7. Інші методи отриманя водню

Окрім хімічних методів відомі електрохімічний і біологічні методи отримання водню.

Електрохімічний метод здобуття водню заснований на електролізі води, тобто на розкладанні води під впливом електричного струму по реакції:

2Н₂О = 2Н₂ + О₂ – Q

Якщо у ванну, заповнену водним розчином електроліту, опустити два електроди — анод і катод, та приєднати анод до позитивного, а катод— до негативного полюса джерела струму, то в розчині встановиться певний рух іонів води. Так, до позитивного полюсу (аноду) рухатимуться негативно заряджені іони ОН-, а до катода — позитивно заряджені іони Н+ (катіони). В результаті електричного розряду на катоді почне виділятися водень, а на аноді — кисень згідно реакції:

4ОН — 4е = 2Н₂О + О₂

Через малу електропровідність води електролізу піддають не чисту воду, а водні розчини електролітів, зокрема, 30%-вий розчин КОН. Аби виключити змішання водню з киснем, анодний простір відділяють від катодного діафрагмою з азбестової тканини, армованим нікелевим дротом. Цей матеріал, будучи проникним для електроліту, не пропускає газ. Він володіє невисоким електричним опором і достатньою механічною міцністю.

Електропровідність електроліту збільшується з підвищенням температури, але в той же час посилюється корозія елементів електролізера, зростають витрати води на її випар, зростає віднесення з газами лугу у вигляді туману. Тому температура електролізу зазвичай приймається рівною 75—80 °С Перенапруження, що створюється електродами, залежить від вживаного металу. Знайдено, що нікель має мале перенапруження. У зв'язку з його високою вартістю і дефіцитністю в промисловій практиці застосовують зазвичай залізні електроди, покриті шаром нікелю. Перенапруження, що створюється електролітом, прагнуть зменшити, скорочуючи відстань між, електродами до мінімальної, визначуваного конструктивними міркуваннями.

Опір електроліту також залежить від щільності струму, що приймається. Так, збільшення щільності струму від 400 до 1000 А/м² підвищує напругу на 0,2—0,3 В, що пояснюється відповідним збільшенням кількості бульбашок водню і кисню, що піднімаються по електроліту, зменшуючи електропровідність розчину. У промислових електролізерах загальна напруга між відповідним анодом і катодом складає 2,3—2,4 В, тобто приблизно в 2 рази перевищує теоретичну величину.

У вітчизняній практиці в установках підвищеної потужності використовують електролізери фільтр-пресного типу з біполярними електродами марки ФВ-500. Такий електролізер має продуктивність 500 м³/год водню і 250 м³/год кисню. Він складається з 160 вічок, напруга на вічко 2,3 В. Напруга на електролізер рівне 368 В і потужність його 2750 кВт. Отриманий водень містить 99,8 об’єм. % Н₂, а кисень — 98,5 об’єм. % О₂. Вміст лугу у воді у вигляді туману складає 20 мг/м³ в кисні — до 100 мг/м³. Очищення водню і кисню від туманоподібного лугу проводиться у фільтрах з насадкою з тонковолокнистої скляної вати. Очищення водню від домішок кисню ведуть на нікель алюмінієвих або нікель хромових каталізаторах. Електролізер має довжину 13,44 м, ширину 3,38 м і висоту приблизно 6 м.

Витратні коефіцієнти на 1000 м³ водню: електроенергія — 5500-5600 кВт-год, луг — 2,5 кг, вода—1 м³, що дистилює.

У зв'язку з дуже високою питомою витратою електроенергії отримання водню цим методом здійснюється в дуже невеликих установках.

Біологічний метод отриманя водню. При вивченні життєдіяльності одноклітинних бактерій, зокрема зелених бактерій, було знайдено, що вони синтезують органічні сполуки, які потім окислюються з виділенням водню. Були створені біологічні каталізатори-ферменти, здатні прискорювати і регулювати протікання цих процесів. У зв'язку з цим висловлювалися припущення про культивування цих бактерій в штучно створюваних водоймищах в районі інтенсивною сонячною радіацію для отримання значних кількостей водню з метою використання його як одного з джерел енергії. Зрозуміло, ця проблема в наш час знаходиться на ранній стадії її вивчення.

Досліджуються і інші біологічні методи виробництва водню. Також, представляє інтерес можливість перервати фотосинтез, що протікає в рослинах, на проміжній стадії, при якій можливе виділення рослинами вільного водню .