بررسی روش‌های تولید هیدروژن از انواع منابع سوخت‌های فسیلی

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد، مشهد

2 دانشگاه حکیم سبزواری

چکیده

امکان به‌کارگیری منابع انرژی تجدیدپذیر همچون باد و خورشید، به دلیل ماهیت رفتار تصادفی این نوع منابع انرژی در برخی مناطق مشکل بوده و این مسئله باعث نوسان شدید در توان خروجی می‌گردد که این امر مشکلات فراوانی را برای عملکرد سیستم قدرت به همراه خواهد داشت. به همین دلیل به‌ منظور برقراری تعادل بین تولید و مصرف، به‌کارگیری سیستم‌های ذخیره انرژی در نقاط مختلف سیستم قدرت ضروری است. تولید هیدروژن به ‌عنوان یکی از حامل‌های انرژی پاک با قابلیت ذخیره‌سازی مناسب، امروزه مورد توجه بسیاری قرارگرفته است. در حال حاضر در کشورمان ایران، با توجه به در دسترس بودن منابع سوخت‌های فسیلی و همچنین گران بودن الکتریسیته تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب توجیه اقتصادی نداشته و ریفرمینگ گاز طبیعی و اکسیداسیون جزئی سوخت‌های فسیلی، دو روشی هستند که می‌توان برای تولید هیدروژن بکار برد. در این مقاله به تشریح انواع روش‌های تولید هیدروژن از سوخت‌های فسیلی پرداخته خواهد شد. نتایج بررسی‌ها نشان دهنده این است که روش ریفرمینگ متان با بخار آب، با بازدهی 98%، متان را به هیدروژن تولید کرده و بیشترین کاربرد را در میان روش‌های تبدیل هیدروکربن‌ها به هیدروژن دارد. ضمناً، در صورتی در این روش به جای یک مبدل، از دو عدد مبدل استفاده شود، بازدهی سیستم بالاتر رفته و بیش از %6/99 از متان به هیدروژن تبدیل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] M. Ni, D. Leung, M. Leung K. Sumathy. An overview of hydrogen production from biomass. Fuel Processing Technology, 87:461–472, 2006.

[2] M. Sterner, M. Jentsch, U. Holzhammer. Energiewirtschaftliche und kologische Bewertung eines Windgas-Angebotes. Fraunhofer IWES, Kassel, 2011.

[3] L. Guerra, K. Moura, J. Rodrigues J. Gomes J. Puna J. Bordado T. Santos. Synthesis gas production from water electrolysis, using the Electrocracking concept. Journal of Environmental Chemical Engineering, 6:604–609, 2018.

[4] S.Sengodan,R.Lan,J.HumphreysD.DuW.XuH.Wang S. Tao. Advances in reforming and partial oxidation of hydrocarbons for hydrogen production and fuel cell applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82:761– 780, 2018.

[5] D. Stolten, V. Scherer. Transition to Renewable Energy Systems,FirstEdition:1–977,2013. Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

[6] M. Deymi-Dashtebayaz, A. Ebrahimi-Moghadam, I. Pishbin H. Sheykhani A. Ebrahimi-Moghadam. Review of the Power to Gas novel technology. Iranian Journal of Mechanical Engineering, 26(113):7–17, 2017. (in Persian ).ﻓﺎرﺳ

[7] A.M. Amin, E. Croiset, W. Epling. Review of methane catalytic cracking for hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy, 36(10/76):2904–2935, 2011.

 [8] L. Weger, A. Abanades, T. Butler. Methane cracking as a bridge technology to the hydrogen economy. International Journal of Hydrogen Energy, 42(1):720–731, 2017.

[9] U. Izquierdo, V.L. Barrio, J.F. Cambra J. Requies M.B. Guemez P.L. Arias-G. Kolb R. Zapf A.M. Gutierrez J.R.Arraibi. Hydrogenproductionfrommethaneandnatural gas steam reforming in conventional and microreactor reaction systems. International Journal of Hydrogen Energy, 37:7026–7033, 2012.

[10] Kaltschmitt, T. Catalytic Reforming of Higher Hydrocarbon Fuels to Hydrogen: Process Investigations with Regard toAuxiliaryPowerUnits. Ph.D.thesis,KarlsruherInstitut für Technologie (KIT)–Universitatsbereich, 2012.

[11] A. Saberimoghaddam, M. Zare-Chavoshi, A. Norouzi M. Shekhi-Narani V. Khabari-M. Rasht-Abadi. Investigation of Hydrogen Production via Steam Methane Reforming processUsingNickelCatalystatmediumtemperature. Iranian Journal of Petroluem Research, 27(113):1–180, 2017. (in Persian ).ﻓﺎرﺳ

[12] A. Basile, A. Iulianelli. Advances in Hydrogen Production,StorageandDistribution. Amsterdam: Elsevier,First Edition:154–161, 2014.

[13] Beurden, P. Van. On the catalytic aspects of steammethane reforming. tech. rep., Energy Research Center of the Netherlands (ECN), 2004. 1-04-003.

[14] General Introduction to the refining industry. tech. rep., NIORDC. August 2010, (in Persian ).ﻓﺎرﺳ

[15] Methods of producing and distributing hydrogen gas. http://www.satba.gov.ir/fa/hydrogen.

[16] D. Yao, H. Yang, H. Chen P.T. Williams. An overview of hydrogen production from biomass. Applied Catalysis B: Environmental, 227:477–487, 2018.

[17] A.Alijani,M.Beheshti. Simulationandstudytheeffectsof operational parameters on methanol to propylene process. Farayandno, 9(45):36–56. (in Persian ).ﻓﺎرﺳ

[18] Bargigli, S. Comparison of thermodynamic and environmental indexes of natural gas, syngas and hydrogen production processes. Energy, 29:2145–2159, 2004.

 [19] K. Naima, A. Liazid. Waste oils as alternative fuel for diesel engine: A review. Journal of Petroleum Technology and Alternative Fuels, 4(3):1–14, 2013.