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科学者は、天然ガスの井戸から直接水素燃料を収穫する方法を開発します

Skoltechの研究者は、蒸気、触媒、酸素を注入して地下の燃焼反応を引き起こすことにより、最大45％の効率で天然ガス田で水素を直接生産する方法を開発しました。この革新的なプロセスは、貯水池に炭素排出量を閉じ込め、ソースの水素燃料へのよりクリーンでスケーラブルな経路を提供します。 Skoltechの科学者は、地下に炭素排出量を閉じ込めながら、天然ガス田から水素を抽出する効率的な方法を考案し、潜在的にクリーンエネルギー生産に革命をもたらしました。 Skoltechの研究者は、45％の効率で天然ガス田で水素を直接生産する方法を開発しました。このプロセスでは、蒸気と触媒をガスウェルに注入し、酸素を添加して燃焼を開始することが含まれます。 この触媒支援反応は、水素と一酸化炭素の混合物を生成し、そこから水素を効率的に分離できます。ジャーナルに掲載されたブレークスルー 燃料 ロシア科学財団（RSF）からの助成金によって支援され、ソースでの大規模な水素生産に向けた有望なステップを提供します。 今日、世界のエネルギーの約80％は、燃焼時に二酸化炭素を放出する石油や天然ガスのような化石燃料から来ており、気候変動と環境分解に貢献しています。天然ガスは、油と比較して有毒汚染物質の排出量が少ないため、しばしばよりクリーンな化石燃料と見なされますが、依然として有意な二酸化炭素を生成します。 ガス畑からの水素生産のプロセス。クレジット：Mukhina et al。 /燃料、2024 対照的に、水素燃料は使用中に水蒸気のみを放出し、よりクリーンな代替品になります。しかし、水素生産の課題により、広範な採用が制限されています。 Skoltechの新しい方法は、これらの障壁を克服し、よりクリーンなエネルギー源へのシフトを加速するのに役立ちます。 新しいin-situ水素生産アプローチ モスクワのSkolkovo科学技術研究所のチームは、初めて、分子レベルで大量の水素を含む炭化水素が豊富な天然ガス田から水素を抽出することを提案しました。これは、炭化水素が変換されると、豊富な「グリーン」燃料をもたらす可能性があることを意味します。 チームはラボリアクターで実験を見ています。クレジット：Elena Mukhina チームは、ガス田から水素を生産するための効率的なマルチステッププロセスを提案しています。第一に、天然ガス成分から水素を分離するのに役立つ触媒とともに、蒸気がウェルに注入されます。次に、空気または純粋な酸素を汲み上げて、貯水池のガスを直接点火します。天然ガスは蒸気と触媒に支援され、燃焼し、一酸化炭素と水素の混合物に変換されます。 一酸化炭素から形成された二酸化炭素は貯水池に残り、温室効果に寄与しません。最終段階では、水素は、他の燃焼生成物をブロックする膜から井戸から抽出され、一酸化炭素と二酸化炭素が永久に地下に閉じ込められます。 ラボテストと原子炉シミュレーション 研究者は、実際のガス貯水池環境をシミュレートするラボリアクターでのプロセスをテストしました。彼らは砕いた岩を反応器に置き、天然ガスの主要成分であるメタンを蒸気と触媒、そして酸素に入れました。原子炉内の圧力は、ガス貯水池の典型的なレベル（大気圧の80倍）で維持されました。 実験が進むにつれて、チームは原子炉内のガスの組成を分析して、メタン変換の水素への効率を評価しました。水素のほとんど - 総ガス容積の45％ - が800°Cで形成され、大量の蒸気が反応器に注入されたことが判明しました。反応を可能な限り効率的にするには、天然ガスの4倍の蒸気が必要です。研究者は、天然ガス燃焼で簡単に達成され、人為的に維持する必要がないため、800°Cの温度を選択しました。 水素収量は、岩の組成にも依存していました。たとえば、多孔質アルミナを使用した実験では、水素収量は55％に達しました。この場合のより高い効率は、アルミナが不活性であるという事実によって説明されています。つまり、周囲の要素とは反応しません。ナチュラルロックには、ガス混合物の成分と反応して水素収量に影響を与える可能性のある、他のより活性な鉱物が含まれています。 参照：「天然ガス貯留層における水素合成のための新しい方法」、エレナ・ムキナ、パベル・アファナセフ、アリヤ・ムハメトディノヴァ、タチアナ・アレクヒナ、アイシル・アスパロワ、エヴゲニー・ポプフ、アレクシー・シェレミシン、2024年5月4日、 燃料。doi：10.1016/j.fuel.2024.131758 #科学者は天然ガスの井戸から直接水素燃料を収穫する方法を開発します