Ученые из Сколковского института науки и технологий предложили получать водород из пластов месторождений природного газа. Новая технология может стать альтернативой паровому риформингу метана, который на сегодняшний день является основным способом производства H2. Результаты исследования опубликованы в журнале Fuel.
Новый способ позволяет получать водород в несколько этапов. Сначала в скважину закачивается водяной пар и катализатор, а затем — воздух или чистый кислород, благодаря чему прямо внутри пласта происходит воспламенение природного газа. В процессе сгорания природный газ превращается в смесь угарного газа и водорода: из угарного газа образуется углекислый, который при этом остается внутри пласта; тогда как водород извлекается из скважины с помощью мембраны, не пропускающей другие продукты реакции. В результате все образующиеся газы, кроме водорода — угарный и углекислый — остаются навсегда «законсервированными» под землей, что позволяет минимизировать углеродный след.
Апробация новой технологии проходила в реакторе, позволяющем воссоздать характерные для газового пласта условия, в том числе давление, превышающее атмосферное в восемьдесят раз. Исследователи загрузили в реакторную установку измельченные горные породы, а затем с помощью насосов стали нагнетать в нее метан (основной компонент природного газа), водяной пар, катализатор и кислород. Анализ газового состава в реакторе показал, что высокое количество водорода, 45% от общего объема газов, образовывалось при температуре в 800 градусов Цельсия и больших объемах подаваемого в реактор водяного пара (в соотношении 4 к 1 к объему природного газа). При этом температура в 800 градусов Цельсия легко достигалась в процессе сгорания природного газа, т. е. для ее поддержания не требовались дополнительные источники энергии.
Выход водорода в процессе эксперимента также зависел от состава породы. Если в качестве таковой использовался оксид алюминия, который не вступал в реакцию с окружающими его веществами, то выход водорода составлял 55%. В свою очередь, при использовании естественных пород, насыщенных химически активными минералами, вступавшими в побочные реакции с компонентами газовой смеси, выход водорода был более низким.
«Все стадии предлагаемого процесса основаны на хорошо зарекомендовавших себя технологиях, которые ранее не были адаптированы к добыче водорода из реального газового пласта… В дальнейшем мы планируем протестировать нашу методику на практике — на примере газовых месторождений», — цитирует Российский научный фонд Елену Мухину, руководителя исследования, старшего научного сотрудника Сколтеха.
