Хранение и транспортирование водорода в химически связанном состоянии

Преимущества хранения и транспортирование водорода в форме аммиака, метанола, этанола на дальние расстояния состоят в высокой плотности объемного содержания водорода. Однако в этих формах хранения водорода среда хранения используется однократно. Температура сжижения аммиака 239,76 К, критическая температура 405 К, так что при нормальной температуре аммиак сжижается при давлении 1,0 МПа и его можно транспортировать по трубам и хранить в жидком виде.

Основные соотношения приведены ниже:

В диссоциаторахдля разложения аммиака (крекерах), которое протекает при температурах примерно порядка 1173−1073 К и атмосферном давлении, используется отработанный железный катализатор для синтеза аммиака. Для получения одного килограмма водорода затрачивается 5,65 кг аммиака. Что касается затрат тепла на диссоциацию аммиака при использовании этого тепла со стороны, то теплота сгорания полученного водорода может до 20% превосходить теплоту сгорания использованного в процессе разложения аммиака. Если же для процесса диссоциации используется водород, полученный в процессе, то КПД такого процесса (отношение теплоты полученного газа к теплоте сгорания затраченного аммиака) не превышает 60−70%.

Водород из метанола может быть получен по двум схемам: либо методом каталитического разложения:

с последующей каталитической конверсией СО, либо каталитической паровой конверсии в одну стадию:

Обычно для процесса используют цинк-хромовый катализатор синтеза метанола. Процесс протекает при 573−673 К. Метанол можно использовать как горючее для процессов конверсии. В этом случае КПД процесса получения водорода составляет 65−70% (отношение теплоты полученного водорода к теплоте сгорания затраченного метанола); если теплота для процесса получения водорода подводится извне, теплота сгорания водорода, полученного методом каталитического разложения, на 22%, а водорода, полученного методом паровой конверсии, на 15% превосходят теплоту сгорания затраченного метанола.

К сказанному следует добавить, что при создании энерготехнологической схемы с использованием отходящего тепла и применения водорода, полученного из метанола, аммиака или этанола, можно получить КПД процесса более высокий, чем при использовании указанных продуктов как синтетических жидких горючих. Так, при прямом сжигании метанола в газотурбинной установке КПД составляет 35%, при проведении же за счет тепла отходящих газов испарения и каталитической конверсии метанола и сжигания смеси СО + Н₂ КПД возрастает до 41,30%, а при проведении паровой конверсии и сжигании полученного водорода — до 41,9%.