепла.

Дополнительная поддержка, которую правительство Великобритании оказывает водородным проектам, включает:

1. Чистый нулевой водородный фонд в размере 240 млн фунтов стерлингов для поддержки новых проектов по производству водорода;

2. Бизнес-модель по водороду для стимулирования частных инвестиций в новые низкоуглеродные водородные проекты;

3. Фаза 2 Фонда промышленной трансформации энергетики на сумму 315 млн фунтов стерлингов для поддержки перехода промышленности на низкоуглеродное топливо, включая водород;

4. До 60 миллионов фунтов стерлингов в рамках конкурса Low Carbon Hydrogen Supply 2 для поддержки инновационных технологий производства, транспортировки и хранения водорода;

5.Демонстрационный конкурс более длительного хранения энергии стоимостью 68 миллионов фунтов стерлингов;

6. Ведущие в мире испытания водорода для отопления, в том числе испытание водорода в районе к 2023 году, испытание водорода в деревне к 2025 году и потенциальный пилотный водородный город к концу десятилетия;

7. До 183 миллионов фунтов стерлингов на декарбонизацию транспорта, включая испытания и внедрение водородных технологий для автобусов, грузовиков HGV , судоходства и авиации, в том числе:

  • до 120 миллионов фунтов стерлингов в этом году в рамках программы «Региональные районы для автобусов с нулевым уровнем выбросов» (ZEBRA) для приобретения 4000 новых автобусов с нулевым уровнем выбросов, водородных или электрических, а также инфраструктуры, необходимой для их поддержки
  • до 20 миллионов фунтов стерлингов в этом году на разработку испытаний как для электрической дорожной системы, так и для водородных дальнемагистральных транспортных средств большой грузоподъемности (HGV), а также для проведения испытания электрического аккумулятора для определения осуществимости, доставляемости, затрат и преимуществ каждой технологии
  • до 20 миллионов фунтов стерлингов в этом году на показательный конкурс «Чистое морское дело»
  • до 15 миллионов фунтов стерлингов в этом году для конкурса «Зеленое топливо, зеленое небо» для поддержки производства первых в своем роде экологичных авиатопливных заводов в Великобритании
  • 3 миллиона фунтов стерлингов в этом году на поддержку развития водородного транспортного узла в Тис-Вэлли и 4 фунта стерлингов.8 миллионов (в зависимости от экономического обоснования) для поддержки разработки водородного хаба в Холихеде, Уэльс

Пакет государственного финансирования Великобритании на сумму 95 миллионов фунтов стерлингов и Ускоритель промышленной энергоэффективности на сумму 10 миллионов фунтов стерлингов ( IEEA ) получены из портфеля инноваций Net Zero на сумму 1 миллиард фунтов стерлингов. См. подробности обо всех 3 конкурсах и о том, как зарегистрировать интерес. В рамках программы IEEA стоимостью 10 млн фунтов стерлингов правительство выделило фонду Carbon Trust 1,7 млн ​​фунтов стерлингов в качестве партнера по реализации программы.

Водород и зеленый водород | Общая подвижность газа

Два десятилетия опыта работы с водородом

Сеть

TotalEnergies в настоящее время насчитывает около 30 водородных заправочных станций (HRS) в Германии, Нидерландах, Бельгии и Франции и разрабатывает множество новых проектов HRS, чтобы подготовить рынок к более широкому использованию водорода для мобильности.

В 2013 году TotalEnergies через свою дочернюю компанию PitPoint, теперь TotalEnergies Gas Mobility, построила первую общественную водородную станцию ​​в Нидерландах для WaterstofNet в автомобильном кампусе в Хелмонде. С тех пор она также построила и до сих пор управляет двумя частными станциями в странах Бенилюкса, в бельгийском городе Антверпен и в Делфзейле на севере Нидерландов, предназначенных для заправки автобусов на водородных топливных элементах компаний общественного транспорта.Общественная станция TotalEnergies h3, расположенная в голландском городе Арнем, работает с конца 2020 года. Станция h3 предлагает водород при давлении 700 бар для легковых автомобилей и при 350 бар для большегрузных транспортных средств, таких как автобусы и мусоровозы.

Водород TotalEnergies для мобильности Амбиции

TotalEnergies намерена к 2030 году прямо или косвенно управлять до 150 водородными заправочными станциями в Германии, Нидерландах, Бельгии, Люксембурге и Франции. Эта цель была объявлена в рамках партнерства между TotalEnergies и Daimler Truck для совместной разработки водородная экосистема для грузовых автомобильных перевозок в Европе.

Проектирование, сборка, эксплуатация и техническое обслуживание мобильных станций HRS

В 2018 году WaterstofNet поручила компании TotalEnergies построить мобильную водородную заправочную станцию, которую можно использовать для практических демонстраций на местах в компаниях во Фландрии и Нидерландах.
 
С 2018 года TotalEnergies управляет передвижной водородной заправочной станцией, которую она спроектировала и построила, чтобы помочь в разработке гоночного автомобиля на топливных элементах для Missionh34. Это первая в мире мобильная станция HRS, развернутая на гоночных трассах для заправки водородных автомобилей во время Кубка Мишлен в Ле-Мане.

Missionh34 — это совместный проект Автомобильного клуба de l’Ouest (ACO) и инженерно-консалтинговой компании GreenGT, целью которого является создание специальной категории для водородных электромобилей на престижном мероприятии «24 часа Ле-Мана» в 2024 году. Его цель — ясно: ускорение исследований и разработок для этого типа энергии для достижения мобильности с нулевым уровнем выбросов.

Преимущества продукта

  • Водород является безуглеродным энергоносителем, если он производится с использованием возобновляемой электричества.
  • Используемый в качестве автомобильного топлива водород оказывает минимальное воздействие на окружающую среду с нулевыми выбросами вредных веществ в атмосферу.
  • Автомобили на водородных топливных элементах
  • обеспечивают комфорт при вождении, широкий запас хода и быструю заправку.

Предложение TotalEnergies 

  • Почти два десятилетия практического опыта в области инфраструктуры для заправки водородом.
  • Около 30 водородных станций в Германии, Нидерландах, Бельгии, Франции и многие другие…  
  • Полное предложение, от проектирования до установки, эксплуатации и обслуживания, для общественных и частных (выделенных) водородных станций.

Гарантия происхождения

Австралия ускоряет разработку и коммерциализацию технологий с низким уровнем выбросов, включая водород.

Дорожная карта инвестиций в технологии и Национальная водородная стратегия обеспечивает путь.

В основе нашего будущего чистого водорода лежит схема гарантии происхождения или схема сертификации. Схема позволит австралийским предприятиям продавать проверенный водород с низким уровнем выбросов из возобновляемых источников и ископаемого топлива со значительным улавливанием и хранением углерода внутри страны и по всему миру.

Гарантия происхождения COP26 видео

Схема гарантии происхождения измеряет и отображает ключевые характеристики того, как и где производится единица водорода, включая его углеродоемкость в цифровом сертификате. Когда производитель продает водород, сертификат передается покупателю вместе с физической поставкой и аннулируется по мере потребления водорода. Это позволяет клиентам в будущем выбирать продукт, наиболее соответствующий их потребностям.


Австралия играет ведущую роль на международном уровне, разрабатывая совместно с нашими торговыми партнерами методы определения выбросов, связанных с производством водорода. Это обеспечит надежную, всемирно признанную и поддерживаемую нашими рынками систему гарантии происхождения водорода в Австралии.

Испытания

Правительство Австралии обратилось к органу по регулированию экологически чистой энергии с просьбой провести испытания для разработки схемы гарантии происхождения водорода, согласованной на международном уровне и позволяющей австралийской индустрии чистого водорода расти.18-месячные испытания начнутся с 8 декабря 2021 года.

Испытания будут проводиться совместно с Министерством промышленности, науки, энергетики и ресурсов, которое отвечает за более широкие консультации. Схема будет разработана совместно с промышленностью и ключевыми заинтересованными сторонами. Участники с работающими проектами или проектами, находящимися на продвинутой стадии планирования, могут быть приглашены для участия в испытаниях.

Водород – ключевой фактор энергетического перехода

сталь h3morrow, Германия:

Один из крупнейших водородных проектов в Европе для обеспечения будущего отрасли

Equinor, Open Grid Europe (OGE) и Thyssenkrupp Steel Europe (tkSE) с 2019 года работают над подходящей концепцией производства и транспортировки голубого водорода на крупнейшие сталелитейные заводы Германии в Дуйсбурге.

Водород из природного газа и комбинированное улавливание и хранение углерода, так называемый «голубой водород», будет играть ключевую роль в обезуглероживании трудно поддающихся сокращению секторов, таких как цементная, сталелитейная и другие отрасли тяжелой промышленности и транспорт. Проект h3morrow, способный производить 800 000 нм3/ч (~ 2,7 ГВт) водорода, является одним из крупнейших проектов декарбонизации в Европе.

Проект h3morrow был инициирован еще в 2018 году в результате совместного исследования Equinor и Open Grid Europe (OGE), крупнейших операторов передающих сетей в Германии.Это подчеркнуло высокий потенциал для производства и транспортировки голубого водорода в промышленные кластеры Германии, такие как Северный Рейн-Вестфалия. Через год после того, как с производителем стали Thyssenkrupp Steel Europe (tkSE) было проведено технико-экономическое обоснование для разработки подходящей концепции поставки голубого водорода на крупнейшие немецкие сталелитейные заводы в Дуйсбурге. Оператор газотранспортной компании Thyssengas также присоединился к консорциуму в качестве ассоциированного члена, чтобы дополнить свой опыт планирования инфраструктуры в Рурской области.

Проект может быть запущен к 2027 году и поставлять голубой водород на крупнейший сталелитейный завод в Германии, что позволит сократить выбросы CO2 на 11 миллионов тонн в год при ежегодном производстве до 7 миллионов тонн экологически нейтральной стали.

В настоящее время проект и все партнеры вместе сосредоточены на разработке соответствующих политик и нормативно-правовой базы, чтобы довести его до надежного экономического обоснования.

Синий водород можно производить в больших количествах сравнительно быстро, а это означает, что спрос на водород, ожидаемый промышленностью, может быть быстро удовлетворен.

«h3morrow steel» в настоящее время планирует транспортировать природный газ из Норвегии по существующей транспортной сети на завод автотермического риформинга (ATR) на немецком или голландском побережье Северного моря. Станция должна иметь мощность около 2,7 ГВт, из которых около 0,6 ГВт может быть поставлено третьим сторонам. Остальные 2,1 ГВт используются для производства стали компанией Thyssenkrupp Steel Europe и обеспечивают производство энергии до 7 миллионов метрических тонн обезуглероженной стали в год.

Методы производства водорода в масштабе

Низкоуглеродистый водород может сыграть важную роль в борьбе с изменением климата и ухудшением качества воздуха.В этом аналитическом брифинге рассматривается вопрос о том, как можно производить водород в полезных масштабах для питания транспортных средств, обогрева домов и обеспечения промышленных процессов.

Рассмотрены четыре группы технологий производства водорода:

  1. Термохимические способы получения водорода
    Эти методы обычно используют тепло и ископаемое топливо. Паровой риформинг метана является доминирующей коммерческой технологией, и в настоящее время он производит водород в больших масштабах, но в настоящее время не является низкоуглеродным. Поэтому улавливание углерода имеет важное значение в этом процессе.Инновационные технологические разработки также могут помочь, и в настоящее время ведутся исследования. Альтернативные термические методы получения водорода указывают на потенциал газификации биомассы. Другие методы, находящиеся на низком уровне технологической готовности, включают отделение водорода от углеводородов с помощью микроволн.
  2. Электролитические пути получения водорода
    Электролитическое производство водорода, также известное как электролиз, заключается в расщеплении воды на водород и кислород с использованием электричества в электролизере. Электролиз производит чистый водород, который идеально подходит для низкотемпературных топливных элементов, например, в электромобилях.Коммерческие электролизеры представлены на рынке и используются уже много лет. Дальнейшее развитие технологий позволит электролизерам нового поколения быть коммерчески конкурентоспособными при использовании в масштабе с меняющимися возобновляемыми источниками энергии.
  3. Биологические пути получения водорода
    Биологические пути обычно включают преобразование биомассы в водород и другие ценные конечные продукты с использованием микробных процессов. Такие методы, как анаэробное сбраживание, в настоящее время осуществимы в лабораторных и небольших пилотных масштабах.Эта технология может оказать дополнительное или даже большее влияние и ценность как способ производства ценных химических веществ в рамках концепции биоперерабатывающего завода.
  4. Пути к водороду из солнечной энергии в топливо
    Сообщалось о ряде экспериментальных методов, наиболее развитой из которых является «солнечная энергия в топливо» — набор технологий, которые обычно расщепляют воду на водород и кислород с использованием солнечной энергии. Эти методы имеют тесные параллели с процессом фотосинтеза и часто называются процессами «искусственного фотосинтеза».Исследование многообещающее, хотя мнения о его конечной полезности разделились. Конкуренция за пространство всегда будет ограничивать масштабирование солнечной энергии топливом.

В брифинге делается вывод о том, что паровая конверсия метана и электролиз являются наиболее вероятными технологиями, которые будут развернуты для производства низкоуглеродистого водорода в больших объемах в ближайшей и среднесрочной перспективе, при условии, что проблемы, связанные с высоким уровнем улавливания углерода (для паровой конверсии метана ) и снижение затрат и возобновляемые источники энергии (для электролиза) могут быть преодолены.

Водород | Шелл Глобал

Конечной целью Shell является производство зеленого водорода путем электролиза с использованием возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца. Но быстрый переход к энергетическому переходу означает, что и зеленый, и синий водород могут сыграть свою роль в предстоящем десятилетии. Синий водород производится из природного газа, а затем обезуглероживается с использованием улавливания и хранения углерода.

Чтобы не отставать от растущего спроса на водород и возобновляемую энергию, голубой водород может стать промежуточным решением, помогающим построить водородную экосистему при одновременном снижении выбросов.

См. текущие проекты «Шелл» ниже:

Скачать карту с проектами электролизеров Shell

Китай: город Чжанцзякоу

В январе 2022 г. Шелл запустила в Китае электролизер для получения водорода производственной мощностью 20 МВт. Это первый коммерческий проект Shell по разработке водорода в Китае, на который ушло всего 13 месяцев. Используя наземную энергию ветра, проект первоначально будет поставлять зеленый водород для заправки парка из более чем 600 автомобилей на топливных элементах в зоне соревнований Чжанцзякоу во время зимних Олимпийских игр.После этого водород будет использоваться для общественного и коммерческого транспорта в регионе Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй, что поможет обезуглерожить сектор мобильности.

Германия: электролизер REFHYNE

В июле 2021 года Shell открыла электролизер REFHYNE на нашем химико-энергетическом заводе в Рейнланде, Германия. Благодаря жизненно важному финансированию совместного предприятия ЕС по топливным элементам и водороду этот электролизер мощностью 10 МВт с протонообменной мембраной (PEM) является крупнейшим в своем роде в Европе.Электролизер был построен ITM Power и будет эксплуатироваться Shell, производя 1300 тонн зеленого водорода в год из возобновляемых источников энергии. Уже есть планы по увеличению мощности электролизера до 100 МВт.

Нидерланды: Север3

Shell вместе со своими партнерами по консорциуму, Gasunie и Groningen Seaports, стремится к 2040 году построить крупнейший в Европе проект зеленого водорода в Нидерландах. Если будет получено разрешение, North3 сможет производить более 800 000 тонн зеленого водорода. электроэнергией, вырабатываемой оффшорной ветряной электростанцией мощностью 10 ГВт в Северном море.В декабре 2020 года к консорциуму присоединились RWE и Equinor.

Нидерланды: Rotterdam Green Hydrogen Hub

Shell вместе с партнерами работает над созданием экологически чистого водородного хаба в порту Роттердама. В июле 2020 года Shell и Eneco выиграли тендер на проект морской ветроэнергетики Hollandse Kust Noord мощностью 759 МВт в Северном море, который будет введен в эксплуатацию в 2023 году. Shell планирует построить электролизер мощностью 200 МВт в порту Роттердама, который предназначен к 2023 году начать производство около 50 000–60 000 кг водорода в сутки.Полученный зеленый водород первоначально будет использоваться на нефтеперерабатывающем заводе Shell в Пернисе для частичной декарбонизации производства ископаемого топлива. Окончательное инвестиционное решение по электролизёру ещё не принято.

Нидерланды: Эммен

В рамках энергетического хаба GZI Next строится солнечный парк мощностью 12 МВт. Помимо производства солнечной энергии, этот энергетический центр также будет производить водород.

Зеленый аммиак | Королевское общество

Что такое зеленый аммиак?

Аммиак — это едкий газ, который широко используется для производства сельскохозяйственных удобрений.Производство зеленого аммиака — это процесс производства аммиака на 100% возобновляемый и безуглеродный.

Одним из способов получения зеленого аммиака является использование водорода в результате электролиза воды и выделения азота из воздуха. Затем они подаются в процесс Габера (также известный как Габер-Бош), и все они питаются от устойчивого электричества. В процессе Габера водород и азот взаимодействуют при высоких температурах и давлениях с образованием аммиака NH 3 .

Однако процесс производства аммиака в настоящее время не является «зеленым».Чаще всего его производят из метана, воды и воздуха с использованием парового риформинга метана (SMR) (для производства водорода) и процесса Габера. Приблизительно 90% производимого диоксида углерода приходится на процесс SMR. Этот процесс потребляет много энергии и производит около 1,8% глобальных выбросов углекислого газа.

Декарбонизация производства аммиака

Сокращение количества углекислого газа, образующегося в процессе производства аммиака, имеет решающее значение для достижения нулевого уровня выбросов к 2050 году.Лучший способ сократить выбросы углерода при производстве аммиака — использовать водород с низким содержанием углерода.

Наиболее вероятными краткосрочными вариантами масштабного производства безуглеродного водорода являются синий водород и зеленый водород:

  • Синий водород используется для улавливания и хранения выбросов углерода в процессе паровой конверсии метана (SMR) (CCS).
  • Зеленый водород производится с помощью электролиза воды для получения водорода и кислорода с использованием устойчивого электричества в процессе.

Узнайте больше о том, как низкоуглеродистый водород производится в больших масштабах (PDF).

Какое будущее у зеленого аммиака?

Производство зеленого аммиака может предложить дополнительные возможности для перехода к нулевым выбросам двуокиси углерода. К ним относятся:

  • Аккумулирование энергии – аммиак легко хранить в жидком виде при умеренном давлении (10-15 бар) или в холодильнике до -33°C. Это делает его идеальным химическим хранилищем для возобновляемой энергии.Существует существующая распределительная сеть, в которой аммиак хранится в больших рефрижераторных резервуарах и транспортируется по всему миру по трубам, автоцистернами и кораблями.
  • Безуглеродное топливо – аммиак можно сжигать в двигателе или использовать в топливных элементах для производства электроэнергии. При использовании единственными побочными продуктами аммиака являются вода и азот. Морская отрасль, скорее всего, станет одной из первых, заменив использование мазута в судовых двигателях.
  • Водородный носитель – существуют приложения, в которых используется газообразный водород (например,грамм. в топливных элементах PEM), однако водород трудно и дорого хранить в больших объемах (требуются криогенные резервуары или баллоны высокого давления).
Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.