Водород – важнейший источник энергии для экологичного развития черной металлургии. Основными способами его производства являются использование ископаемого топлива (уголь, природный газ, бензин), возобновляемой энергии (солнечная энергия, ветер, вода) и ядерной энергии.
Получение водорода электролизом воды чаще всего осуществляется электролизом водных растворов едкого кали или едкого натра с использованием тандемного электролизера (по форме напоминающего фильтр-пресс) с железом в качестве катода и никелем в качестве анода. Кислород получается на аноде, а водород – на катоде. Этот метод более затратен, но чистота продукта высокая, и водород чистотой 99,7% и более может быть получен напрямую. Водород такой чистоты часто используется в качестве восстановителя, защитного газа и для термообработки сплава PoMo в электронной и приборостроительной промышленности, в качестве восстановителя при производстве вольфрама, молибдена и твердого сплава в порошковой металлургии, в качестве сырья для производства полупроводников, таких как поликремний и германий, а также для гидрирования смазок и масел, и в качестве охлаждающего газа в генераторах с двойным водородным охлаждением.
Получение водорода из водяного газа осуществляется путём реакции антрацитового угля или кокса с водяным паром при высокой температуре (C + H₂O ↙ CO + H₂ – тепло). После очистки водород пропускается через катализатор вместе с водяным паром для превращения CO в CO₂ (CO + H₂O ↙CO₂ + H₂) с получением газа, содержащего более 80% водорода. Затем водород сжимается в воду для растворения CO₂, после чего пропускается через раствор, содержащий аммиак, антраниловую кислоту и медь (или аммиак, уксусную кислоту и медь), для удаления остаточного CO₂ и получения более чистого водорода.
Водород, получаемый путем термического крекинга нефти, имеет большой выход и широко используется для гидрогенизации бензина, на нефтехимических заводах и заводах по производству удобрений.
Технология производства водорода из коксового газа более развита, и водород получают методом адсорбции при переменном давлении (ПСА) или каталитического риформинга и крекинга. В настоящее время коксовый газ в основном производится методом адсорбции при переменном давлении (ПСА), который также относительно недорогой.
Суть ядерного производства водорода заключается в использовании электрической и тепловой энергии, вырабатываемой атомными электростанциями, для производства водорода.
Водород из угля является наиболее экономичным по сравнению с другими технологиями получения водорода.
Плотность водорода составляет всего 0,0899 кг/м3, что составляет одну десятитысячную плотности воды, и в настоящее время технология хранения водорода с высокой плотностью является ключевым моментом, влияющим на применение водородной энергетики.
