هيدروژن سبکترين گاز دو اتمي است که در شرايط فشار و دماي عادي به صورت گاز مي باشد، براي استفاده از آن بعنوان سوخت نياز به انرژي اوليه جهت استخراج آن از ساير منابع طبيعي و تبديل آن به شکل مناسب جهت استفاده درموتورهاي احتراق درونسوز يا پيل هاي سوختي هست.

روشهاي توليد:

بسياري از مواد شيميايي و هيدروکربورها و آب داراي هيدروژن مي باشند. بنابراين مي توان هيدروژن را از بسياري از منابع طبيعي از جمله گاز طبيعي، آب و متانول استخراج نمود.

 متداول ترين روش توليد هيدروژن، الکتروليز و توليد گاز سنتز از فرآيند ريفرمينگ بخار (steam reforming) و اکسيداسيون جزئي است. در حال حاضر بيشترين مقدار هيدروژن توليدي از منابع سوخت هاي فسيلي و فرآيندهاي پتروشيميايي بعنوان محصول فرعي مي باشد.

 

  • ريفرمينگ گاز طبيعي توسط بخار آب :

اين فرآيند گرماگير و با استفاده از کاتاليست در دماي ºC850 ودر فشار bar25 مطابق معادلات شيميايي زير انجام مي شود.

CH4 + H2      <        CO + 3H2

CO + H2      <         CO2 + H2

 

منواکسيدکربن به روش جذب يا جداسازي از طريق غشاي نيمه تراوا از محيط واکنش حذف مي شود.

 

·        اکسيداسيون جزئي هيدروکربورها:

اکسيداسيون جزئي هيدروکربورها واکنشي گرمازا همراه با توليد اکسيژن و بخار مي باشد. مقدار اکسيژن و بخار آب به نحوي کنترل مي گردد که پيشرفت واکنش بدون نياز به افزايش انرژي خارجي باشد. معادله شيميايي واکنش بطور مثال به صورت زير است.

C8H18+ H20+ 9/202         <        6CO+ 2CO2+ 10H2

 

  • روش PLASMA ARC PROCESS

در اين روش  با  استفاده از الکتريسيته و به روش Plasma arc  از گاز طبيعي يا نفت در دماي

C º 1600 ، کربن خالص و هيدروژن توليد مي شود. براساس اين روش در يک واحد نيمه صنعتي مي توان با استفاده از گاز طبيعي به ميزان m3/hr 1000 و kw2100 برق، kg/hr500 کربن و m3/hr 2000 هيدروژن توليد نمود.

علاوه بر روشهاي ذکر شده روشهاي متعدد ديگري براي توليد هيدروژن از منابع گياهي و نو شونده، يا روشهاي بيولوژيک مانند فتوسنتز مصنوعي يا تخمير توسط باکتريها وجود دارند که روشهاي بيولوژيک از روشهاي مورد توجه در تحقيقات اخير به شمار مي رود.

ويژگيهاي فني سوخت هيدروژن:

انرژي يک کيلوگرم هيدروژن معادل 5/3 ليتر نفت خام است.

نسبت انرژي به حجم هيدروژن 4/1  نفت و  3/1گاز طبيعي است.

آب داراي 2/11% جرمي هيدروژن است.

دماي سوختن هيدروژن در اتمسفر اکسيژن به ºC3000 مي رسد.

محدوده انفجاري هيدروژن در غلظت 59%- 13% است.

ضريب نفوذ هيدروژن cm3/s61/0 (چهار برابر متان) است. حد پايين انرژي حرارتي هيدروژن معادل kj/kg120 و نهايتاً اينکه محصول احتراق هيدروژن فقط آب است.

 هيدروژن بسيار اتشگيربوده و خطر انفجار آن مشابه بنزين است.

نتيجه: هيدروژن سوخت مناسب بدون آلودگي است. ليکن با تکنولوژي موجود، کارکرد و ذخيره سازي آن مشکل و گران است. ابداع روشهاي توليد هيدروژن مايع با روشهاي اقتصادي مقرون به صرفه، در آينده امکانپذير خواهد بود.