El elemento más abundante en el universo, el hidrógeno juega un papel crucial en una serie de productos y procesos. Los usos del hidrógeno incluyen la producción de amoníaco, el refino de metales y combustible para cohetes. En su mayor parte, sin embargo, el hidrógeno libre no se produce en la naturaleza. Se debe separarse de otras fuentes, tales como el gas natural o agua a través de una variedad de procesos.
Reformado con vapor
Un método de producción de hidrógeno se utiliza con gas natural, el reformado con vapor, vapor implica la interacción, el metano y un catalizador. Este proceso produce un gas de síntesis (syngas), compuesto de monóxido de carbono e hidrógeno. El gas de síntesis se somete entonces a un proceso denominado la reacción de desplazamiento agua-gas. La reacción de desplazamiento agua-gas implica la introducción de un segundo catalizador y más vapor para crear dióxido de carbono e hidrógeno separable. Un proceso de purificación separa el hidrógeno en una forma utilizable. El Departamento de Energía (DEO) informa que los procesos similares funcionan con propano, etanol y gasolina para generar hidrógeno.
Gasificación
procesos de gasificación de convertir materias primas como la biomasa - residuos orgánicos como recortes de césped - o carbón, en hidrógeno. El proceso esencial llama a la exposición de la biomasa o del carbón (material de alimentación) a una mezcla de vapor de agua, el calor y cantidades cuidadosamente controladas de oxígeno para descomponer el material de alimentación. Este proceso produce gas de síntesis, que se somete a una reacción de desplazamiento agua-gas mucho como el de reformado con vapor. De acuerdo con el Departamento de Energía, la gasificación de biomasa puede requerir pasos adicionales para eliminar el exceso de hidrocarburos a partir de gas de síntesis.
Electrólisis
La electrólisis puede producir hidrógeno a partir de agua. Los procesos exactos varían, pero los fundamentos siguen siendo los mismos. La electricidad se aplica al agua. El agua se divide en hidrógeno y oxígeno. El DOE se describen dos enfoques principales para obtener hidrógeno a partir de la electrólisis. En un sistema de membrana de electrolito de polímero (PEM), los iones de oxígeno e hidrógeno forman en el ánodo. Los iones de hidrógeno se mueven hacia el cátodo, se combinan con los electrones y se produce gas hidrógeno. En los sistemas de electrolito sólido, gas hidrógeno y iones de oxígeno se forman en el cátodo. Los iones de oxígeno se mueven al ánodo y arrojan electrones. En ambos casos, la cosecha de hidrógeno representa la meta.
consideraciones
El interés en la producción de hidrógeno se deriva de una necesidad de encontrar un reemplazo a largo plazo para el suministro limitado de combustibles fósiles. La gran abundancia de hidrógeno en la naturaleza hace que sea una elección natural. Como gas combustible, cuando se mezcla con el oxígeno, el hidrógeno podría reemplazar la gasolina como el combustible para vehículos. El proceso de combustión de oxígeno-hidrógeno produce agua como subproducto. Esto hace que sea una alternativa más respetuosa con el medio ambiente. El principal reto es encontrar una forma económica y eficiente para generar hidrógeno a partir de fuentes distintas de los combustibles fósiles como el carbón y el gas natural.