Ученые предлагают перерабатывать природный газ в водород прямо на газовых месторождениях

Прочитано: 85 раз(а)


Исследователи Сколтеха нашли способ получать водород из природного газа с эффективностью 45% прямо на газовом месторождении, закачивая в скважину пар и катализатор и добавляя кислород для воспламенения газа. При сжигании с помощью катализатора образуется смесь окиси углерода и водорода, из которой последний можно легко извлечь. Эта технология поможет ускорить переход от ископаемого топлива к чистой водородной энергетике. Исследование было опубликовано в журнале Fuel.

Примерно 80% энергии поступает из ископаемого топлива, такого как нефть и природный газ , которые при сжигании выделяют углекислый газ , угрожая окружающей среде и способствуя изменению климата. Хотя газ считается «более чистым», чем нефть с ее многочисленными токсинами, при сжигании он все же выделяет углекислый газ, что делает газ угрозой для окружающей среды.

Водород, который не выделяет ничего, кроме водяного пара, может быть более здоровой альтернативой. Однако широкое использование этого «зеленого» источника энергии сдерживается трудностями производства.

Впервые команда Сколковского института науки и технологий в Москве предложила добывать водород из пластов месторождений природного газа, богатых углеводородами, содержащими большое количество водорода на молекулярном уровне . Это означает, что углеводороды после переработки могут дать большое количество «зеленого» топлива.

Команда предложила эффективный многоэтапный процесс производства водорода из газовых месторождений. Сначала в скважину закачивается пар вместе с катализатором, который впоследствии поможет отделить водород от компонентов природного газа. Затем закачивается воздух или чистый кислород для воспламенения газа непосредственно в резервуаре.

При помощи пара и катализатора природный газ сгорает и превращается в смесь окиси углерода и водорода. Углекислый газ, образующийся из угарного газа, остается в водоеме и не способствует парниковому эффекту.

На заключительном этапе водород извлекается из скважины через мембрану, которая блокирует другие продукты сгорания, оставляя оксид углерода и углекислый газ постоянно запертыми под землей.

Исследователи протестировали свой процесс в лабораторных реакторах, имитирующих условия реального газового резервуара. В реактор они поместили измельченную породу, а затем закачали метан, основной компонент природного газа, вместе с паром и катализатором, а затем кислород. Давление внутри реактора поддерживалось на уровне, типичном для газовых резервуаров (в восемьдесят раз превышающем атмосферное давление).

По ходу эксперимента команда анализировала состав газов в реакторе, чтобы оценить эффективность конверсии метана в водород. Оказалось, что большая часть водорода — 45% от общего объёма газа — образовалась при 800°С с впрыском в реактор большого количества пара.

Чтобы реакция была максимально эффективной, пара должно быть в четыре раза больше, чем природного газа. Исследователи выбрали температуру 800°C, потому что ее легко достичь при сжигании природного газа и ее не нужно искусственно поддерживать.

Выход водорода также зависел от состава породы. Например, в экспериментах с пористым оксидом алюминия выход водорода достигал 55%. Более высокая эффективность в этом случае объясняется тем, что оксид алюминия инертен, т. е. не вступает в реакцию с окружающими элементами. Природная порода содержит и другие, более активные минералы, способные вступать в реакцию с компонентами газовой смеси и влиять на выход водорода.

«Все этапы процесса основаны на отработанных технологиях, которые ранее не были адаптированы для добычи водорода из реальных газовых пластов. Мы продемонстрировали, что наш подход может помочь эффективно конвертировать углеводороды в «зеленое» топливо в полевых условиях. до 45%. В будущем мы планируем опробовать наш метод на реальных газовых месторождениях», — говорит Елена Мухина, к.т.н., старший научный сотрудник Skoltech Petroleum и руководитель проекта.

Ученые предлагают перерабатывать природный газ в водород прямо на газовых месторождениях



Новости партнеров