水素を生成する市販の方法
水素生産は、アンモニア生産から燃料電池に至るまでのアプリケーションを備えた世界的なエネルギー環境の重要な要素です。多数の方法が存在しますが、以下は最も商業的に普及しています。
1。蒸気メタン改革（SMR）：
* プロセス： これは最も広く使用されている方法であり、世界の水素生産の75％以上を占めています。天然ガス（主にメタン）は、ニッケル触媒の存在下で高温（700〜1000°C）で蒸気と反応します。
* 化学反応： CH4 + H2O→CO + 3H2
* 利点： 高効率、低コスト、容易に利用可能な原料。
* 短所： 高いCO2排出には、大幅なエネルギー入力が必要です。
2。部分酸化：
* プロセス： SMRに似ていますが、蒸気の代わりに酸素を使用します。反応は、触媒で低温（800〜1000°C）で発生します。
* 化学反応： 2CH4 + O2→2CO + 4H2
* 利点： SMRよりも効率的で、より重い炭化水素を利用できます。
* 短所： 純粋な酸素が必要であり、CO2およびNOX排出量を生成します。
3。石炭ガス化：
* プロセス： 石炭は、高温（1000-1400°C）で蒸気と酸素と反応して、合成ガス混合物（COおよびH2）を生成します。
* 利点： 容易に利用可能で豊富な燃料源を利用します。
* 短所： 高いCO2排出量、複雑なプロセス、SMRと比較した効率が低い。
4。電気分解：
* プロセス： 電気を使用して水分子を水素と酸素に分割します。
* 化学反応： 2H2O→2H2 + O2
* 利点： CO2排出量がゼロの「緑の」水素を生成し、再生可能エネルギー源によって駆動できます。
* 短所： 高エネルギー消費量、現在は化石燃料ベースの方法よりも高価です。
5。バイオガス改革：
* プロセス： 嫌気性消化を通じて有機廃棄物から生成されたバイオガス（主にメタン）を利用します。 SMRと同様のプロセスと部分的な酸化が適用されます。
* 利点： 温室効果ガスの排出を削減し、再生可能リソースを利用します。
* 短所： バイオガスの可用性に応じて、他の方法と比較して小規模な生産。
6。その他の新興技術：
* 光触媒水分割： 日光を利用して、水素と酸素に直接水を分割します。
* 熱化学的水分割： 高温熱を使用して水分子を分解します。
* 血漿改革： プラズマを使用して炭化水素を分解し、水素を生成します。
これらの方法は、効率、コスト、環境への影響の点で異なります。生産方法の選択は、原料の入手可能性、エネルギー価格、環境規制などの要因に依存します。
水素の需要が高まるにつれて、研究開発は、水素生産の効率と持続可能性の向上に焦点を当てています。これには、電気分解の効率の向上、それを強化するための新しい再生可能エネルギー源の探索、化石燃料ベースの方法からのCO2排出量を緩和するための炭素捕獲および貯蔵技術の開発が含まれます。
