Производство водорода: газификация биомассы

Газификация биомассы — это зрелый технологический путь, в котором используется контролируемый процесс с использованием тепла, пара и кислорода для преобразования биомассы в водород и другие продукты без сжигания. Поскольку выращивание биомассы удаляет углекислый газ из атмосферы, чистые выбросы углерода при этом методе могут быть низкими, особенно если сочетать его с улавливанием, использованием и хранением углерода в долгосрочной перспективе. Заводы по газификации биотоплива строятся и эксплуатируются, и они могут предоставить передовой опыт и извлеченные уроки для производства водорода. Министерство энергетики ожидает, что газификация биомассы может быть внедрена в ближайшем будущем. Подробнее на liderproject.ru.

Что такое биомасса?

Биомасса, возобновляемый органический ресурс, включает остатки сельскохозяйственных культур (таких как кукурузная солома или пшеничная солома), лесные остатки, специальные культуры, выращиваемые специально для использования в энергии (например, просо или ивы), твердые органические бытовые отходы и отходы животноводства. Этот возобновляемый ресурс можно использовать для производства водорода вместе с другими побочными продуктами путем газификации.

Как работает газификация биомассы?

Газификация — это процесс, который превращает органические или ископаемые углеродистые материалы при высоких температурах (>700°C) без сжигания, с контролируемым количеством кислорода и/или пара в окись углерода, водород и диоксид углерода. Затем окись углерода реагирует с водой с образованием диоксида углерода и большего количества водорода посредством реакции конверсии водяного газа. Адсорберы или специальные мембраны позволяют отделить водород из этого газового потока.

Упрощенный пример реакции

C 6 H 12 O 6 + O 2 + H 2 O → CO + CO 2 + H 2 + другие виды

Примечание. В приведенной выше реакции в качестве заменителя целлюлозы используется глюкоза. Фактическая биомасса имеет весьма разнообразный состав и сложность, одним из основных компонентов которой является целлюлоза.

Реакция водно-газовой конверсии

CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ небольшое количество тепла)

Пиролиз – это газификация биомассы при отсутствии кислорода. В общем, биомасса газифицируется не так легко, как уголь, и в газовой смеси, выходящей из газификатора, образуются другие углеводородные соединения; это особенно верно, когда кислород не используется. В результате обычно необходимо предпринять дополнительный шаг для реформирования этих углеводородов с помощью катализатора для получения чистой смеси синтез-газа, состоящей из водорода, монооксида углерода и диоксида углерода. Затем, как и в процессе газификации для производства водорода, стадия реакции конверсии (с паром) преобразует окись углерода в диоксид углерода. Полученный водород затем отделяют и очищают.