Троэнергетики и её современное состояние

10.2.3. Водородная энергетика 
Перспективным направлением в решении проблем энергообеспе-
чения при минимальных воздействиях на окружающую среду в послед-
ние годы признана водородная энергетика, базирующаяся на водороде 
как топливе. Следует иметь в виду, что для его производства, как и для 
производства электрической и тепловой энергии, необходимы внешние 
источники энергии, поскольку в свободном состоянии в природе водо-
рода практически нет. По этому признаку его следует относить к энер-
гоносителям, а не к энергоресурсам. 
Важным преимуществами водорода являются высокая теплотвор-
ная способность и экологическая чистота и технологичность получения 
из него электрической энергии с помощью топливного элемента (ТЭ). 
Последний представляет собой электрохимический генератор, осущест-
вляющий прямое преобразование химической энергии в электрическую. 
При этом единственным продуктом реакции (кроме электрической 
энергии и теплоты) является вода.
При другом способе получения энергии из водорода – его сжига-
нии – единственным побочным продуктом также является вода, а ос-
новным – тепло. Наметившиеся и частично апробированные технологии 
и сферы применения водорода (кроме энергетики) настолько широки 
(транспорт, химическая и пищевая промышленность, металлургия и 
др.), что речь идет фактически о переходе не только к водородной энер-
гетике, но и к водородной экономике [34].

---

239
В конце прошедшего столетия в промышленно развитых странах 
работы в области водородной энергетики отнесены к приоритетным на-
правлениям развития науки и техники и сегодня находят всё большую 
поддержку со стороны как государственных структур, так и частного 
бизнеса. Анонсированы и приняты крупные государственные програм-
мы научных исследований и разработок в области водородной энерге-
тики. В перспективе это приведет к существенным изменениям ТЭБ и 
формированию нового крупного международного рынка водородных 
технологий и энергоносителей, что будет иметь значительные социаль-
но-экономические и политические последствия для всего мира. 
Основным инициатором всплеска интереса к водороду как энер-
гоносителю является автомобильная промышленность. Достоинства во-
дорода здесь настолько очевидны, что автомобилестроители ведущих 
стран вкладывают огромные средства в исследования и разработки в 
области водородных технологий. Разработаны и появились на рынке ав-
томобили, оснащённые водородным двигателем. В ряде крупных горо-
дов Западной Европы прошли испытания городских автобусов на топ-
ливных элементах. В России широкомасштабное использование водо-
родного топлива ожидается к середине столетия. 
Стационарная энергетика (в первую очередь автономная, а в по-
следние годы и системная) стала проявлять интерес к водородной энер-
гетике и к топливным элементам (ТЭ) как к ее технологической основе 
в связи с быстрым ростом мощности ТЭ и наметившейся тенденцией к 
снижению стоимости производства водорода. Привлекательной для 
энергетики является также возможность передачи водорода от центра-
лизованного производителя к удалённым потребителям по холодным 
трубопроводам. При этом потери энергии существенно ниже в сравне-
нии с трубопроводными системами теплоснабжения.
В настоящее время большую часть производимого в промышлен-
ных масштабах водорода получают в процессе паровой конверсии ме-
тана. Пар с температурой 750–850 °С необходим для отделения водо-
рода от углеродной основы в метане, что и происходит в химических 
паровых реформерах на каталитических поверхностях. Этот способ на 
сегодня наиболее хорошо освоен и широко распространен, хотя и имеет 
ряд недостатков: 
 
исходное сырье – природный газ – представляет собой ценный не-
возобновляемый ресурс; 
 
около 50 % газа расходуется на проведение эндотермической ре-
акции паровой конверсии; 
 
производство сопровождается вредными выбросами. 

---

240
Для частичного устранения первого недостатка есть реальный 
путь – вместо природного газа использовать угольный метан, синтез-
газ, биосинтезгаз. В долгосрочной перспективе лидерство в данной 
триаде может захватить синтез-газ, поскольку запасы угля огромны, и 
технология получения из него синтез-газа (для последующей конверсии 
в электричество) отработана достаточно хорошо. 
Более перспективным, но пока и более дорогим способом произ-
водства водорода как моторного топлива является электролитическое