Учёные из РФ разработали метод получения водорода из газовых месторождений

Фото из открытых источников

Специалисты Сколковского института науки и технологий предложили инновационный способ добычи водорода непосредственно из газовых скважин. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Fuel при финансовой поддержке Российского научного фонда. Разработанный метод не только позволяет эффективно извлекать водород из природного газа с коэффициентом полезного действия до 45%, но и предусматривает улавливание углеродных выбросов под землёй.

Технология, разработанная российскими учёными, базируется на комплексном подходе к добыче экологически чистого топлива. Процесс начинается с закачки пара и специального катализатора в газовую скважину, после чего в систему добавляется кислород для запуска контролируемого процесса горения. В результате химических реакций образуется смесь, богатая водородом и угарным газом, из которой впоследствии извлекается чистый водород.

Мировая энергетика до сих пор сильно зависит от ископаемых видов топлива, на долю которых приходится около 80% всей производимой энергии. Несмотря на то, что природный газ считается относительно чистым видом ископаемого топлива по сравнению с нефтью, его использование всё равно сопровождается выбросами углекислого газа, вносящими вклад в глобальное потепление. Водород же при сжигании образует только водяной пар, что делает его перспективным энергоносителем для декарбонизированной экономики будущего.

Научная группа Сколтеха провела серию лабораторных экспериментов, моделирующих условия реальных газовых резервуаров. Исследователи выяснили, что оптимальная температура для производства водорода составляет около 800°C при значительном объёме закачиваемого пара. При этих условиях водород составлял до 45% от общего объёма получаемого газа. Особо впечатляющие результаты были достигнуты при использовании пористого оксида алюминия в качестве модельной породы — в этом случае выход водорода достигал 55%.

Елена Мухина, старший научный сотрудник Сколтех Петролеум, отметила важный аспект разработанной технологии: "Все этапы процесса основаны на хорошо зарекомендовавших себя технологиях, которые ранее не адаптировались для производства водорода из реальных газовых резервуаров. В будущем мы планируем протестировать наш метод на реальных газовых месторождениях".

Предлагаемый подход имеет двойное преимущество — он не только обеспечивает производство чистого энергоносителя, но и предполагает естественное улавливание и хранение углекислого газа под землёй. Это отвечает актуальным задачам по сокращению выбросов парниковых газов в атмосферу. Кроме того, технология позволяет использовать существующую инфраструктуру газовых месторождений для производства водорода, что значительно снижает экономические барьеры для его широкомасштабного внедрения.

Химические процессы, лежащие в основе метода, включают окисление углеводородов природного газа с образованием синтез-газа — смеси угарного газа и водорода. Применение специальных катализаторов позволяет оптимизировать этот процесс, увеличивая долю водорода в конечном продукте. Последующее разделение газовых смесей осуществляется с использованием хорошо отработанных промышленных методов.