Сотрудниками лаборатории физико-химических процессов и динамики поверхности океана ГЕОХИ РАН рассмотрена концепция создания в прибрежных водах Черноморского региона России физико-химических производств водорода, получаемого из зараженных сероводородом глубинных вод Чёрного моря. Водород, получаемый на этих производствах, является источником экологически чистой энергии большого объема для прибрежных поселений и производственной инфраструктуры Причерноморья. Результаты опубликованы в журнале «Процессы в геосредах».
В результате слабого перемешивания пресных и солёных масс в Чёрном море образуются два практически не смешиваемых друг с другом слоя: малосолёной воды вблизи поверхности с растворенной в ней кислородом, и более плотной солёной воды, почти не содержащей кислород, но имеющей большую концентрацию сероводорода. Скачок плотности в черноморских водах очень заметный, его обозначают специальным термином галоклин. Для галоклина характерны сезонные изменения под влиянием различных факторов: глубина скачкообразного увеличения плотности варьируется от 65 до 200 метров.
Из-за того, что галоклин препятствует доступу кислорода в более глубокие слои воды, сероводород находится в достаточно стабильном состоянии и почти не подвергается химическому разложению. Его концентрация медленно, но постоянно увеличивается, и в результате за последние 7 тысяч лет более 90 % объема моря оказались зараженными сероводородом.
На глубинах 150–250 метров концентрация H2S составляет примерно 1 мг/л. С глубиной концентрация растворенного газа возрастает до значений около 10 мг/л и, достигнув этого максимума, уровень концентрации сохраняется до максимальных глубин данного бассейна в 1500–2000 м.
Сероводород, будучи ядовитым веществом, убивает большинство живых организмов, населяющих глубины Чёрного моря, и его присутствие обычно рассматривают как неблагоприятный фактор. Однако, в случае использования сероводорода в качестве источника водорода такая негативная оценка может трансформироваться в позитивную. Тем более, что добыча водорода будет непосредственно улучшать экологию всего Черноморского бассейна.
Для извлечения сероводорода из воды могут быть использованы различные методы. Авторами, в частности, предлагается использовать сочетание электрогидравлических ударов и ультрафиолетового излучения.
После извлечения сероводород необходимо переработать с получением свободного водорода. Для этого в настоящее время известны следующие методы диссоциации сероводорода:
1) Плазмохимическая.
2) Радиационная.
3) Термическая.
4) Фотохимическая.
Анализ имеющихся решений в области сероводородной энергетики показывает, что сочетание термической и фотохимической диссоциации сероводорода вполне способно обеспечить необходимый технологический процесс. Это означает теоретическую возможность создания автономного (не требующего активной логистики какого-либо сырья или утилизации отходов) морского энергетического комплекса – МЭК. На его борту возможно реализовать все этапы добычи и переработки сероводорода, генерирования электроэнергии и утилизации серы.
Энергомассовый анализ такого рода МЭК показывает, что при общей его мощности в 360 кВт полезная мощность энергоустановки составит 303 кВт. При этом производительность установки по водороду составит 22,5 кг/час.
Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России и РНФ.
Источник – РАН
Menu