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95%以上を占めています。天然ガス(主にメタン)は、高温(700〜1000°C)で蒸気と反応し、ニッケル触媒の存在下での圧力で、水素と二酸化炭素を生成します。
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CH4 + H2O→CO + 3H2
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* 長所: 容易に利用できる天然ガスを使用して、比較的安価で効率的です。
* cons: 気候変動に貢献して、かなりのCO2排出量を生成します。
2。部分酸化(POX)
* プロセス: この方法では、酸素を使用して、高温(1000〜1500°C)で、通常は天然ガス、天然ガスを部分的に酸化します。これにより、水素、一酸化炭素、およびいくつかの二酸化炭素が生成されます。
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CH4 + 1/2 O2→CO + 2H2
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* 長所: SMRよりも重い炭化水素を利用することができ、原料の不純物に敏感ではありません。
* cons: CO2を生成し、酸素産生を必要とし、コストと複雑さを増します。
3。石炭ガス化
* プロセス: 石炭は、高温(1000〜1500°C)で蒸気と酸素と反応して、水素、一酸化炭素、二酸化炭素を含むガスの混合物を生成します。
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C + H2O→CO + H2
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* 長所: 石炭のような比較的安価で豊富な燃料源を利用できます。
* cons: 重要なCO2排出量を生成し、複雑なガス洗浄手順を伴います。
4。電気分解
* プロセス: この方法では、電気を使用して水を水素と酸素に分割します。
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2H2O→2H2 + O2
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* 長所: 再生可能エネルギー源を使用して電力を生成する場合、CO2排出のない純粋な水素を生成します。
* cons: 現在、このプロセスはエネルギー集約的で比較的高価ですが、技術の進歩は効率を向上させています。
5。バイオマスガス化
* プロセス: 石炭ガス化に似ていますが、バイオマス(木材、作物など)を原料として使用します。
* 長所: 再生可能なバイオマスを利用し、持続可能に管理するとカーボンニュートラルになります。
* cons: バイオマスの前処理が必要であり、化石燃料と比較してエネルギー密度が低い。
6。その他の方法
* エタノールまたはメタノールの改革: 水素とCO2を生成します。
* アンモニアの熱分解: 水素と窒素を生成します。
* 生物学的方法: 藻類または細菌を使用して水素を生成します。
水素を生産する方法の選択は、コスト、効率、環境への影響、リソースの可用性などのさまざまな要因に依存します。 よりクリーンでより効率的な水素生産技術の開発は、研究開発の主要な分野です。