گاز هیدروژن را می تواند از چهار منبع اصلی بدست آورد. گاز طبیعی ، نفت ، زغال سنگ و الکترولیز اصلی ترین منابع هیدروژن می باشند. رایجترین و به صرفه ترین روش های تولید هیدروژن الکترولیز و استخراج از گاز طبیعی با اصلاح بخار می باشد.
الکترولیز
آب از ترکیب هیدروژن و اکسیژن ساخته شده است. در روش الکترولیز برای تولید هیدروژن، آب را به اجزای سازنده اش تفکیک می کنیم. مولکول آب از دو عنصر فوق به صورت دو یون مثبت هیدروژن و یک یون منفی اکسیژن شکل گرفته است. در روش الکترولیز توسط جذب الکترومغناطیسی این دو عنصر را از هم جدا می کنیم. وقتی الکتریسیته از طریق 2 الکترود به آب وارد می شود، یک کاتد و یک آند، این یون ها به الکترود با بار غیر همنام جذب می شوند. به این معنا که یون های هیدروژن با بار مثبت بر روی کاتد و یون های اکسیژن با یون منفی بر روی آند جمع می شوند. این روش از لحاظ اقتصادی برای هیدروژن مقرون به صرفه می باشد. برای این فرآیند سه نوع سلول متفاوت در جهان طراحی شده است. سلولهای الکترولیزر جامد اکسید ، سلول های غشایی الکترولیت پلیمر و سلول های الکترولیز قلیایی. سلول های الکترولیز جامد اکسید در دمایی حدود 800 درجه سانتیگراد کار می کنند. سلول های غشایی الکترولیت پلیمر معمولا در دمایی زیر 100 درجه سانتیگراد کار می کنند و در دسترس تر و تجاری تر می باشند. سلول های الکترولیز قلیایی در دمایی نزدیک به 200 درجه سانتی گراد کار می کنند.
استخراج از گاز طبیعی با اصلاح بخار
در این روش از یک دستگاه فرآورش به نام اصلاح کننده استفاده می شود که بخار را در دمای بالا با سوخت فسیلی واکنش می دهد. برای نمونه اصلاح متان بوسیله بخار، به طور گسترده در صنایع مختلف، با هدف تولید هیدروژن مورد استفاده قرار می گیرد. اصلاح بخار یک فرایند تولید هیدروژن از گاز طبیعی است. این روش در حال حاضر ارزان ترین منبع هیدروژن است. این فرایند شامل گرم کردن گاز بین 700 تا 1100 درجه سانتیگراد در مجاورت بخار و یک کاتالیزور نیکل است. در این فرآیند مولکول متان شکسته و تبدیل به هیدروژن و دی اکسید کربن می شود.
CH4 + H2O → CO + 3H2
CO + H2O → CO2 + H2
در ادامه دی اکسید کربن بدست آمده را با اکسید آهن واکنش می دهند تا مقادیر بیشتری هیدروژن بدست آید.
نکته منفی این فرآیند تاثیرات مخرب زیست محیطی آن می باشد. عمده فرآورده های جانبی این فرآیند کربن دی اکسید، منواکسیدکربن و سایر گازهای گلخانه ای هستند. بسته به کیفیت مواد اولیه( گاز طبیعی، گازهای غنی، نفت و غیره )به ازای یک تن هیدروژن تولید شده در این فرآیند حدود 9 تا 12 تن CO2 تولید می گردد.
