Ученые предложили добывать «зеленый» водород из глубинных вод Черного моря
Проект создания в прибрежных водах Черноморского региона РФ физико-химических производств водорода, получаемого из сероводорода глубинных вод Черного моря, предложили ученые из лаборатории физико-химических процессов и динамики поверхности океана Института геохимии и аналитической химии (ГЕОХИ) им. В. И. Вернадского РАН, 6 декабря сообщает пресс-служба института.
Полученный предложенным способом водород станет мощным источником экологически чистой энергии для поселений и производственных предприятий Причерноморья, считают разработчики концепции.
Результаты проведенного анализа ученые представили в статье «Об использовании энергии сероводорода в Причерноморье», опубликованной в журнале «Процессы в геосредах». В ней также приведены расчеты и возможные технологические решения экологичной энергетической установки мощностью порядка 300 кВт.
Результатом слабого перемешивания пресных и соленых масс в Черном море стало образование двух почти не смешиваемых друг с другом слоев. Один из них — это слой малосоленой воды у поверхности, в которой растворен кислород, а второй состоит из более плотной соленой воды практически без кислорода, но зато в ней в большой концентрации содержится сероводород.
Скачок плотности в черноморских водах при переходе от слоя к слою, который называют галоклином, очень заметен. Для него характерны сезонные изменения, при которых глубина плотного слоя варьируется от 65 до 200 метров.
Галоклин не дает поступать кислороду в более глубокие слои воды, поэтому сероводород второго слоя находится в стабильном состоянии, почти не подвергаясь химическому разложению. Причем его концентрация медленно, но постоянно растет, и сейчас более 90% морской воды насыщены сероводородом.
Так, на глубинах 150–250 метров концентрация H₂S составляет около 1 мг/л и далее с глубиной возрастает до порядка 10 мг/л, после чего больше не увеличивается.
Поскольку сероводород ядовит, он смертелен для большинства живых организмов, населяющих глубины Черного моря, поэтому его присутствие принято считать неблагоприятным фактором.
Однако, если использовать его в качестве источника водорода, то, как отмечают ученые, эта негативная оценка превратится в позитивную. При этом одновременно с добычей водорода будет происходить и улучшение экологии всего Черноморского бассейна.
Методы извлечения сероводорода из черноморской воды могут быть различными. Исследователи ГЕОХИ РАН предложили использовать сочетание электрогидравлических ударов и ультрафиолетового излучения.
Следующим этапом будет получение из сероводорода чистого водорода, для которого в настоящее время применяются такие методы диссоциации, как плазмохимическая, радиационная, термическая и фотохимическая.
Проведенный учеными ГЕОХИ РАН анализ существующих решений в области сероводородной энергетики показал, что для этого конкретного случая наиболее оптимальным будет сочетание термической и фотохимической диссоциации сероводорода.
Таким образом, ученые доказали теоретическую возможность создания автономного (не требующего активной логистики какого-либо сырья или утилизации отходов) морского энергетического комплекса — МЭК.
На борту такого МЭК могут быть реализованы добыча и переработка сероводорода, использование водорода для генерирования электроэнергии и утилизация серы.
Исследователи рассчитали, что при общей мощности МЭК в 360 кВт полезная мощность энергоустановки составит 303 кВт, а производительность установки по водороду составит 22,5 кг/час.
