СО2 + 3Н2
катализатор = СН3ОН + Н2О.
Метанол
необходим промышленности в миллионах
тонн. Он может также стать
основным источником для получения
бензина.
В долгосрочной
перспективе диоксид углерода
при наличии мощных источников
дешёвого водорода может стать
главным, а возможно и единственным
сырьевым источником промышленного
органического синтеза. При этом,
вероятно, найдут применение как
обычные химические, каталитические
процессы, так и фотохимические
и биохимические методы. Здесь
необъятный простор для творчества
всех степенях науки. Основным
компонентом новой системы органической
технологии на база СО2 является
наличие мощной водородной технологии.
Превратить СО2 атмосферы, а если потребуется
и часть осадочных карбонатов земной коры
в источник углеводородов – крупнейшая
задача химии XXI века.
Внимание, водород!
Говоря
о водороде, его широком использовании
в быту, промышленности, на транспорте,
нельзя забывать и о его
взрыво- и пожароопасных свойствах. Недостаточная
подготовленность и нестрогое выполнение
правил при использовании водорода может
привести к трагедиям, гибели людей.
Водородные двигатели
Водород
- очень перспективный энергоноситель,
позволяющий одновременно решить
сложные экологические проблемы.
При его сгорании (быстро протекающей
экзотермической реакции окисления
кислородом) получаются лишь вода
и тепло. Да, образуются еще
окислы азота, количество которых
зависит от температуры сгорания
смеси в цилиндре двигателя.
И здесь важно, что в водородных двигателях
температура сгорания топлива на режимах
городской эксплуатации существенно ниже,
чем в углеводородных (бензиновых, спиртовых,
метановых, пропан-бутановых и т.д.).
Очевидно,
что если под "водородным
двигателем" понимать электрический,
получающий энергию от реакции
соединения водорода и кислорода
в топливных элементах, то окислов
азота не будет совсем. А углеводородное
топливо "поставляет" при сжигании
целый букет токсичных соединений,
среди которых сажа - далеко не
самая вредная.
В настоящее
время многие специалисты в области
энергетики, политики, журналисты и
активисты общественных движений в
защиту среды обитания отдают предпочтение
водородному топливу.
Заключение
Основным
направлением внедрения водородной
энергетики является автотранспорт, поскольку
обостряется проблема устойчивого
обеспечения его моторным топливом.
Этому есть несколько причин. Первая из
них — истощение запасов нефти. По прогнозам
комиссии ЮНЕСКО, уже в первой четверти
наступившего столетия в значительной
мере будут исчерпаны разведанные запасы
нефти. По данным Энергетической комиссии
США, за последние 20 лет в мире не было
открыто ни одного нового крупного месторождения
нефти. При этом необходимо помнить, что
в странах ОПЕК из-за стремления увеличить
квоты на добычу нефти примерно на треть
завышены объемы ранее разведанных ее
месторождений.
Но также
есть минусы использования водородного
транспорта.
- Смесь водорода с воздухом — взрывчатое вещество. Водород более опасен, чем бензин, так как горит в смеси с воздухом в более широком диапазоне концентраций.
- Водородная силовая установка на базе традиционного ДВС значительно сложнее и дороже в обслуживании, чем обычный ДВС.
- Пока нет достаточного опыта эксплуатации водородного транспорта.
- Нет возможности быстрой дозаправки в пути из канистры или от другого автомобиля (при этом этот фактор не помешал широкому распространению автомобилей, работающих на газе).
- Высокие цены на водород.
- Летучесть водорода самая высокая среди газов, таким образом, водород трудно сохранить в жидком виде, это затрудняет хранение водорода, транспортировку, и использование в баке.
- В настоящий момент водород производится либо путём расхода значительного количества электроэнергии, либо из углеводородов. В первом случае используется та же электроэнергия, которая может производиться на тепловых, атомных и других электростанциях. К сожалению альтернативными источниками производится довольно небольшое количество энергии, и её не хватит на развитие транспорта. Во втором случае имеем использование тех же видов топлива и выделение CO², а также требуется очистка от соединений серы и других примесей, которые в случае применения топливных элементов значительно сокращают срок их службы. Некоторые считают, что природный газ будет гораздо более перспективен и экологичен.
По состоянию
на 2005 год объем мирового производства
водорода составлял 50 млн. тонн.
К настоящему времени он равен
55-60 млн. тонн.
Водород в
основном применяют для производства
азотных удобрений и для превращения
низкокачественных видов сырой
нефти в моторное топливо. Сжиженный
водород используют для получения
сверхнизких температур и в качестве
горючего для криогенных ракетных двигателей.
Постоянно ведутся исследования,
призванные более широко внедрить использование
водородное топливо в качестве замены
бензину.
Так например,
в конце 2007 года Университет Пенсильвании
объявил, что разработал технологию по
производству водородного топлива из
пищевых отходов. Новая технология производства
водородного топлива теоретически может
привести к массовому переходу автомобилей
на водородное топливо.
У водорода
есть множество очевидных достоинств.
Водород полностью сгорает в
кислороде, выделяя большое количество
энергии и оставляя после себя
только водяной пар. Его легко
транспортировать по трубопроводам
практически на любые расстояния,
тем более, что он не ядовит (хотя и взрывоопасен)
и не обладает коррозирующим действием.
Запасы водорода (как компонента воды)
практически неограниченны и более или
менее равномерно распределены по всем
континентам. Водород представляется
идеальным горючим для относительно маломощных
и в то же время многочисленных силовых
установок, размещенных на подвижных платформах
- прежде всего для автомобильных и авиационных
двигателей.
Однако
при всех преимуществах водорода
его массовое использование в
качестве топлива будет сопряжено
со множеством сложнейших проблем. Их
решение потребует очень крупных средств,
которые придется затратить как на разработку
высокоэффективных технологий получения
и утилизации водорода, так и на создание
инфраструктуры для его промышленного
производства, доставки, хранения и распределения.
Эти средства неизбежно придется отбирать
у других насущно важных проектов, что
потребует немалой политической воли
и готовности принимать рискованные решения.