Обзор исследований в области получения водорода при использовании возобновляемой и низкопотенциальных источников энергии

Процесс получения водорода с помощью применения тепловой энергии был изучен экономическим, технологическим и практическим способом. Получение водорода происходит с помощью природного газа способом паровой конверсии метана.

Метан улавливается и вступает в процесс приготовления водорода. Этот процесс выполняется путем термолиза метана в солнечном реакторе при высоких температурах. В данном процессе солнечная энергия является источником тепла. Выполняется электролиз воды при температуре от 700 до 1000 °C с целью извлечения водорода из воды. Далее происходит полное разложение метана путем крекинга.

Произведено сравнение методик процесса получения водорода. Описано применение данного химического элемента в промышленности в качестве энергетического носителя. Доказана эффективность промышленного применения водорода с использованием солнечной энергии.

Цель исследования – извлечение водорода технологией ионообменных мембран с применением солнечного электролизера.

Научная работа была выполнена двумя методами: прямое подключение фотоэлектрической системы к водородному анализатору и косвенный анализ водорода с помощью солнечного электролиза. Система солнечного электролиза включает в себя решетки с фотоэлементами и автоматический МРРТ контроллер поиска максимальной мощности. Для устойчивой круглосуточной работы контроллера на максимальной мощности применяется DC преобразователь постоянного тока. Данный преобразователь подает анализатору необходимый ток. Солнечно-водородные энергосистемы, которые применяют солнечный электролиз, содержат резервуары с водой. В дневное время происходит выработка электрической энергии, которая в дальнейшем употребляется при расщеплении воды на кислород и водород. В ночное время накопленный в резервуарах водород применяется для получения электрической энергии.

Метод прямого подключения к анализатору менее эффективен по сравнению с косвенным анализом. Недостатком прямого подключения является нестабильность излучения солнечных лучей в течение дня. Эффективность косвенного анализа выражена в добавлении гидроксида калия. Это повышает ионизацию электролита и соответственно улучшает поток водорода.

1. . Ю. Н. Линник, Е. Д. Фаляхова. Водородная энергетика и перспективы ее развития // Вестник университета. – 2023. – № 4. – С. 33-37. DOI: 10.26425/1816-4277-2023-4-33-39

2. . А. Б. Ярославцев. Развитие электрохимических технологий водородной энергетики / 11-я Всероссийская конференция «Топливные элементы и энергоустановки на их основе». – 2024. – № 11. – С. 35-38. DOI: 10.24412/cl-37211-FC-2024.12

3. . В. И. Борзенко. Водородная энергетика – состояние и перспективы // Окружающая среда и энерговедение. – 2020. – № 3. – С. 13-21. DOI: 10.5281/zenodo.4139240

4. . Л. В. Нефедова. Оценка роли развития гелиоэнергетики как инструмента энергетического перехода в России // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. – 2023. – № 2(31). – С. 278-290. DOI: 10.22363/2313-2310-2023-31-2-278-290

5. . А. Новак. Водород: энергия «чистого» будущего // Энергетическая политика. – 2021. – № 4 (158). – С. 6-11. DOI: 10.46920/2409-5516_2021_4158_6

6. . Г. Гурбанова, Ш. Гапурджанова, Ы. Аширов, Х. Аширов. Водородная энергетика: потенциал и инфраструктура // Символ науки. – 2024. – № 10-1-1. – С. 47-49.

7. . В. Б. Белов. Реализация национальной водородной стратегии Германии – основные итоги 2022 г. Часть 1 // Научно-аналитический вестник Института Европы РАН. – 2023. – № 1. – С. 124-133. DOI: 10.15211/vestnikieran12023123134

8. . Н. А. Мезаал, А. А. Калютик, К. А. Али, Б. Х. Расcол. Паровая конверсия метана и пиролиз метана с захоронением и улавливанием СО2 на энергетическом объекте // Международный научно-исследовательский журнал. – 2024. – № 2(140). – С. 1-10.

9. . Ш. Байчыева, У. Джумаев, А. Ашыров. Перспективы и недостатки водородной энергетики // IN SITU. – 2023. – № 1. – С. 105-107.

10. . Ю. В. Лебедева. Агентство по ядерной энергии Организации экономического сотрудничества и развития: правовой статус, научно-исследовательские проекты, международное сотрудничество // Вестник Санкт-Петербургского университета. Право. – 2024. – № 3(15). – С. 847-865.

11. . В. А. Седнин, Р. С. Игнатович. Анализ эффективности технологии производства водорода на мини-ТЭЦ на местных видах топлива термохимическим методом // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2023. – № 4(66). – С. 354-372. DOI: 10.21122/1029-7448-2023-66-4-354-373

12. . Д. А. Юдин. Анализ развития водородной энергетики в мире // Инновации и инвестиции. – 2022. – № 6. – С. 34-38. DOI: 10.21686/2411-118X-2022-2-50-58

13. . Ю. Е. Николаев, М. А. Айдаров. Оценка эффективности энергокомплексов с производством водорода, кислорода, тепла и электроэнергии // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2024. – № 2(26). – С. 114-126. DOI: 10.30724/1998-9903-2024-26-2-114-127

14. . К. С. Нуралиева. Стратегии снижения рисков при внедрении экологически чистого водорода в различных секторах: качественный анализ // Центральноазиатский журнал академических исследований. – 2025. – № 1(3). – С. 175-180.

15. . Е. Зотова. Глобальная декарбонизация: курс на водород // Энергетическая политика. – 2023. – № 10(189). – С. 80-89.

16. . А. Л. Максимов, А. Г. Ишков, А. А. Пименов, К. В. Романов, А. М. Михайлов, Е. А. Колошкин. Физико-химические аспекты и углеродный след получения водорода из воды и углеводородов // Записки Горного института. – 2024. – № 272. – С. 87-93.

17. . В. В. Боброва, Н. К. Борисюк, Л. В. Кирхмеер. Водородная экономика – возможности и перспективы // Вестник Самарского университета. Экономика и управление. – 2022. – № 1(13). – С. 7-16. DOI: 10.18287/2542-0461-2022-13-1-7-16

18. . Т. В. Яворова, Ю. А. Камчарова. Как превратить зелёный водород в экономически выгодный энергоноситель // Московский экономический журнал. – 2021. – № 12. – С. 344-358. DOI: 10.24412/2413-046X-2021-10744

19. . А. А. Федоровская, О. Д. Гладышева. Имитационная модель оценки влияния объектов возобновляемой энергетики на экологическое состояние субъекта РФ // Современные тенденции в строительстве, градостроительстве и планировке территорий. – 2024. – № 3(3). – С. 49-60. DOI: 10.23947/2949-1835-2024-3-3-49-60

20. . И. А. Капитонов. Контуры перспективного перехода к новой энергетической системе с использованием водорода в качестве энергоносителя в России и за рубежом // Инновации и инвестиции. – 2023. – № 10. – С. 82-84.

21. . Б. А. Булыгин, И. К. Новиков, И. В. Шостак. Электро-химико-термохимическая комплементарная система производства водорода для эффективного хранения солнечной энергии полного спектра // Вестник науки. – 2024. – № 6(75)-3. – С. 2310-2134.

22. . Ю. О. Мацеля, Е. А. Жирнова. Перспективы применения ядерной энергетики // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. – 2021. – № 2. – С. 896-898.

23. . А. Н. Мракин, О. В. Афанасьева, И. Д. Карпилов, Е. С. Севергина. Эксергетический анализ системы термохимической регенерации теплоты на базе паровой конверсии метана // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. – 2023. – № 12 (66). – С. 124-130. DOI: 10.6060/ivkkt.20236612.6950

24. . С. В. Разманова. Перспективы развития водородной энергетики в Российской Федерации // Георесурсы. – 2023. – № 3(25). – С. 216-226. DOI: 10.18599/grs.2023.3.25

25. . Е. А. Рахматов, А. Ю. Дустов, Х. А. Тогаев, Б. А. Адилова. Технология получения водорода из природного газа // Восточный ренессанс: инновационные, образовательные, естественные и социальные науки. – 2025. – № 5(1). – С. 287-291.

26. . Е. Б. Малых. Развитие возобновляемой энергетики в мире в контексте геоэкономических интересов России // Экономика и управление. – 2022. – № 28(3). – С. 255-266. DOI: 10.35854/1998-1627-2022-3-255-266

27. . А. Н. Коробков, С. И. Турлий. Водородная экономика // Скиф. Вопросы студенческой науки. – 2022. – № 11(75). – С. 51-54.

28. . И. А. Чувычкина. Трансформация российско-европейских отношений в энергетике в контексте санкционной политики // Экономические и социальные проблемы России. – 2023. – № 2. – С. 31-45. DOI: 10.31249/espr/2023.02.02.

29. . В. Клименко, А. Терешин, К. Коликов, И. Бернадинер. Перспективы России в снижении выбросов метана и присоединении к Глобальному соглашению по метану // Энергетическая политика. – 2023. – № 11(190). – С. 56-73. DOI: 10.46920/2409-5516_2023_11190_56

30. . Р. Х. Рахимов, В. П. Ермаков. Перспективы солнечной энергетики: роль современных гелиотехнологий в производстве водорода // Вычислительная нанотехнология. – 2023. – № 3(10). – С. 11-23. DOI: 10.33693/2313-223X-2023-10-3-11-25

31. . М. У. Носиров, Ю. Б. Собиров, Ш. Р. Нурматов, Х. Ю. Рахимов. Методы получения зелёного водорода использованием солнечной энергии // Вестник молодых ученых. – 2024. – № 4. – С. 19-23.

32. . О. Ф. Темиров. Распространенные способы получения водорода // Экономика и социум. – 2025. – № 4(131)-1. – С. 1174-1177.

33. . А. Б. Ярославцев. Развитие электрохимических технологий водородной энергетики // 11-я Всероссийская конференция «Топливные элементы и энергоустановки на их основе». – 2024. – № 11. – С. 35-37. DOI: 10.24412/cl-37211-FC-2024.12

34. . А. С. Романов. Водородная энергетика: сравнительный анализ способов получения водорода // Научные записки молодых исследователей. – 2023. – № 3. – С. 73-80.

35. . И. Г. Донской. Влияние добавок водяного пара и диоксида углерода на характеристики процесса кислородной газификации пылеугольного топлива // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. – 2021. – № 1. – С. 21-28. DOI: 10.14529/power210102

36. . А. В. Савостьянов, О. А. Кравченко. Водородная энергетика и технологии. аммиак-аккумулятор и средство доставки водорода (обзор) // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. – 2021. – № 1. – С. 50-55.

37. . В. А. Бунев, А. П. Сеначин. Численное моделирование окисления водорода при высоких давлениях с помощью глобальной кинетики // Известия Алтайского государственного университета. – 2022. – № 1(123). – С. 83-88. DOI: 10.14258/izvasu(2022)1-13

38. . Д. В. Андреев. Окислительная паровая конверсия метанола в микроканальном реакторе // Ползуновский вестник. – 2021. – № 4. – С. 123-128. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.04.021

39. . В. Я. Афанасьев, В. М. Краев, А. И. Тихонов. Анализ источников выработки перспективного углеводородного топлива // Уголь. – 2024. – № 7(1195). – С. 37-42. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-1-37-42

40. . Б. Кулыев, А. Акыева, А. Ыбадуллаева, С. Аннабаев. Производство, хранение и использование водорода в энергетике // Символ науки. – 2024. – № 11(1)-1. – С. 74-46.

41. . И. С. Чемакина, Н. А. Девлешова, Е. В. Андрусенко. Получение альтернативного вида топлива на нефтегазоконденсатных месторождениях: водород // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. – 2023. – № 1. – С. 112-121. DOI: 10.37102/0869-7698_2023_227_01_9

42. . С. В. Беляев, М. С. Левина. Проблемы и перспективы получения и применения водорода // Ресурсы и технологии. – 2023. – № 20(2). – С. 36-54. DOI: 10.15393/j2.art.2023.6843

43. . И. Н. Хасилов, Р. А. Кемалов. Инновационные процессы получения водорода из воды с использованием солнечной энергии // Universum: технические науки. – 2024. – № 6(123). – С. 34-35.

44. . М. В. Булышев, С. С. Скиба. Получение метана из газовых гидратов метана замещением на углекислый газ. Газовые гидраты – энергия будущего: материалы Первой Российской газогидратной конференции (РГК I). – 2024. – № 1. – С. 62-64. DOI: 10.1016/j.tca.2024.179737

45. . Д. С. Катрич, Г. М. Кораблева, Д. А. Агарков, А. В. Самойлов, С. И. Бредихин. Изучение внутренней паровой конверсии метана на ТОТЭ анод-поддерживающей конструкции в зависимости от состава анода // 11-я Всероссийская конференция «Топливные элементы и энергоустановки на их основе». – 2024. – № 11. – С. 170-172. DOI: 10.24412/cl-37211-FC-2024.63

46. . Т. В. Яровова, Ю. А. Камчарова. Как превратить зелёный водород в экономически выгодный энергоноситель // Московский экономический журнал. – 2021. – № 12. – С. 344-357. DOI: 10.24412/2413-046X2021-10744

47. . В. Я. Афанасьев, В. М. Краев, А. И. Тихонов, Г. В. Серебрякова. Перспективные способы аккумулирования энергии // Уголь. – 2024. – № 7(1195). – С. 124-129. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-8-124-129

48. . Н. Д. Стоянов, Т. В. Стоянова, Ю. Г. Малинин, Л. Р. Тагиров, М. Х. Салахов, Х. М. Салихов. Фотоэлектрический сенсор водорода // Международный журнал прикладных наук и технологий «Integral». – 2023. – № 2. – С. 396-406. eISSN: 2658-3569

49. . Е. В. Кравченко. Обзор современных технологий накопления энергии // Компетентность. – 2023. – № 5. – С. 33-38. DOI: 10.24412/1993-8780-2023-1-33-38