Водородная энергия считается самым перспективным источником чистой энергии 21-го века из-за ее разнообразных источников, чистых и низкоуглеродных характеристик, высокой гибкости и эффективности, а также широкого спектра сценариев применения. В настоящее время водородная металлургия в основном включает доменную плавку с высоким содержанием водорода и прямое восстановление водородом. При доменной плавке с высоким содержанием водорода в доменную печь вдуваются газы с высоким содержанием водорода, такие как коксовый газ и природный газ. На каждый 1 м³ вдуваемого коксового газа можно сэкономить примерно 0,6–0,7 кг кокса, что значительно снижает как потребление кокса, так и выбросы углерода.
Основные технологии нового процесса прямого восстановления угля в газ на основе шахтной печи включают: подготовку и оптимизацию специально разработанных окислительных гранул для шахтных печей, рациональный выбор технологий газификации угля, оптимальный контроль реакций восстановления богатого водородом газа и эффективное использование энергии. Среди различных процессов превращения угля в газ метод псевдоожиженного слоя выделяется низкими инвестиционными затратами, низким потреблением кислорода и высокой эффективностью производства, что делает его предпочтительным выбором при рассмотрении характеристик оборудования, технико-экономических показателей и капитальных затрат.
В газовой нагревательной печи используются жаропрочные сплавные трубы, которые могут нагревать очищенный газ до 930°C, что соответствует температурным требованиям для восстановительного газа в газовых шахтных печах. После удаления пыли, теплообмена, дегидратации и повышения давления верхний газ из шахтной печи смешивается с десульфурированным сырым газом, декарбонизируется, повторно нагревается и рециркулируется обратно в шахтную печь для повторного использования газа.
Методы хранения водорода в основном включают хранение газообразного водорода под высоким давлением, хранение криогенного жидкого водорода, хранение органического жидкого водорода и физическое твердотельное хранение с использованием пористых материалов или металлических сплавов. Среди них хранение газа под высоким давлением и хранение криогенной жидкости наиболее широко применяются в промышленных приложениях.
В настоящее время в промышленном производстве водорода по-прежнему доминируют нефтехимические методы, на которые приходится более 95% мирового производства водорода. Однако эти методы генерируют значительные объемы углекислого газа. В ближайшей перспективе крайне важно максимально использовать побочные продукты промышленного водорода и надлежащим образом разрабатывать синтез-газ, богатый водородом, из угля. Для долгосрочного развития водородной энергетики необходимы глубокие исследования масштабируемых, низкоуглеродных, зеленых технологий производства водорода с использованием ресурсов биомассы, энергии ветра, энергии океана и гидроэнергетики.
