Из чего делается водородное топливо

Почему водородные автомобили проигрывают электромобилям?

Водород (H2) – это химический элемент, самый легкий газ получаемый из углеводородов, биомассы, мусора. Водород используют в нефтепереработке для гидроочистки, гидрокрекинга, для производства аммиака, при гидрогенизации угля, нефти и как альтернативный источник топлива (электроэнергии) для автомобилей. В автомобили ставят топливные элементы вместо бензобака, и заправляют туда H2 под давлением. При нажатии на педаль газа, в воздухозаборник поступает кислород, который вступает в реакцию с водородным элементом, отчего вырабатывается электричество. Электричество раскручивает электромотор, автомобиль начинает движение.

H2 как альтернативное топливо

Чем интересен водород, как альтернативный источник топлива:

• нулевые выбросы в атмосферу;
• потенциал для внутреннего производства в странах, где нет нефтяных запасов;
• быстрая заправка автомобилей (3-5 минут);
• по расходу и цене, топливные элементы до 80 % эффективнее бензина;
• электродвигатель питающийся от водородного топливного элемента, в два-три раза быстрее и экономичнее, чем двигатель внутреннего сгорания.

Преимущества водородных автомобилей над электромобилями:

• скорость зарядки;
• от полностью заправленного водородом топливного элемента на выходе электроэнергии больше, чем от полностью заряженной АКБ электромобиля. Т.е. машина на полностью заряженном водородном топливном элементе (FCEV-fuel cell electric vehicle) преодолеет большее расстояние, чем такой же электромобиль с полностью заряженной батареей.

Модели автомобилей на водороде

Автопарк автомобилей на водороде к концу 2019 года превысил 25 тыс. машин, причем свыше 12 тыс. было продано за 2019 год. В основном парк расширяется в Китае, Японии, Республике Корея, хотя лидером по количеству водородных автомобилей остаются США.
Модели на водороде собирают Toyota, GM, Honda, Hyundai, Mercedes-Benz и продают в регионах с развитой сетью водородных заправок. Цена машин в районе 4-6 миллионов рублей — Toyota Mirai – 4 млн. руб., Honda FCX Clarity – 4 млн. руб.

Выпускают ограниченной серией:

• Audi A7 h-tron quattro – электро-водородный гибридный легковой автомобиль.
• Hyundai Tucson FCEV
• Ford E-450.
• Городские автобусы MAN Lion City Bus.

Испытывают:

• Ford Motor Company – Focus FCV;
• Honda – Honda FCX;
• Hyundai Nexo
• Nissan – X-TRAIL FCV (топливные элементы компании UTC Power);
• Toyota – Toyota Highlander FCHV
• Volkswagen – space up!;
• General Motors;
• Daimler AG – Mercedes-Benz A-Class;
• Daimler AG – Mercedes-Benz Citaro (топливные элементы компании Ballard Power Systems);
• Toyota – FCHV-BUS;
• Thor Industries – (топливные элементы компании UTC Power);
• Irisbus – (топливные элементы компании UTC Power).

Ограниченными сериями выпускаются BMW Hydrogen 7 и Mazda RX-8 hydrogen – двухтопливные модели использующие либо жидкий водород, хранящийся в баке при температуре не выше −253 °C, либо бензин. Принцип тот же, что и в автомобилях на газу. В отличие от FCEV двухтопливные модели выпускают вредные выхлопные газы, двигатели не такие мощные и быстрее изнашиваются.
На водородных топливных элементах (FCEV) конструируют спецтехнику: автобусы, погрузочно-разгрузочное оборудование (например, вилочные погрузчики), наземно-вспомогательное оборудование, средние и большие грузовики. Активно в этой сфере работает американская компания Plug Power Inc (PLUG). PLUG выпускает комплектующие для спецтехники на водороде. Недавно PLUG провела симпозиум, на котором заявила:

• о покупке поставщика технологий, оборудования и услуг для сжиженного водорода Applied Cryo Technologies;
• о строительстве в Австрии завода по производству литий-ионных аккумуляторов;
• презентовала прототип фургона HyVia Renault Master Van на водородных топливных элементах.

Honda огласила цель по поэтапному отказу от бензиновых двигателей в Северной Америке к 2040 году.
Daimler Trucks и Volvo стали партнерами в Европе, чтобы попытаться снизить себестоимость FCEV и сделать водород выгодным для дальних перевозок.

Водород и проблемы с экологией

Водород обилен в природе. Он хранится в воде (H2O), углеводородах (метан, CH4) и других органических веществах. Проблема водорода как топлива в эффективности его извлечения.
При извлечении водорода, в зависимости от источника, в атмосферу попадают вредные выбросы. При этом, сам автомобиль работающий на водороде, в качестве выхлопных газов выделяет только водяной пар и теплый воздух, у него нулевой уровень выбросов.

СПОСОБЫ ДОБЫЧИ ВОДОРОДА

• паровая конверсия метана и природного газа;
• электролиз воды;
• газификация угля;
• пиролиз;
• частичное окисление;
• биотехнологии;
• паровой риформинг метана.

Паровой риформинг метана

Способ отделения водорода путем парового метанового риформинга применим к ископаемому топливу, например, к природному газу – его нагревают и добавляют катализатор. Природный газ не возобновляемый источник энергии, но пока он есть и добывается из недр земли. Министерство энергетики США утверждает, что выбросы автомобилей, работающих на реформированном водороде, вдвое меньше, чем в бензиновых автомобилях. Производство реформированного водорода уже запущено на полную катушку и добывать водород таким способом дешевле, чем водород из других источников.

Газификация биомассы

Водород также добывают из биомассы – сельскохозяйственных отходов, отходов животноводства и сточных вод. Используя процесс называемый газификация, биомассу помещают под воздействие температуры, пара, кислорода, чтобы образовать газ, который после обработки дает чистый водород. «Существуют целые полигоны для сбора сельскохозяйственных отходов – готовые источники водорода, потенциал которых недооценен и тратится впустую», сетует директор по политике Ассоциации по исследованию водородной энергетики и топливных элементов, Джеймс Варнер.

Электролиз

Электролиз – процесс отделение водорода из воды электрическим током. Этот способ звучит проще, чем возня с ископаемым топливом и отходами животноводства, но у него есть недостатки. Электролиз конкурентоспособен в тех районах, где электричество дешевое (в России этом могла бы быть Иркутская область – 8 электростанций на область, 1 рубль 6 копеек за киловатт-час).
Солнечные водородные станции Honda используют энергию солнца и электролиз, чтобы отделить «Н» от «О» в Н2О. После отделения водород хранится в баке под давлением в 34.47 МПа (мегапаскаль). Используя только солнечную энергию, станция создает 5 700 литров водорода в год (этого топлива достаточно для одного автомобиля со средним годовым пробегом). При подключении к электрической сети, станция выдает до 26 тысяч литров в год.

Планы компаний по развитию производства H2

В Токио, недалеко от Токийского залива, построили завод для получения водорода из сточных вод и мусора.
PowerTap планирует построить на водородных АЗС помещения с оборудованием для получения водорода из природного газа и городской воды. Оставшийся углерод будут улавливать, и хранить там же.
Ways2H Inc. огласила планы построить небольшие заводы по переработке водорода возле мусорных свалок. Формула успеха компании Ways2H Inc.: мусор + термохимический процесс = водород. Завод стандартного размера обрабатывает 24 тонны отходов в день, получая от 1 до 1,5 тонны водорода.

Сколько стоит производство водорода

По оценке Международного агентства по возобновляемым источникам энергии IRENA в 2019 году, стоимость 1 кг водорода получаемого за счет ветровой энергии составляла в среднем около 4 $, солнечной – почти 7 $, тогда как «загрязняющее» получение H2 из угля или газа обходится в 1,5–2,5 $. Даже с учетом технологии CCS (carbon capture&storage – технология улавливания, транспортировки и хранения углерода), получение H2 из угля не экологичней ветровой и солнечной энергии. С развитием «солнечных» технологий разница в цене между «чистым» и «грязным» способом добычи водорода исчезнет далеко после 2030 года.

На сколько экономней водородный автомобиль?

В Европе заправка полного бака водорода емкостью в 4.7 килограмма обойдется в 3 369 ₽ (717 ₽ за килограмм). На полном баке Toyota Mirai в среднем проезжает 600 километров, итого 561 ₽ на 100 километров. Для сравнения, цена 95-го бензина в Европе равна 101 ₽, т.е. 10 л. бензина обойдется в 1010 ₽ или 6 060 ₽ за 600 километров [цены на 2018 год.] Из примера видим, что заправка водородного автомобиля в два раза дешевле, чем автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.
В России активисты из г. Черноголовки Московской области, ради эксперимента сконструировали собственную водородную станцию, купили Toyota Mirai и посчитали, во сколько обойдется эксплуатация автомобиля. По расчетам владельца машины 100 километров на водороде ему обходится в 250 рублей.

Как заправляют топливные элементы водородом

В 1 килограмме газообразного водорода столько же энергии сколько в 1 галлоне бензина (4,5 литра = 2,8 килограмма). Поскольку в водороде низкая объемная плотность энергии, он хранится в резервуарах высокого давления (топливных элементах) – 5000 или 10000 фунтов на квадратный дюйм (psi) (340 или 680 атмосфер), в виде сжатого газа. Водородные диспенсеры на заправках заполняют такие резервуары за 5 минут. Разрабатываются и другие технологии хранения, включая химическое соединение водорода с металл-гидридом или низкотемпературными сорбционными материалами.

Как работает топливный элемент заполненный водородом

Прокачивая кислород и водород через катоды и аноды, контактирующие с платиновым катализатором, происходит химическая реакция, в результате которой получается вода и электрический ток. Набор из нескольких элементов (ячеек) необходим, чтобы увеличить заряд в 0,7 вольт в одной ячейке, что увеличивает напряжение.
Ниже смотрите схему работы топливного элемента.

Где заправлять автомобили водородом?

Карта заправочных станций здесь.
Революция FCEV не начнется без достаточного количества водородных АЗС, поэтому отсутствие инфраструктуры водородных заправочных станций по-прежнему тормозит развитие водорода как альтернативного вида топлива Развитие сетей водородных АЗС идет туго.
В Америке самый большой автопарк FCEV моделей, с концентрацией в штате Калифорния. Заправок там достаточно, но начались проблемы с поставкой водорода. Водители повально отказываются от водородных автомобилей, столкнувшись с пустыми заправками. Подробнее здесь.

Расходы на содержание водородных станций

В 2004 году в Европе и США работало 168 000 бензиновых АЗС. Заменить обширную сеть бензозаправочных станций водородными в США обойдется в полтора триллиона $. При этом, к примеру, цена водородной топливной сети в Европе может быть в 5 раз ниже, чем цена заправочной сети для электромобилей (EV). Цена одной EV – станции от 200 000 до 1 500 000 рублей. Цена водородной станции – 3 миллиона долларов. При этом, водородная сеть будет все равно дешевле сети станций для электромобилей по окупаемости. Причина в быстрой заправке водородных автомобилей (от 3 до 5 минут). На миллион автомобилей на топливных водородных элементах требуется меньше водородных станций, чем зарядных станций на миллион электромобилей.

Снижение стоимости водородных технологий за счет прогресса

Еще одно препятствие для производителей автомобилей на водородном топливе – цена водородных технологий. Например, набор топливных элементов для автомобилей до настоящего момента, опирается на платину в качестве катализатора. Покупали когда-нибудь колечко из платины для любимой? Цена Вам известна.
Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории доказали, что замена дорогой платины на более распространенные – железо или кобальт, в качестве катализатора возможна. А ученые из Case Western Reserve University разработали катализатор из углеродных нанотрубок, которые в 650 раз дешевле, чем платина. Замена платины, заметно снизит себестоимость топливных элементов. Параллельно ученые пытаются снизить себестоимость производства аккумуляторов для электромобилей, подробней здесь.
На этом исследования по совершенствованию водородного топливного элемента не заканчиваются. Mercedes разрабатывает технологию сжатия водорода до давления в 68.95 МПа (мегапаскаль), чтобы эффективней заправлять топливный элемент большим количеством H2. В связке с передовым литий-ионным аккумулятором как дополнительным хранилищем энергии, это увеличит количество энергии на борту автомобиля. «Если все получится, у автомобилей на водороде диапазон движения превысит 1000 км.» считает доктор Герберт Колер, вице-президент Daimler AG.

Министерство энергетики США утверждает, что себестоимость сборки автомобилей с топливным элементом снижены на 30 % за последние три года и на 80 % за последнее десятилетие. Срок службы топливных элементов увеличился вдвое, но этого недостаточно. Для конкурентоспособности с электромобилями срок службы топливных элементов нужно увеличить еще в два раза. Нынешние водородные топливные элементы, «живут» около 2 500 часов (или примерно 120 000 км), но этого мало. «Чтобы конкурировать с другими технологиями, нужно продлить их жизнь до 5 000 часов, как минимум», говорит один из членов ученого совета министерской программы по топливным элементам.

Развитие технологий водородных топливных элементов снизит себестоимость производство автомобилей за счет упрощения механизмов и систем, но выгоду производители получат только при серийном выпуске. Препятствием на пути к массовому выпуску автомобилей на водороде, стоит отсутствие оптовых поставок запчастей для автомобилей с водородным топливным элементом. Даже автомобиль FCX Clarity, который уже выпускается серией, не обеспечен дополнительными запчастями по оптовым ценам. Автопроизводители решают проблему по-своему, устанавливают топливные элементы водорода в дорогие модели для обкатки. Дорогие автомобили выпускаются в меньшем количестве, чем бюджетные, поэтому и проблем с поставкой запчастей к ним нет. «Мы внедряем «водородную технологию» в люксовые автомобили и следим, как она себя показывают «в народе». Пока рынок принимает водородные автомобили, как лет 10 назад принимал технологию гибридов, автопроизводители в это время наращивают объемы водородных моделей, спускаясь по цепочке к бюджетным авто», говорит Стив Эллис, менеджер по продажам автомобилей с топливным элементом компании Honda.

В 2005 году канадский производитель протон-обменных топливных элементов, обещал, что к 2010 году будет продавать автокомпаниям от 200 000 до 500 000 топливных элементов в год. Цель так и не была достигнута, топливные элементы в таком количестве заводам были не нужны.

В 2009 году несколько производителей автомобилей подписали совместное письмо о намерениях к 2014 году продавать сотни тысяч автомобилей с водородным двигателем. Этого тоже не произошло.

Получит ли «водородная программа» поддержку государства

Производители автомобилей и строители заправочных сетей сходятся во мнении, что снизить затраты в краткосрочной перспективе без вмешательства со стороны государства не выйдет. Что в США, однако, представляется маловероятным, при всех описанных денежных вливаниях местной администрации Штатов и Министерств.

С министром энергетики Стивеном Чу, администрация Обамы не раз пыталась сократить финансирование программы развития водородных топливных элементов, но сокращения отменял конгресс.

Популярность электрических автомобилей сторонникам водорода кажется абсурдной. «Это взаимодополняющие технологии», говорит Стив Эллис, представитель Honda. Аккумулятор, разработанный для Honda FCX, например, устанавливают и на электромобиль Fit. «Считаем, что водородные топливные элементы в сочетании с электромобилями переплюнут все альтернативные источники энергии, возглавив список самых экономичных машин этого десятилетия».

Недовольны и те, кто платит из своего кармана за строительство новых заправочных станций. Говорят, что не отказались бы от помощи государства до тех пор, пока не увеличится спрос на водородное топливо и не снизятся затраты на возобновляемые источники энергии.

Том Салливан верит в энергетическую независимость настолько сильно, что вложил все деньги, полученные от сети супермаркетов в компанию SunHydro. SunHydro строит водородные заправочные станции на солнечных батареях. Том считает, что целевое снижение налогов могло бы стимулировать предпринимателей вкладывать деньги в строительство водородных станций, работающих от солнечной энергии. «Необходим стимул, чтобы люди вкладывались в такие предприятия», говорит Том. «Инвесторы в трезвом уме, вероятно, не станут вкладывать деньги в строительство водородных заправочных станций».

В России Правительство в 2020 году утвердило план по развитию водородной энергетики в Российской Федерации до 2024 года. В нем говорится:

• о намерениях господдержки производителей водорода, с целью в последующем наладить продажи за границу;
• развитие H2 АЗС;
• стимулирование внутреннего спроса на водородоносители за счет развития транспортной инфраструктуры на водороде.

ПОДВЕДЕМ ИТОГИ:

Минусы водородного топлива:

• добыча водорода пока не совершенна и загрязняет окружающую среду;
• создание сети водородных заправочных станций дорого (полтора триллиона $ только для США);
• владельцы машин привязаны к заправочным станциям в своем городе, штате – деревню к бабушке не съездишь.

Плюсы водородного топлива:

• у водородных автомобилей нулевой уровень выбросов, бережем природу;
• быстрая заправка – от 3 до 5 минут;
• экономически водород выигрывает у бензиновых автомобилей по цене расхода топлива (600 км за 3 369 рублей на водороде против 6 060 рублей за путешествие на бензине).

Водород: в борьбе за звание топлива будущего

В мировой энергетике проходит «кастинг» на звание топлива будущего. Один из перспективных участников — водород. Первый элемент таблицы Менделеева имеет самое высокое значение энергии на единицу массы среди всех других видов топлива.

И, что в условиях глобального потепления особенно важно, при его сжигании не выделяется углекислый газ. Россия и другие страны строят планы развития водородной энергетики. Каковы перспективы нового топлива, и удастся ли нашей стране захватить новый рынок?

Выбираем «цвет» водорода

Начать следует с того, что водородное топливо может быть «серым», «голубым» и «зелёным» в зависимости от способа его получения. По мнению директора Инженерной школы природных ресурсов Томского политехнического университета Артёма Боева, у каждого из них есть свои преимущества и недостатки.

«Голубым» водородом называют тот, что производится из природного газа без выбросов углекислого газа, то есть используются технологии его улавливания и хранения. Основные преимущества «голубого» водорода — это относительная проработанность технологий получения такого водорода по сравнению с другими, и возможность производить его в больших объёмах.

Да и само производство «голубого» водорода менее энергозатратное, чем, например, «зелёного» водорода. Но его основной недостаток — его производят из востребованного углеводородного сырья, кроме этого, есть необходимость бороться с выбросами углекислого газа при его производстве.

«Для этого нужны технологии его улавливания, хранения. Без них это «серый» водород. А дополнительные технологии всегда увеличивают стоимость получаемого продукта», — отмечает Артём Боев.

В то же время стоит отметить, что экологичность «зелёного» водорода сильно зависит от источника энергии, которая требуется для электролиза воды. И если просчитать весь углеродный след конечной продукции, то полученный водород может на выходе оказаться не таким «зелёным», ведь для его производства могут сжигать тот же уголь.

Россию, как и других экспортёров углеводородов, по понятным причинам интересует производство «голубой» разновидности топлива. Как именно выглядит процесс производства водорода из природного газа? По словам Артёма Боева, существует несколько способов: метод парциального окисления, паровой риформинг, углекислотная конверсия и пиролиз.

«Сейчас наиболее промышленно распространённым методом является паровой риформинг метана. Исходное сырьё проходит глубокую очистку от сернистых соединений, сам процесс проходит в трубчатых реакторах при давлениях 2–4 МПа и температурах выше 800–900 °С.

В качестве катализаторов выступают оксиды никеля и алюминия. Затем происходит стадия очистки и разделения продуктов реакции — смеси водорода, оксида углерода, диоксида углерода, не прореагировавшего метана.

Этот процесс может проводиться различными способами, например, при помощи мембранных технологий, селективной адсорбции, низкотемпературного разделения», — рассказывает представитель ТПУ.

В поисках экономически выгодной технологии

Научным обоснованием производства водорода из природного газа в Томском политехническом университете занимаются более 40 лет. Сейчас в этом направлении работают порядка 150 учёных
и инженеров, усилиями которых разработано 15 технологий в различных направлениях водородной энергетики. Речь идёт не только о производстве водорода, но и о создании материалов-накопителей для его хранения и транспортировки водородных топливных элементов.

В 2020 году, когда энергопереход из категории «прогнозов» уже уверенно перешел в «тренды», к процессу активно подключилось государство. Минэнерго разработало и утвердило план развития в России водородной энергетики на 2020–2024 годы, причём новая отрасль изначально задумывается как экспортно ориентированная.

В роли непосредственных исполнителей проекта были выбраны крупные корпорации: «Росатом», «Газпром» и «НОВАТЭК». По инициативе ТПУ и институтов Академии наук был создан Консорциум водородных технологий. В нём насчитывается уже более 60 участников во всех регионах страны, которые обладают различными компетенциями в области водородных технологий.

Важно, что сама технология производства водорода для российских компаний не является тайной за семью печатями. Так, на предприятиях ПАО «Газпром» производится более 350 тыс. тонн водорода, который используется для получения различных видов продукции, сообщал официальный сайт компании в марте 2021 года. Однако пока промышленное производство этого газа привязано к месту его потребления. Речь идёт о нефтеперерабатывающих заводах, где водород используют в процессах гидроочистки топлива.

«Чтобы использовать эти технологии для сторонних потребителей, применяющих водород в качестве топлива, нужны опять же готовые к внедрению в производство технологии улавливания и захоронения диоксида углерода (СО2). А их нет.

Снизить себестоимость водорода, получаемого из природного газа, могут помочь альтернативные технологии производства. Например, пиролиз углеводорода для снижения затрат на улавливание и захоронение побочных продуктов, либо полное исключение диоксида углерода из цепочки производства», — констатирует Артём Боев.

Конечно, в этом направлении ведутся разработки, в том числе и в самом ТПУ. Прорабатывается создание пилотной установки по производству «чистого» водорода методом пиролиза при давлении газа от низкого (0,1 Мпа) до высокого (10 Мпа).

«Процесс пиролиза будет происходить в закрытом реакторе проточного типа в сверхвысокочастотном поле без вредных выбросов в атмосферу. При низком давлении пиролиз газа происходит в неравновесной низкотемпературной плазме, возникающей в реакционной зоне реактора за счёт СВЧ-разряда.

Особенностью технологии является то, что природный газ одновременно является и плазмообразующим газом. Поэтому СВЧ-разряд в процессе пиролиза будет поддерживаться самостоятельно — без дополнительных газов и инициаторов разряда. В результате мы сможем получить водород и мелкодисперсный углерод, то есть не один, а два полезных продукта.

Такой углерод может найти применение, например, в электротехнической и химической отраслях промышленности, энергетике и металлургии», — рассказывает руководитель стратегической ставки ТПУ «Энергия будущего», заместитель директора по развитию Инженерной школы энергетики ТПУ Владимир Губин.

Радикально решить проблему себестоимости предложил экс-советник президента России Серей Глазьев. Речь идёт о непосредственной добыче водорода из недр Земли. Однако научное сообщество отнеслось к этой идее скептически.

«Гипотеза о наличии свободного водорода в недрах земли не раз возникала в научной литературе, но никогда не подтверждалась экспериментальными исследованиями. Во-первых, молекула водорода является самой маленькой, и, соответственно, водород является крайне текучим и подвижным веществом. Поэтому говорить о том, что в недрах земли есть области, в которых сконцентрирован водород, нельзя.

Благодаря своим свойствам с течением времени он равномерно распределился в большом объеме горных пород. Во-вторых, водород является крайне активным веществом и в свободном виде в земной коре практически не встречается.

В-третьих, даже если предположить, что свободный концентрированный водород находится в недрах, а согласно этой гипотезе, он находится на глубине около 100 км, говорить о добыче водорода нельзя. Так как современные технологи бурения позволили разбурить Кольскую сверхглубокую скважину на глубину 12 км, при этом эта скважина не предназначалась для добычи нефти или газа, а создавалась в научных целях.

Скважины, предназначенные для добычи углеводородов, разбурены на значительно меньшую глубину. Человечество на миллионы километров заглянуло в космос, а вот когда будут созданы технологии для бурения скважин на глубину более 20 километров, неизвестно», — даёт ответ о перспективах этого метода Артём Боев.

Таким образом, основной вектор поисков остаётся прежним — снижение себестоимости существующих технологий.

Технология «голубого» водорода пока является наиболее рентабельной. Неслучайно более 68% водорода сегодня получают из природного газа. Для сравнения, из воды с помощью электролиза — только 5%.

Сколько водорода нужно мировой экономике?

Планы развития водородной энергетики строятся на ожидании, что объёмы этого рынка серьёзно вырастут. Ключевой вопрос — насколько? По этому поводу нет единого мнения, разброс мнений от нескольких десятков до почти 700 млн тонн в год.

То есть всё ещё непонятно: сформируется ли глобальный рынок с поставками водорода от центров производства к местам потребления, как это происходит сейчас с нефтью и газом; или производство и потребление водорода будет сосредоточенно в рамках локальных регионов. В пользу каждого из этих сценариев можно привести свои доводы.

Сейчас спрос на чистый водород в мире невысок и находится на уровне 75 млн тонн в год, приводит цифры заместитель председателя правительства РФ Александр Новак в своей статье «Водород: энергия «чистого» будущего» в журнале «Энергетическая политика». При этом основными потребителями являются (около 95% всего спроса) нефтеперерабатывающая и химическая промышленность.

В качестве сырья или топлива водород используется в смеси с другими газами — это ещё около 42 млн тонн водорода. А если взять именно транспорт и энергетику — сферы, с которыми обычно и связывают применение водорода, то здесь объём потребления будет менее 0,01 млн тонн в год, продолжает Александр Новак.

Член наблюдательного совета Института развития технологий ТЭК Александр Лопатников в своей статье «Водородная энергетика: как широко, как скоро» отстаивает точку зрения, что серьёзным стимулом к развитию альтернативных источников энергии, в том числе водорода, станут высокие цены на углеводороды.

Доля нефти в мировом энергобалансе уже снизилась с 50% в 1970-е годы до 29% в наши дни, в основном за счёт роста потребления газа. Учитывая, что ряд крупнейших экономик поставили задачу добиться углеродной нейтральности, эта тенденция получит дальнейшее развитие.

В случае, если стране удастся достичь поставленных целей, потребление нефти к 2030 году снизится до 28%, а к в 2050-му до 22%. Параллельно доля возобновляемых источников вырастет с нынешних 12% до 19% в 2030 году, и 37% в 2050 году, прогнозирует Международное энергетическое агентство.

В свою очередь, Артём Боев считает, что водород сможет выйти на мировой рынок уже в ближайшее десятилетие. Однако, по мнению эксперта, он никогда не сможет полностью заместить природный газ, а лишь займёт свою нишу в мировом энергетическом балансе.

Но при этом, даже если оптимистичные прогнозы сбудутся, водороду всё равно придётся выдержать жёсткую конкуренцию с другими источниками «зелёной» энергии, отмечают аналитики агентства Argus в своём обзоре «Водород — новая надежда или хайп?».

Например, в сфере перевозок водород конкурентоспособен при использовании в большегрузных транспортных средствах, но если рассматривать «гражданский» автопром, то здесь эффективнее электрокары на батареях, считают в Argus. Так что путь водорода к господству на топливном рынке отнюдь не устлан розами, лидирующие позиции придётся завоёвывать в острой конкуренции.

Продвигаем «голубой» водород

Какова бы ни была структура топливного рынка в будущем, «голубому» водороду предстоит ещё выдержать конкуренцию со своими «собратьями». Основными факторами в этой борьбе будут экономичность и экологичность. С первым у «голубого» водорода всё в порядке.

Косвенным подтверждением того, что эта технология пока обладает самой низкой себестоимостью, является статистика, которую приводит портал DelovoyProfil. Согласно этим данным, более 68% водорода получают сейчас из природного газа, 16% из нефти, 11% — из угля и только 5% — из воды с помощью электролиза.

Да, по прогнозам, себестоимость «зелёного» водорода будет последовательно снижаться по мере развития технологии и достижения большей энергоэффективности. Однако на это уйдёт время, возможно, счёт будет идти на десятилетия. В связи с этим можно услышать тезис о том, что если мы хотим добиться углеродной нейтральности максимально быстро, то не должны так придираться к «цвету» топлива.

Убедить в экологичности «голубого» водорода нужно прежде всего ЕС. Именно страны Европы в последние годы выступают в роли ориентира для всех остальных в деле борьбы с изменением климата.

«В настоящий момент у европейского потребителя нет четкого представления касаемо экологичности отдельных видов водорода. В ЕС «голубой» водород является вполне экологичным, при этом Германия, на примере проекта H2Global, «голубой» водород рассматривает только как переходный этап к «зеленому» водороду и неохотно поддерживает процессы получения водорода на основе природного газа.

При должном уровне развития технологий улавливания диоксида углерода или технологии пиролиза метана европейский потребитель будет ориентирован на «голубой» водород, так как в данных процессах углеродный след будет фактически отсутствовать», — предполагает Артём Боев.

Будущим «голубого» водорода озабочены не только в России. Как пишет в своём традиционном обзоре рынков Argus, власти США выделили 9,5 млрд долларов на развитие чистой водородной экономики. Примечательно, что большая часть этих денег пойдёт на изучение вопросов сокращения выбросов углерода при производстве водорода с помощью парового риформинга метана.

Серьёзный урон позициям «голубого» водорода нанесли результаты исследования, опубликованного летом 2021 года, в котором утверждается, что получение голубого водорода в процессе парового риформинга метана может привести к более существенным выбросам углерода, чем при простом сжигании природного газа, поскольку производство пара требует большего количества газа. В США рассчитывают, что новые данные позволят опровергнуть этот тезис и вновь «обелить» имидж «голубого» водорода.

Так что шансы получить экологичный статус у топлива, произведённого из природного газа, безусловно, есть. С другой стороны, имеется серьёзный аргумент «против» — это желание стран ЕС добиться энергетической независимости. И здесь из области технологий и экономической целесообразности мы переходим в сферу политики и национальных интересов, где прогнозы становятся крайне неблагодарным делом.

Идее использовать водород в качестве топлива для машин уже больше 200 лет.
• Впервые её озвучил в докладе Кембриджскому философскому обществу В. Сессил ещё в 1820 году. А в 1841 в Англии был выдан первый патент на двигатель, работающий на смеси водорода и кислорода.

Водород с доставкой на дом

Помимо вопросов продвижения нового топлива, развитие рынка водорода сдерживает отсутствие экономической целесообразности его применения на сегодняшний день. Впрочем, эту ситуацию может изменить введение ограничительных мер к традиционным видам топлива в рамках политики по достижению углеродной нейтральности, считают в ТПУ. Также к барьерам следует отнести неопределённость цепочек создания стоимости водорода.

«Существует определённое представление об отдельных этапах производства, хранения и транспорта водорода, но при этом нет целостной картины всей инфраструктуры. До сих пор до конца не изучено влияние водорода на различные сплавы и композиты, а следовательно, отсутствуют российские и частично международные стандарты безопасности и правила использования водородной инфраструктуры», — рассказывает Артём Боев.

Водород можно хранить и транспортировать во всех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и даже твёрдом. В газообразном состоянии используются специальные накопители, где водород находится под высоким давлением (350–700 Бар). Также его можно накапливать как на поверхности (адсорбция), так и внутри твёрдых веществ (абсорбция), отмечает Александр Лопатников.

Наконец, этот газ можно сжижать, но это достаточно энергоёмкий процесс, учитывая, что точка кипения водорода при атмосферном давлении -252,8 °C. То есть в жидком состоянии он может находиться только при экстремально низких температурах. А это серьёзно увеличивает углеродный след продукции, понижая тем самым её конкурентоспособность.

В этих условиях логично переключение фокуса внимания на транспортировку газа через трубопроводы. Да, строительство новой инфраструктуры в данном случае потребует серьёзных капитальных вложений, но ведь есть «соблазн» для перекачки водорода использовать уже действующие нефте- и газопроводы.

«По мнению специалистов, имеющаяся в России транспортная инфраструктура способна уже сейчас перекачивать смеси природного газа и водорода с содержанием водорода до 15%. Однако это необходимо предварительно проверять в каждом конкретном случае и проводить лабораторные испытания. При увеличении содержания водорода в смеси возникнут проблемы с трубопроводами низкого давления, это потребует их модернизации или замены на полимерные трубопроводы», — комментирует Артём Боев.

Такие возможности всерьёз рассматривают во многих странах. Например, в Конгрессе США уже заслушали доклад «Транспортировка водорода трубопроводным транспортом: регулирование, исследования и государственные программы», где отдельно отмечались возможности использования существующих газо- и нефтепроводов для транспортировки водорода.

Ясно, что сразу закачать новое топливо в трубу не получится, сначала нужно будет изменить конструкцию компрессоров, клапанов, уплотнителей, приборов измерения.

Возможно, потребуется частичная замена труб, укрепление сварных швов, изменение системы контроля утечек, установка новых систем контроля и управления транспортировкой, цитирует американских экспертов Александр Лопатников.

Впрочем, в США уже есть успешный опыт подобной диверсификации, когда компания AirLiquide переделала два нефтепровода в Техасе для транспортировки водорода.

В ЕС, обсуждая создание специализированной опорной водородной инфраструктуры, предполагают, что она на 69% (около 40 000 км) будет состоять из конвертированных существующих газопроводов. Остальные 31% планируется построить «с нуля».

Размер инвестиций в подобный проект оценивается величиной от 43 до 81 млрд евро. Затраты на прокачку одного килограмма водорода оцениваются в 0,11–0,21 евро на 100 км трубопровода; затраты на производство составляют примерно 1–2 евро/кг.

Впрочем, по этому вопросу не замедлили высказаться и скептики. Так, глава подразделения новой энергетики на Ближнем Востоке и в Африке Siemens Energy Мануэль Кун в интервью Argus отметил, что вариант с перепрофилированием газопроводов, учитывая имеющуюся инфраструктуру, актуален только для Европы и Северной Африки. В остальных случаях всё равно речь пойдёт о новом строительстве.

Таким образом, просто воспользоваться имеющейся инфраструктурой для транспортировки газа не получится, всё равно потребуются серьёзные инвестиции в модернизацию имеющихся трубопроводов. Рентабельность этих вложений целиком будет зависеть от спроса на водород.

Если реализуются наиболее оптимистичные сценарии, тогда возможным станет и строительство новых трубопроводов. С другой стороны, если место водорода в общей структуре энергопотребления останется небольшим, то даже переоборудования имеющей инфраструктуры ждать не стоит.

Подводя итоги, следует сказать, что большинство экспертов не видят в водороде потенциального монополиста на энергетическом рынке. Однако говорить о провале на «кастинге» за право называться топливом будущего тоже не приходится. Скорее всего, водород найдёт своего покупателя, правда, на пути к нему новому топливу ещё предстоит решить вопросы себестоимости
и транспортировки.

Если же рассуждать о перспективах России на новом рынке, то здесь есть основания для сдержанного оптимизма. Для достижения успеха в нашей стране есть научная база, опыт промышленного производства водорода, запасы сырья, внимание со стороны государства
и крупных корпораций.

Применимо именно к «голубому» водороду, многое будет зависеть от того, как быстро будут разработаны и внедрены промышленные технологии улавливания углерода при его производстве из природного газа. Если эта задача будет решена в ближайшие годы, появляются хорошие шансы захватить большую часть рынка до того, как снизится себестоимость получения «зелёного» водорода.

Более 120 стандартов по водородным технологиям, а также по улавливанию и закачке СО2 должны быть разработаны в ближайшие три года.

Такую цель поставил вице-премьер Правительства РФ Александр Новак на совещании по развитию водородной энергетики 17 февраля 2022 года.

Спрос на чистый водород в мире находится на уровне 75 млн тонн в год, отмечает вице-премьер РФ Александр Новак. Основными потребителями (95% от общего объёма спроса) являются нефтеперерабатывающая и химическая промышленность, в то время как в сфере транспорта и энергетике объём потребления пока составляет менее 0,01 млн тонн в год.

Текст: Андрей Халбашкеев
Фото предоставлены пресс-службой ФГАОУ ВО НИ ТПУ (Томский политехнический университет)

Водородное топливо без иллюзий

Поиски альтернативных источников энергии связаны как с постоянным ростом цен на ископаемые энергоносители, так и по причине экологических проблем. Использование водорода, на первый взгляд, является наиболее оптимальным в этом плане. Во-первых, водород имеет очень высокую энергетическую отдачу и превосходит по топливной ценности как дизель, так и бензин. Во-вторых, основным продуктом сжигания водорода является обычный водяной пар, что в экологическом плане даёт ему ещё одно весомое преимущество. В-третьих, источником получения водорода может служить обычная вода, из которой получают этот газ посредством её разложения через электролиз.

Водород может применяться в качестве непосредственного топлива для двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Но есть и другой способ, когда водород сжигается для получения электроэнергии с помощью топливных элементов. Таким образом, второй вариант представляет собой водородный электромобиль. Как и в случае с электромобилями, уже имеются гибридные машины, способные ездить как на бензине, так и на водороде. По идее конструкторов, такой тип автомобилей может обеспечить плавный переход от бензина к водороду во всём мире. Правда, наличие водородного топлива приводит к сокращению объёма багажника или увеличению габаритов машин. Проблемой остаётся и небольшой запас хода водородных машин по сравнению с бензиновыми. Хотя британские конструкторы нашли из этого своеобразный выход. Запас хода их машины (модель RUC) составляет 300 км. Поскольку высокая загазованность и пробки являются большой проблемой именно для мегаполисов, то эта двухместная малолитражка весом 340 кг и не впечатля­ющей максимальной скоростью 80 км/ч прекрасно подходит для городского цикла.

Однако нужно признать, что практическое применение водорода в качестве топлива имеет такие трудности, которые ставят под вопрос перспективы развития этого альтернативного направления. Если тот же биодизель постепенно расширяет свои позиции, то такого быстрого развития водородного топлива пока не наблюдается. И тому есть несколько причин.

Высокая энергетическая эффективность водорода одновременно является и его недостатком. Водород очень легко воспламеняется от высокой температуры, поэтому обычные ДВС для его использования малопригодны. Помимо этого, создаваемая им температура в камере сгорания приводит к тому, что он начинает вступать в реакцию с элементами двигателя, смазкой и т.д., что негативно сказывается на долговечности узлов и механизмов.

У водорода есть ещё одна проблема. Разложение воды на кислород и водород весьма энергозатратный процесс, а используемые для этого платиновые катализаторы очень дороги. Если для разложения воды сжигать ископаемое топливо, то экологичность водорода превратится в пустой звук. В перспективе получение водорода возможно через фотолиз воды, как это делают растения с по­мощью ферментов. Но практическое воплощение этого ещё не достигнуто. Хотя именно биологические методы получения водорода имеют наибольший шанс на развитие. Таковым, например, является переработка биомассы с помощью бактерий. Ещё одним способом получения водорода является использование солнечной энергии. В таком случае его производство будет относительно экологичным, хотя стоимость его будет всё равно оставаться высокой.

Однако экологичные способы получения водородного топлива ещё не говорят об экологичности его использования. Трудно сказать, каким будет воздействие на климат планеты, если сотни миллионов автомобилей во всём мире начнут массово выбрасывать в атмосферу водяной пар. Но даже без этого фактора можно сказать, что абсолютная экологичность водорода в качестве топлива является, мягко говоря, преувеличением. Причиной этому служит его пресловутая энергетическая эффективность. Поскольку в камеру сгорания двигателя поступает обычный воздух, который почти на 80% состоит из азота, то при сгорании водорода образуются опасные оксиды азота, способные вызывать кислотные дожди. С учётом высоких экологических требований, в развитых странах используется обеднённая водородно-воздушная смесь, чтобы снизить количество вредных азотных соединений. Но в таком случае мощность двигателя падает в 1,5-2 раза. Кроме того, так называемые роторные двигатели, которые используются для работы на водороде, имеют большой расход масла. В результате они отличаются повышенным выбросом угарного газа.

Как и в случае с электромобилями, дело усложняет развитие соответствующей инфраструктуры: заправки, СТО и т.д. Но по сравнению с теми же электромобилями, работа этой инфраструктуры имеет больше технических сложностей. Например, серьёзную проблему представляет высокая взрыво­опасность водорода. Это требует дорогостоящего оборудования для его хранения и заправки. Это, в свою очередь, сказывается на привлекательности для потенциальных пользователей. Ведь водород нельзя, как бензин, залить в канистру, а потом в бак. В баллоны его закачивают под давлением в 350 атм. Хотя ряд специалистов отмечают, что водород в плане безопасности имеет и свои преимущества. Например, при пробоине бака бензин растекается по поверхности, чем создаёт опасность возгорания, в то время как водород улетучивается вверх.

Пока практическое применение водорода в чистом виде в личном и коммунальном автомобильном транспорте очень ограничено. Согласно исследованиям, проведённым в Технологическом университете штата Массачусетс, эксплуатация автомобилей на водороде в настоящее время обойдётся почти в 100 раз дороже, чем бензиновых или дизельных. Понятно, что широкое развитие водородной индустрии может значительно удешевить использование водородного топлива, но описанные выше сложности вряд ли смогут сделать его конкурентоспособным для использования в автомобильном транспорте.

Но нельзя сказать, что водородное топливо не имеет никаких перспектив. Учёным не даёт покоя высокий топливный потенциал водорода. По данным Американской лаборатории по во­зобновляемой энергетике, 1 кг этого газа по энергетической ценности соответствует более чем 3,5 л бензина. Вероятно, водородное топливо займёт какую-то свою нишу. Скорее всего, это будут крупные производства и мощные транспортные средства. Японских и немецких инженеров заинтересовала перспектива использования водородных топливных элементов в железнодорожном транспорте. В 2004 году в Японии был испытан опытный образец такого поезда. Имеются перспективы применения этого газа и в морском транспорте. Уже сейчас получают распространение различные смеси водорода с другими видами горючего, что позволяет сократить расход топлива, увеличить мощность, снизить выбросы парниковых газов. Таковой является смесь природного газа с водородом. С этой же целью уже начато использование в мощной горнодобывающей технике дизельно-водородной смеси.

Ситуация с использованием водорода который раз подтверждает факт того, что какой-то одной панацеи для решения энергетической проблемы не существует. Очевидным является комплексный подход. Тем более не стоит обольщаться тем, что новые, на первый взгляд более экологичные технологии смогут решить экологическую проблему. Повторюсь в который раз, что без ограничения потребления массовое распространение новых технологий не принесёт никакого улучшения для экологического здоровья нашей планеты.

Алексей Бурковский

Водородное топливо

Водородное топливо — это топливо, где в качестве вещества, способного выделять энергию, используется водород.
Водородная энергетика стремительно развивается.
В Австралии на бурых углях в штате Виктория отрабатывается технология технология газификации угля с последующим выделением водорода, вернее удаления серы, ртути и двуокиси углерода (СО₂).
В Норвегии — Nel Hydrogen отрабатывает технологию использования ВИЭ для высокотемпературного электролиза для разделения воды на водород и кислород, который будет выбрасываться в атмосферу.
Kawasaki Heavy Industries разрабатывает морской танкер — водородовоз для транспортировки жидкого водорода ( LH₂).

• в промышленности,
• в ЖКС для отопления домохозяйств.

• более чистый производственный процесс;
• нулевое загрязнение после утилизации;
• более высокая плотность энергии.

• водород — 33 кВт•ч / кг;
• аккумуляторная батарея — около 1 кВт•ч / кг);
• бензин и дизельное топливо — около 12 кВт•ч / кг.

Применение водорода кроме энергетики:

• для атомно-водородной сварки,
• в пищевой промышленности, как пищевая добавка E949- упаковочный газ, для производства маргарина из жидких растительных масел,
• химической промышленности — при производстве аммиака, мыла и пластмасс,
• в качестве ракетного топлива.

Водород

Водород (H) является самым распространенным элементом на Земле, но в обычных условиях он не встречается ни в виде водорода H, ни в виде газообразного водорода (H₂).

Благодаря своим характеристикам он легко вступает в реакцию с другими органическими соединениями с образованием, например, воды (H₂O).

Во время этой реакции образования воды из водорода и воздуха выделяется энергия, которую можно использовать в качестве электричества.

Чтобы сделать эту реакцию полезной для промышленного производства электроэнергии, необходимо произвести водород, например из воды путем разделения атомов на кислород и водород посредством электролиза.

Есть другие технологии:

• использование газов, оставшихся от химических процессов, например метана, угля, нефти и биомассы.

Реакция взаимодействия водорода с кислородом происходит с выделением тепла.
Если взять 1 моль H₂ (2 г) и 0,5 моль O₂ (16 г) при стандартных условиях и возбудить реакцию, то согласно уравнению Н₂ + 0,5 О₂= Н₂О после завершения реакции образуется 1 моль H₂O (18 г) с выделением энергии 285,8 кДж/моль.
Для сравнения: теплота сгорания ацетилена — 1300 кДж/моль, пропана — 2200 кДж/моль.

1 м³ водорода весит 89,8 г (44,9 моль), поэтому для получения 1 м³ водорода будет затрачено 12832,4 кДж энергии.

1 кВт•ч = 3600 кДж, поэтому получим 3,56 кВт•ч электроэнергии.

Целесообразность перехода на водородное топливо можно оценить, сравнив имеющийся тариф на 1 кВт•ч электричества и, к примеру, стоимость 1 м³ газа или стоимость другого энергоносителя.

При сжигании водорода получается чистая вода.
То есть водородное топливо производится без вреда для окружающей среды, в отличие от газа или бензина.

Получение водорода

Для получения водорода используют химические методы, в тч реакции разложения воды электрическим током.
Основной промышленный способ получения водорода — реакция с водой метана, который входит в состав природного газа.
Она проводится при высокой температуре:

• 1.Электролиз водных растворов солей:

2NaCl + 2H₂O → H2↑ + 2NaOH + Cl2

• 2.Пропускание паров воды над раскаленным коксом при температуре около 1000°C:

• 3.Из природного газа.

Конверсия с водяным паром: CH₄ + H₂O ⇄ CO + 3H₂ (1000 °C) Каталитическое окисление кислородом: 2CH₄ + O₂ ⇄ 2CO + 4H₂

• 4. Крекинг и реформинг углеводородов в процессе переработки нефти.
• 5. Действие разбавленных кислот на металлы. Для проведения такой реакции чаще всего используют цинк и соляную кислоту:

• 6.Взаимодействие кальция с водой:

• 7.Гидролиз гидридов:

• 8.Действие щелочей на цинк или алюминий:

• 9 .С помощью электролиза. При электролизе водных растворов щелочей или кислот на катоде происходит выделение водорода, например:

• Биореактор для производства водорода

Физические свойства

Газообразный водород может существовать в 2 х формах (модификациях) — в виде орто — и пара-водорода.
В молекуле ортоводорода (т. пл. −259,10 °C, т. кип. −252,56 °C) ядерные спины направлены одинаково (параллельны), а у параводорода (т. пл. −259,32 °C, т. кип. −252,89 °C) — противоположно друг другу (антипараллельны).
Разделить аллотропные формы водорода можно адсорбцией на активном угле при температуре жидкого азота.
При очень низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородом почти нацело сдвинуто в сторону параводорода.
При 80 К соотношение форм приблизительно 1:1. Десорбированный параводород при нагревании превращается в ортоводород вплоть до образования равновесной при комнатной температуре смеси (орто-пара: 75:25).
Без катализатора превращение происходит медленно, что дает возможность изучить свойства отдельных аллотропных форм.
Молекула водорода двухатомна — Н_₂. При обычных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса.
Водород — самый легкий газ, его плотность во много раз меньше плотности воздуха. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре.
Как самые легкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому.
Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в 7 раз выше теплопроводности воздуха.

Химические свойства

Молекулы водорода Н_₂ довольно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:

Поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например с кальцием, образуя гидрид кальция:

Ca + Н₂ = СаН₂ и с единственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород:

С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например при освещении.

Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например:

Записанное уравнение отражает реакцию восстановления — процесс, в результате которого от соединения отнимается кислород; вещества, отнимающие кислород, называются восстановителями (при этом они сами окисляются).

Реакция восстановления противоположна реакции окисления.

Обе эти реакции всегда протекают одновременно как 1 процесс: при окислении (восстановлении) одного вещества обязательно одновременно происходит восстановление (окисление) другого.

С галогенами образует галогеноводороды:

F₂ + H₂ → 2 HF, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре, Cl₂ + H₂ → 2 HCl, реакция протекает со взрывом, только на свету.

С сажей взаимодействует при сильном нагревании:

Оксиды восстанавливаются до металлов:

Геохимия водорода

Водород — самый распространенный элемент, и все элементы образуются из него в результате термоядерных и ядерных реакций.
На Земле содержание водорода понижено по сравнению с Солнцем.
Свободный водород H₂ относительно редко встречается в земных газах, но в виде воды он принимает исключительно важное участие в геохимических процессах.
В состав минералов водород может входить в виде иона аммония, гидроксил-иона и кристаллической воды.
В атмосфере водород непрерывно образуется в результате разложения воды солнечным излучением.
Он мигрирует в верхние слои атмосферы и улетучивается в космос.

Пожароопасность и взрывоопасность

Водород при смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь — гремучий газ.
Наибольшую взрывоопасность — при объемном отношении водорода и кислорода 2:1, или водорода и воздуха приближенно 2:5, так как в воздухе кислорода содержится примерно 21%.
Водород пожароопасен.