водородная энергетика

Японская компания Tanaka Precious Metal Technologies разработала мембрану из палладия и меди, которая может быть использована для извлечения водорода при температуре, не превышающей 300 градусов Цельсия.

Среди мембран из палладия и меди наибольшую водородопроницаемость демонстрируют сплавы с соотношением данных металлов 60:40. Их слабым местом является работа при температуре 400 градусов Цельсия. Специалисты Tanaka Precious Metal Technologies сконцентрировали усилия на изготовлении мембраны из сплава с их пропорцией 61:39, обеспечивающего необходимую степень извлечения водорода при более низкой температуре.

Ранее водопроницаемость этого сплава не принималась во внимание, поскольку даже незначительное наличие в нем гранецентрированной кубической решётки было чревато ее резким сокращением, образование же объемно-центрированной кубической решетки, необходимой для получения водорода, было затруднительно. Инженеры Tanaka Precious Metal Technologies решили проблему, применив специальный метод термической обработки сплава, сделавшей возможным формирование полноценной объёмно-центрированной кубической решетки.

Испанские ученые разработали новый катализатор, способный совершить подлинный прорыв в генерации водорода за счет электролиза воды, сделав ее эффективнее и устойчивее по сравнению с имеющимися материалами.

Как известно, электролиз воды рассматривается в качестве наиболее перспективного процесса получения зеленого водорода, однако управляющие им электрокатализаторы могут разрушаться в процессе использования, тем самым снижая свою активность. Для решения данной проблемы исследователями был создан катализатор, способный переключаться между активным и покоящимся состояниями с помощью простых электрических регулировок.

Он состоит из частиц палладия, встроенных в углеродные волокна, предотвращающих их слипание и деградацию, и играющих большую роль в механизме переключения. Введение же серы позволило сформировать динамическую химическую среду, в которой катализатор может переходить между двумя состояниями: в активном он помогает выработке водорода, в покоящемся бездействует, будучи защищен от процессов, вызывающих его деградацию. Его можно реактивировать, подавая определенный электрический сигнал.

Китай стал абсолютным в мире лидером по генерации водорода: согласно отчету Национального энергетического агентства КНР, выработка в стране водорода увеличилась на 3,5% до 36,5 млн тонн. Из них получение водорода из угля поднялось на 6,7% до 20,7 млн тонн, из побочных промышленных продуктов – на 4% до 7,7 млн тонн.

Выпуск же водорода путем электролиза воды (так называемого «зеленого» водорода) вырос на 3,6% до 320 тыс. тонн. Любопытная деталь – как следует из отчета, существующие в Китае мощности по его генерации в прошлом году составили 125 тыс. тонн (или половину от имеющихся на планете).

Здесь налицо явное противоречие: выходит, либо в КНР вырабатывается в 2,6 раза больше «зеленого» водорода, чем позволяют действующие электролизеры, либо имеются в виду его поставки за счет ранее накопленных в хранилищах запасов (любопытно тогда, какова их реальная величина). Вместе с тем в 2024 году мощности по производству «зеленого» водорода расширились на 62% до вышеназванных 125 тыс. тонн.

Первые два поезда на водородном топливе для пригородных перевозок на Сахалине и в ряде других регионов планируется изготовить в 2026 году, следует из презентации замгендиректора РЖД Ивана Колесникова.

«Совместно с ТМХ сейчас активно разрабатываем поезд на водородном топливе для пригородного сообщения на острове Сахалин и ряде других регионов. Первые два поезда планируется изготовить уже в следующем году», — говорится в презентации.

«Норильский никель» ожидает серьезной трансформации потребления палладия в Китая, на рынке которого его доля составляет 80%. Согласно оценкам «Норильского никеля», спрос на палладий на внутреннем рынке КНР со стороны традиционных отраслей его потребления, например, автомобилестроения, сократится на 29% до 47 тонн в горизонте 2030 года. Поэтому «Норильский никель» сотрудничает с рядом китайских вузов и компаний для внедрения палладия в ряд перспективных областей, которое приведет к расширению спроса на него минимум на 5-10 тонн в год уже через пару лет.

К их числу можно отнести водородную энергетику — правительство Китая всячески стимулирует ее развитие в целях уменьшения сжигания угля на теплоэлектростанциях страны и бензина и дизельного топлива в автомобилях, приводящим к большим выбросам вредных веществ в атмосферу, не говоря про смог в крупных городах.

В настоящее время в КНР ведется строительство водородных электростанций, помимо них разрабатываются и производятся водородные автомобили — в минувшем году их продажи скакнули на 72% почти до 5,8 тыс. штук. При сохранении подобного темпа парк водородных машин в Китае в 2030 году может составить до 100-150 тыс. штук.

Традиционный метод получения аммиака базируется на пропускании смеси азота и водорода через нагретый катализатор при высоком давлении и имеет ряд недостатков: он очень энергоемок, катализаторы могут спекаться, малейшая примесь воды или кислорода могут их «отравлять и замедлять процесс.

В качестве альтернативы может рассматриваться электрокаталитическое восстановление нитратов до аммиака, проводимое в «мягких» условия с использованием гидрида титана. Исследования, выполненные китайскими учеными, показали возможность использования в качестве ресурсной базы для производства аммиака подобным способом сточных вод, образующихся в городах и на промышленных предприятиях.

Непосредственно получение гидрида титана достаточно просто — его можно осуществлять путем насыщения титана водородом, восстановлением его оксидов и хлоридов кальцием, натрием или магнием в водородной среде и др.

По существующим оценкам, выпуск аммиака в мире в 2023 году составил порядка 180 млн тонн, в 2030 году он может выйти на уровень 300 млн тонн и продолжить рост дальше — до 500-600 млн тонн в 2050 году. Его драйвером будет выступать использование аммиака в качестве «зеленого» топлива для морских судов и водородная энергетика.

На Международной конференции по водородной энергетике «Камаз» и АФК «Система» представили грузовик Камаз-53193 «Чистогор» с водородной силовой установкой. Экологичный грузовик, способный перевозить более 20 тонн, имеет запас хода до 500 км на одной заправке. Это первый образец в рамках соглашения о разработке водородной техники, заключенного компаниями в начале года.

До конца 2024 года планируется провести испытания прототипа на полигоне. В дальнейшем «Камаз» планирует выпускать грузовики на водородных топливных элементах, производство которых в России начнется в 2025 году. Техника будет включать и беспилотные модели.

Источник: tass.ru/ekonomika/22226873

Водородная энергетика рассматривается как путь к достижению углеродной нейтральности и остановке глобального потепления климата. Соответственно, во многих странах мира планируются проекты по выпуску водорода из различных ресурсов, начиная от природного газа и воды и заканчивая углем.

К их числу относится и Индия, правительство которой поставило перед собой амбициозную цель сделать ее мировым центром генерации водорода и предпринимающее конкретные шаги по ее достижению. Ранее им была запущена «Национальная водородная миссия», предусматривающая доведение уровня выработки «зеленого» водорода до 5 млн тонн к 2030 году и одновременно Индия должна стать лидирующим производителем электролизеров для его получения.

В свою очередь индийские игроки, например, Adani New Industries, Oil & Natural Gas и Greenko, занимаются осуществлением различных проектов по генерации «зеленого» водорода за счет использования возобновляемых источников энергии. Потенциал же спроса на него довольно велик – в будущем «зеленый» водород в больших объемах потребуется предприятиям металлургической, химической, электронной и других отраслей промышленности.