Инновационные исследования в области производства водорода из геологических источников могут существенно повлиять на ландшафт устойчивой энергетики, предлагая низкоуглеродистую альтернативу современным методам.
В рамках проекта, который может изменить правила перехода к энергетике, исследователи из Техасского университета в Остине изучают набор природных катализаторов, которые помогут производить газообразный водород из богатых железом горных пород без выделения углекислого газа.
Если ученые добьются успеха, проект может дать толчок совершенно новому типу водородной промышленности: геологическому водороду.
Прорыв для водородной промышленности
“Мы производим водород из горных пород”, - сказал Тоти Ларсон, научный сотрудник Бюро экономической геологии Школы геонаук Калифорнийского университета в Джексоне и ведущий исследователь проекта. “Это способ получения водорода из горных пород, богатых железом, не использующий ископаемое топливо, который никогда не использовался в промышленных масштабах”.
Исследовательская группа недавно получила грант в размере 1,7 миллиона долларов от Министерства энергетики и сотрудничает с учеными Школы энергетических ресурсов Университета Вайоминга для изучения возможности применения этого процесса на различных типах горных пород по всей территории Соединенных Штатов. Водород играет важную роль в переходе к энергетике, потому что при его сжигании в качестве топлива не образуется газовых выбросов CO2. Его единственным побочным продуктом является вода. Однако большая часть газообразного водорода сегодня производится из природного газа в процессе, при котором также образуется CO2.
Производство геологического водорода из богатых железом горных пород внесло бы значительный сдвиг в энергетический переход из-за низкого уровня выбросов углекислого газа, сказал Ларсон.
“Если бы мы могли заменить водород, получаемый из ископаемого топлива, водородом, получаемым из богатых железом горных пород, это было бы огромной победой”, - сказал Ларсон
Инновации в производстве геологического водорода
Катализаторы, которые исследует команда, будут стимулировать естественный геологический процесс, называемый “серпентинизацией”. Во время серпентинизации богатые железом породы выделяют водород в качестве побочного продукта химических реакций.
Серпентинизация обычно происходит при высоких температурах. Используя природные катализаторы, в состав которых входят никель и другие элементы платиновой группы, команда работает над стимулированием производства водорода при более низких температурах и на глубинах, легко доступных с помощью современных технологий, где богатые железом породы встречаются по всему миру. Это означает, что производство водорода из богатых железом горных пород с использованием катализаторов имеет потенциал для значительного увеличения производства водорода во всем мире. “Естественные скопления геологического водорода обнаруживаются по всему миру, но в большинстве случаев они небольшие и неэкономичны, хотя разведка продолжается”, - сказала Эсти Укар, доцент-исследователь Школы Джексона и соавтор проекта. “Если бы мы могли генерировать большие объемы водорода из этих горных пород, стимулируя реакции, на протекание которых в природе потребовалось бы несколько миллионов лет, я думаю, геологический водород действительно мог бы изменить правила игры ”.
Ukar также руководит работой над другим проектом по переходу на энергетику, направленным на разработку безуглеродных методов добычи полезных ископаемых, которые накапливают CO2 как часть процесса добычи полезных ископаемых.
Исследователи уже провели успешные испытания в лабораторном масштабе. Грант от Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики-Energy (ARPA-E) будет использован для расширения масштабов экспериментов и тестирования процесса на широком спектре богатых железом пород, встречающихся по всей Северной Америке. Команда проведет исследования с использованием катализаторов на базальтах из рифта Мидконтинент в Айове, пластах полосчатого железа в Вайоминге и ультрамафитовых породах на Среднем Западе.
Этот проект является одной из нескольких исследовательских инициатив Бюро экономической геологии, исследующих роль недр в производстве и хранении водорода в рамках перехода к