Ученые Института катализа СО РАН разрабатывают проект улучшенной водородной автомобильной заправки. Разработка новых каталитических процессов и материалов позволит получать чистый продукт, а также повысить эффективность превращения природного газа в водород.

Водород — перспективное топливо, которое дает в три раза больше энергии, чем бензин. Водородные заправки делятся на три типа. Первые используют чистый водород, поставляемый с заводов, вторые производят водород с помощью электролиза, третьи получают водород на месте из природного газа.

Ученые Института катализа СО РАН в своем проекте рассматривают третий тип, так как в России большие запасы природного газа и развитая сеть газопроводов. Несмотря на перспективность водородной энергетики для транспорта, пока в России действует одна водородная заправка, в Подмосковье.

«Внедрению водородной энергетики мешает относительно высокая стоимость производства, а также проблема «курицы и яйца»: пока нет развитой инфраструктуры, не будет большого числа потребителей, но без потребителей развить инфраструктуру сложно. В качестве переходного варианта мы предлагаем создать первичную сеть водородных заправок на базе существующей газопроводной сети. Технологии получения водорода из природного газа известны, но они масштабированы под большие мощности. Мы хотим адаптировать их к задаче локального получения водорода высокой чистоты и невысокой мощности, а также улучшить эффективность процессов», — рассказал старший научный сотрудник Института катализа СО РАН, к.х.н. Дмитрий Потемкин.

Традиционно процесс получения водорода из природного газа включает стадии паровой конверсии метана, паровой конверсии монооксида углерода и короткоцикловой адсорбции углекислого газа. Последняя стадия требует проведения всей цепочки процессов при повышенном давлении, от 1 МПа (около 10 атмосфер). Это негативно сказывается на равновесном превращении метана, то есть происходят его потери, и снижается энергетическая эффективность процесса.

«Мы, в свою очередь, предлагаем ввести в процесс стадию сорбционно-каталитической паровой конверсии монооксида углерода — это позволит существенно улучшить термодинамику процессов и, возможно, исключить стадию короткоцикловой адсорбции. Также мы планируем разработать новые материалы для извлечения углекислого газа в ходе реакции. Благодаря отказу от короткоцикловой адсорбции давление при получении водорода может быть снижено с 10 до 1–3 атмосфер, и это увеличит равновесную конверсию метана», — пояснил Потемкин.

Проект «Каталитические материалы и технологии для российской водородной заправки» поддержан РНФ на три года — за это время ученые планируют создать лабораторную установку для получения водорода, моделирующую работу заправки. Как отметил Дмитрий Потемкин, к технологии проявляют интерес частные компании, работающие по направлению зеленой энергетики. Результаты исследования могут быть интересны также производителям природного газа.