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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Ausrüstung zur Wasserstoffproduktion sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 6 Hersteller von Ausrüstung zur Wasserstoffproduktion und deren Firmenranking.
Inhaltsübersicht
Die Ausrüstung zur Wasserstoffproduktion ist ein Gerät, mit dem Wasserstoff hergestellt werden kann, wobei es zwei Hauptproduktionsmethoden gibt.
Die erste ist die Dampfreformierung von Flüssiggas. Der Rohstoff ist nicht nur Flüssiggas, sondern es können auch fossile Brennstoffe wie Braunkohle und Kohlenwasserstoffe wie Methan verwendet werden, aber in der Praxis wird Flüssiggas als Rohstoff für die Ausrüstung zur Wasserstoffproduktion verwendet.
Eine weitere Möglichkeit ist die Wasserelektrolyse, die durch Elektrolyse von alkalischem Wasser hergestellt wird. Um das Wasser alkalisch zu machen, werden im Allgemeinen Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid zugesetzt.
In den letzten Jahren haben sich Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung für den Hausgebrauch durchgesetzt, bei denen Wasserstoff als Brennstoff verwendet und Strom durch Brennstoffzellen erzeugt wird. Zur Herstellung von Wasserstoff, dem Brennstoff für diese Kraft-Wärme-Kopplung, wird in den Geräten durch Dampfreformierung aus Stadtgas Wasserstoff erzeugt.
Auch der Wasserstoff für Wasserstofftankstellen wird derzeit durch Dampfreformierung hergestellt, so dass die Dampfreformierung weiter verbreitet ist als die Elektrolyse.
In der Industrie wird Wasserstoff bei der Glasherstellung und als Reduktionsmittel bei der Metallverarbeitung verwendet, so dass die Ausrüstung zur Wasserstoffproduktion auch in diesen Bereichen zum Einsatz kommt.
Bei der Dampfreformierung reagieren Wasser und Kohlenwasserstoffe, indem Hochtemperaturdampf auf die Kohlenwasserstoffe gesprüht wird, wobei nach der Reaktion Wasserstoff als Gas entsteht. Der Kohlenstoff in den Kohlenwasserstoffen verbindet sich mit dem Sauerstoff im Wasser zu Kohlenmonoxid, so dass der molekulare Wasserstoff sowohl von den Kohlenwasserstoffen als auch vom Wasser getrennt wird.
Bei der Elektrolyse werden zwei Elektroden in eine alkalische Flüssigkeit getaucht, und an beide Elektroden wird eine Spannung angelegt, um die Elektrolysereaktion einzuleiten. An der Kathode wird Wasserstoff und an der Anode Sauerstoff erzeugt. Reines Wasser enthält keine Ionen und ist daher für einen elektrischen Strom sehr schwer zu durchdringen. Wir fügen dem Wasser einen Elektrolyten hinzu, damit der Strom fließt, aber es kann nicht jeder beliebige Elektrolyt verwendet werden. Wird zum Beispiel Salzsäure als Elektrolyt verwendet, entsteht an der Anode Chlor statt Sauerstoff, und die Salzsäurelösung wird allmählich verdünnt. Dies bedeutet, dass ständig Salzsäure zugeführt werden muss, was ineffizient ist.
Im Gegensatz dazu wird bei der Verwendung von Natriumhydroxid das Wasser einfach als Wasserstoff von der Kathode und Sauerstoff von der Anode elektrolysiert, so dass die Elektrolyse ohne zusätzliche Natriumhydroxidzufuhr fortgesetzt werden kann.
Wasserstoff ist in den heutigen Erdölraffinerien ein wesentlicher Bestandteil der Ölraffination.
Bei der Erdölraffination wird Wasserstoff in einem Prozess verwendet, der als Entschwefelung bezeichnet wird und bei dem Schwefel aus Rohstoffen und Produkten entfernt wird, die schädliche Stoffe wie Schwefelverbindungen enthalten. Wasserstoff wird auch in Hydrocracking-Anlagen verwendet, die durch katalytische Reaktionen unter Verwendung von Wasserstoffgas hochwertiges Öl und andere Produkte herstellen. In Erdölraffinerien werden neben den Anlagen zur Wasserstoffproduktion häufig auch Ausrüstungen zur Wasserstoffproduktion installiert, da bei der Raffinierung von Schweröl große Mengen an Wasserstoff benötigt werden und der bei verschiedenen industriellen Prozessen als Nebenprodukt anfallende Wasserstoff (Nebenproduktwasserstoff) allein nicht ausreicht, um den Bedarf zu decken. Es gibt zwei heute weit verbreitete Methoden der Wasserstofferzeugung aus Kohlenwasserstoffen: die Dampfreformierung, bei der eine thermochemische Reaktion aus Dampf über einem Katalysator abläuft, und die partielle Oxidation, bei der die Reaktion ohne Katalysator abläuft.
Schätzungen zufolge wird die Wasserstoffproduktion durch Ausrüstung zur Wasserstoffproduktion in Raffinerien und durch Nebenproduktwasserstoff im Jahr 2030 etwa 12-18 Milliarden Nm3 (Normal Lube) betragen. (Die derzeitige inländische Versorgung mit Wasserstoff liegt bei etwa 15 Mrd. Nm3).
Die Nachfrage nach Ausrüstung zur Wasserstoffproduktion in Raffinerien wird wahrscheinlich immer größer werden, da die Produktion von Wasserstofffahrzeugen (FCV), die mit Energie aus einer chemischen Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff betrieben werden, in letzter Zeit ebenfalls Fortschritte gemacht hat.
Die Nutzung von Wasserstoffenergie wird im In- und Ausland, vor allem im Energiesektor, als Initiative zur künftigen "Dekarbonisierung" eingeführt, und es wird erwartet, dass ihre Nutzung in Zukunft zunehmen wird.
Im Dezember 2017 hat die Regierung die Wasserstoff-Grundlagenstrategie formuliert, und das ganze Land baut seine Bemühungen zur Realisierung einer Wasserstoffgesellschaft aus.
Im Rahmen zukünftiger Energiemaßnahmen wird erwartet, dass Strom aus erneuerbaren Energiequellen (z. B. Solar-, Wind- und Geothermiekraft) zur Gewinnung von reinem Wasserstoff genutzt wird. Die Technologie zur Erzeugung von Wasserstoff durch alkalische Wasserelektrolyse unter Nutzung des Sonnenlichts ist bereits entwickelt worden und wird auf die Entwicklung von Brennstoffzellen für Wasserstofffahrzeuge usw. ausgerichtet.
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