Это будущее, но и сейчас, в XX веке, водород становится ключевым элементом современной технологии.

Что тревожит человечество?

В мощном поступательном движении цивилизации, опирающемся на достижения современной науки и техники, отмечаются два особенно тревожных связанных между собой процесса, нарушающих гармоническое взаимодействие человека с окружающей средой.

Первый – непрерывный рост отрицательного воздействия хозяйственно-технической деятельности человека на эволюцию биосферы.

Второй – истощение не нашей планете ископаемого органического горючего, являющегося в настоящее время основой энергетики и сырьевой базой химической промышленности.

Вот некоторые факты. В ряде научных исследований утверждается, что при сохранении современных темпов роста добычи и потребления горючих ископаемых (удвоение через каждые 15-20 лет) их пригодные для использования запасы будут практически исчерпаны за 80-100 лет. Например, человечество с начала своего существования вплоть до 1970 г. Добыло около 85 млрд. тонн условного топлива (1 тут=29330 кДж/кг). Половина этого количества приходится на последние 25 лет. Практически весь природный газ, использованный в промышленности и быту, извлечён из недр в последние 25 лет. Общее количество нефти, переработанное с 1860 по 1969 г., т. е. за 109 лет, составляет 35,8 млрд. тонн, из них 30 млрд. тонн (83,8 %) было использовано за последние 30 лет. В 70-е и 80-е гг. этот процесс нарастал. Ожидается, что с 1970 до 2000 г. потребление топлива составит около 400 млрд. тут, что в 4 раза больше имеющихся достоверных запасов газа.

Пропорционально растут и выбросы вредных газов из топок и печей, отработанных газов автомобильных, авиационных и других двигателей.

Непрерывный рост масштабов сжигания органических ископаемых в различного рода сжигающих устройствах создаёт два типа экологически опасных ситуаций.

В настоящее время при использовании натуральных органических топлив в атмосферу ежегодно выбрасывается 25 млрд. тонн CO2, CO, NOm, сажи, летучей золы. Эи вещества, взаимодействую с атмосферой, вызывают кислотные дожл\ди, кислотные туманы, которые вредно воздействуют на людей, флору и фауну, отравляют водоёмы, разрушают сооружения, подземные коммуникации, памятники культуры.

Вот лишь несколько фактов. В результате работы промышленности и в особенности транспорта в атмосферу ежегодно выбрасывается оксид углерода. По данным Всемирной организации здравоохранения, в ряде городов Европы, США, Японии содержание CO в воздухе достаточно для нейтрализации у населения этих городов 6 % гемоглобина крови.

На сжигание угля, нефти, газа и других горючих ископаемых тратится около 2∙1010 т свободного кислорода в год. Современный расход кислорода на сжигание горючих ископаемых соизмерим с приходными статьями баланса кислорода в атмосфере и не компенсируются никакими другими процессами. По некоторым расчётам, при существующих темпах роста добычи и потребления горючих ископаемых содержание свободного кислорода в воздухе может снизиться настолько, что достигнет величины, критической для жизни человека. В настоящее время ряд стран (США, ФРГ, Швейцария) живут за счёт кислорода больше, чем его вырабатывает растительность этих стран.

Есть и вторая, не менее грозная опасность от загрязнения атмосферы промышленными и транспортными выбросами – создание на Земле так называемого парникового эффекта. Этот эффект вызывается тем, что выбрасываемый в атмосферу диоксид углерода обладает способностью поглощать инфракрасную радиацию Земли и излучать её обратно на Землю, вызывая тем самым повышение температуры на земной поверхности. В мире ежегодно сжигается около 6,8∙109 т углерода. В пересчёте на продукты сгорания это составляет 2,5∙1010 т CO2 . В настоящее время средняя температура поверхности Земли составляет 14 oC. При удвоении содержания CO2 в атмосфере она повысилась бы на 2 – 4 oC, а это может случиться в ближайшие 150 – 200 лет при сохранении современных нарастающих темпов сжигания органического топлива. Опасность «парникового эффекта» вполне реальна. А общее потепление на Земле может привести к усиленному таянию льдов в полярных областях планеты, подъёму уровня Мирового океана.

Есть ли выход их этих складывающихся на нашей планете ситуаций? Есть ли ключ к решению этих сложных задач, вставших перед мировым сообществом? Да, ключ к решению этих задач есть, им является создание водородной технологии.

Что такое водородная технология?

Под водородной технологией подразумевается совокупность промышленных методов и средств для получения, транспортировки и хранения водорода, а также средств и методов его безопасного использования на основе неисчерпаемых источников сырья и энергии.

В чём же привлекательность водорода и водородной технологии?

Переход транспорта, промышленности, быта на сжигание водорода – это путь к радикальному решению проблемы охраны воздушного бассейна от загрязнения оксидами углерода, азота, серы, углеводородами.

Переход на водородную технологию и использование воды в качестве единственного источника сырья для получения водорода не может изменить не только водного баланса планеты, но и водного баланса отдельных её регионов. Так, годовая энергетическая потребность такой высокоиндустриальной страны, как ФРГ, может быть обеспечена за счёт водорода, полученного из такого количества воды, которое соответствует 1,5% среднего стока реки Рейн (2180 л воды дают 1 тут в виде H2). Отметим попутно, что на наших глазах становится реальной одна из гениальных догадок великого фантаста Жюля Верна, который устами героя рома «Таинственный остров» (гл. XVII) заявляет: «Вода – это уголь будущих веков».

Водород, получаемый из воды, - один из наиболее энергонасыщенных носителей энергии. Ведь теплота сгорания 1 кг H2 составляет (по низшему пределу) 120 МДж/кг, в то время как теплота сгорания бензина или лучшего углеводородного авиационного топлива – 46 – 50 МДж/кг, т.е. в 2,5 раза меньше 1 т водорода соответствует по своему энергетическому эквиваленту 4,1 тут, к тому же водород – легковозобновляемое топливо.

Чтобы накопить ископаемое горючее на нашей планете, нужны миллионы лет, а чтобы в цикле получения и использования водорода из воды получить воду, нужны дни, недели, а иногда часы и минуты.

Но водород как топливо и химическое сырьё обладает и рядом других ценнейших качеств. Универсальность водорода заключается в том, что он может заменить любой вид горючего в самых разных областях энергетики, транспорта, промышленности, в быту. Он заменяет бензин а автомобильных двигателях, керосин в реактивных авиационных двигателях, ацетилен в процессах сварки и резки металлов, природный газ для бытовых и иных целей, метан в топливных элементах, кокс в металлургических процессах (прямое восстановление руд), углеводороды в ряде микробиологических процессов. Водород легко транспортируется по трубам и распределяется по мелким потребителям, его можно получать и хранить в любых количествах. В то же время водород – сырьё для ряда важнейших химических синтезов (аммиака, метанола, гидразина), для получения синтетических углеводородов.