Исследователи нашли новый способ получения водорода из сероводорода, который пахнет тухлыми яйцами. Ключевым участником реакции является оксид железа, легированный молибденом, который действует как катализатор этой десульфурации. Ученые сообщают, что так называемый процесс «SULGEN» имеет выход на 24% выше, чем обычные петлевые процессы. Это открывает новые возможности для получения водорода из биогаза, дымовых газов или природного газа.
Сероводород (H2S) встречается в природе везде, где происходят процессы гниения и разложения и бедные кислородом условия - в сброженном иле, в канализации, а также в производстве биогаза. Газ с запахом тухлых яиц и высокой токсичностью также встречается при добыче и переработке нефти и газа, в бумажной промышленности и других промышленных процессах.
Ранее сероводород сначала отделяли от оставшихся газов, а затем преобразовывали в элементарную серу с помощью так называемого процесса Клауса. Это делается путем его сжигания с кислородом с образованием диоксида серы, который затем вступает в дальнейшую реакцию с образованием серы и воды с помощью катализатора в отсутствие кислорода.
Закись железа как основной игрок
Но из зловонного сероводорода можно получить и чистый водород, а значит, ценный источник энергии и топлива. Кальяни Джангам и его команда из Университета штата Огайо разработали для этого оптимизированный метод.«Разложение H2S на серу и чистый водород является привлекательным процессом, но требует концепции с максимальным содержанием H2 выход и минимальное потребление энергии», - объясняют исследователи.
Отправной точкой для этого был так называемый химический цикл, процесс, в котором оксиды металлов используются в качестве носителей и катализаторов, например, для связывания CO2 при сжигании ископаемого топлива. Исследователи модифицировали это так, что оксид железа связывает серу в форме сульфида железа. На втором этапе вторая реакция отделяет серу и извлекает оксид железа - циклический процесс, в котором остается водород.
Легирование молибденом увеличивает выход
«Расщепление разложения сероводорода на циклическое сульфидирование и регенерацию оксида железа, связывающего серу, преодолевает термодинамические ограничения и позволяет напрямую производить водород», - объясняет команда. Чтобы увеличить выход процесса «SULGEN», исследователи дополнительно легировали оксид железа примерно двумя процентами молибдена.
«В результате мы достигли на 24% более высокого поглощения серы при использовании легированных катализаторов на основе оксида железа по сравнению с нелегированными носителями серы», - сообщают Джангам и его коллеги. Это повышение эффективности важно для того, чтобы сделать процесс производства водорода из сернистого газа применимым и целесообразным в промышленных масштабах.
Возможность производства водорода
«Еще слишком рано говорить, смогут ли наши исследования заменить один из ранее распространенных методов производства водорода», - говорит Джангам. «Но мы продолжаем работать над оптимизацией этого процесса разложения и, таким образом, получением ценного продукта из ядовитого газа».