Сотрудниками лаборатории физико-химических процессов и динамики поверхности океана ГЕОХИ РАН рассмотрена концепция создания в прибрежных водах Черноморского региона России физико-химических производств водорода, получаемого из зараженных сероводородом глубинных вод Чёрного моря. Водород, получаемый на этих производствах, является источником экологически чистой энергии большого объема для прибрежных поселений и производственной инфраструктуры Причерноморья. Результаты опубликованы в журнале «Процессы в геосредах».

В результате слабого перемешивания пресных и солёных масс в Чёрном море образуются два практически не смешиваемых друг с другом слоя: малосолёной воды вблизи поверхности с растворенной в ней кислородом, и более плотной солёной воды, почти не содержащей кислород, но имеющей большую концентрацию сероводорода. Скачок плотности в черноморских водах очень заметный, его обозначают специальным термином галоклин. Для галоклина характерны сезонные изменения под влиянием различных факторов: глубина скачкообразного увеличения плотности варьируется от 65 до 200 метров.

Из-за того, что галоклин препятствует доступу кислорода в более глубокие слои воды, сероводород находится в достаточно стабильном состоянии и почти не подвергается химическому разложению. Его концентрация медленно, но постоянно увеличивается, и в результате за последние 7 тысяч лет более 90 % объема моря оказались зараженными сероводородом.

На глубинах 150–250 метров концентрация H₂S составляет примерно 1 мг/л. С глубиной концентрация растворенного газа возрастает до значений около 10 мг/л и, достигнув этого максимума, уровень концентрации сохраняется до максимальных глубин данного бассейна в 1500–2000 м.

Сероводород, будучи ядовитым веществом, убивает большинство живых организмов, населяющих глубины Чёрного моря, и его присутствие обычно рассматривают как неблагоприятный фактор. Однако, в случае использования сероводорода в качестве источника водорода такая негативная оценка может трансформироваться в позитивную. Тем более, что добыча водорода будет непосредственно улучшать экологию всего Черноморского бассейна.

Для извлечения сероводорода из воды могут быть использованы различные методы. Авторами, в частности, предлагается использовать сочетание электрогидравлических ударов и ультрафиолетового излучения.

После извлечения сероводород необходимо переработать с получением свободного водорода. Для этого в настоящее время известны следующие методы диссоциации сероводорода:

1) Плазмохимическая.
2) Радиационная.
3) Термическая.
4) Фотохимическая.

Технологическая цепочка входящих в него пяти основных модулей (установок) могла бы выглядеть следующим образом (Рис. 1).

Энергомассовый анализ такого рода МЭК показывает, что при общей его мощности в 360 кВт полезная мощность энергоустановки составит 303 кВт. При этом производительность установки по водороду составит 22,5 кг/час.

Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России и РНФ.

Источник: ГЕОХИ РАН.