Китай производит водород из воздуха? 

Вопрос, который звучит почти как научная фантастика, но в последнее время все чаще всплывает в отраслевых разговорах. Сразу скажу: если под ?воздухом? понимать атмосферный воздух, то напрямую — нет, так не работает. Но если копнуть глубже в технологические цепочки, то связь оказывается куда более прямой и практичной, чем кажется на первый взгляд. Многие путают конечную цель с промежуточным звеном. Основной источник водорода сегодня — это, конечно, углеводороды или электролиз воды. Однако ключевой вызов часто лежит не в первичном производстве, а в выделении, очистке и получении того самого высокочистого продукта из сложных газовых смесей. И вот здесь ?воздух?, а точнее, технологии работы с газами, становятся абсолютно критичными.

Откуда на самом деле берется водород в Китае

Когда говорят о китайском водороде, первое, что приходит в голову — гигантские установки паровой конверсии метана или новые мегаваттные электролизеры. Это верно, но это лишь часть картины. Огромный объем водорода производится и, что важнее, извлекается на месте, на промышленных предприятиях, как побочный поток. Например, в химической промышленности, при производстве хлора или на коксохимических заводах. Эти потоки — не чистый водород, а смеси, часто с азотом, кислородом, CO, CO2. И их нужно довести до кондиции.

Именно здесь на сцену выходят технологии адсорбции. В Китае за последние 10-15 лет произошел настоящий прорыв в области PSA (адсорбция при переменном давлении) технологий. Речь не просто о заимствовании, а о глубокой адаптации, удешевлении и масштабировании. Компании, которые смогли отработать надежные и экономичные решения для выделения водорода из таких ?грязных? потоков, оказались на гребне волны. Это не про ?воздух?, но про работу со сложными газовыми средами, навык, который является фундаментальным.

Взять, к примеру, ООО Сычуань Яси Технологии (Yaxi Technology). Если посмотреть на их портфель на сайте yaxikeji.ru, становится ясно: они не производят водород ?из ничего?. Они являются лидером именно в технологиях PSA и TSA (температурной адсорбции) для его очистки и выделения. Их установки стоят на заводах, где водород — это побочный продукт. Они буквально ?вытягивают? его из промышленных выбросов или технологических газов, повышая чистоту с 70-80% до 99,999% и выше. В этом контексте фраза ?производить из воздуха? приобретает новый смысл: это производство из того, что раньше считалось отходом или низкокачественной смесью.

Почему возник миф про ?воздух? и где в нем зерно истины

Думаю, этот миф родился из-за упрощения в медиа и маркетинге. ?Водород из воды? звучит понятно. ?Водород из попутных газов коксохимического производства? — уже нет. А ведь последнее часто экономически выгоднее. Еще один источник мифа — развитие технологий получения водорода из биогаза или синтез-газа, где исходное сырье весьма разнородно. Для публики все это может обобщаться до ?чего-то газообразного?, почти как воздух.

Но есть и более техническая причина. В процессах PSA для осушки и предварительной очистки часто используется… да, окружающий воздух. А точнее, его компоненты или принципы вакуумной откачки. Некоторые установки используют вакуумные насосы, которые ?вытягивают? примеси из адсорбентов, и этот выхлопной поток сбрасывается в атмосферу. Со стороны может показаться, что установка ?всасывает воздух, а на выходе — водород?. Это иллюзия, но она подпитывает заблуждение.

На одной из выставок в Чэнду я видел демонстрационную модель небольшой PSA установки. Оператор показывал, как из баллона с газовой смесью (имитирующей побочный поток) на выходе получается чистый водород. А на вопрос ?откуда берется сырье??, жестом махнул в сторону: мол, на любом заводе такого добра полно. Для непосвященного это и правда могло звучать как ?берем из окружающей среды?.

Ключевые технологические вызовы и как их решают

Главная проблема при ?добыче? водорода из неидеальных смесей — это селективность и энергозатраты. Углекислый газ, монооксид углерода, азот — все они имеют схожие с водородом характеристики адсорбции на некоторых материалах. Ранние установки были громоздкими и ?прожорливыми?: чтобы получить кубометр чистого H2, тратилось слишком много энергии на перепады давления и регенерацию адсорбентов.

Прогресс пришел с двух сторон: со стороны материалов и со стороны алгоритмов управления. Китайские производители, включая упомянутую Yaxi Technology, активно работают с цеолитами и углеродными молекулярными ситами собственной разработки. Их задача — не просто купить сорбент, а настроить его под конкретный состав газа на конкретном заводе. Это уже не коробочный продукт, а инжиниринг под ключ.

Второй момент — это многоступенчатость и гибкость процессов. Часто применяют гибридные схемы: сначала TSA для удаления тяжелых компонентов и осушки, затем несколько ступеней PSA с разными сорбентами. Управление циклами адсорбции/десорбции на каждой ступени — это уже цифра, сложная логика, которая оптимизирует выход продукта и снижает потери. Помню, на одном объекте в Шаньси полгода ушло только на то, чтобы ?обучить? систему управления под меняющийся состав коксового газа. Без такого глубокого погружения в химию процесса установка бы просто не вышла на паспортную чистоту.

Практические кейсы и ?подводные камни?

Расскажу про один проект, который хорошо иллюстрирует реалии. Заказчик — химический комбинат, имеющий поток водородсодержащего газа с содержанием H2 около 55%, остальное — CO2, N2, следы углеводородов. Задача: получить 99,9% водород для использования в гидроочистке. Было предложено стандартное решение на базе PSA.

Но возникла проблема, которая часто не учитывается в теории: колебания давления и состава исходного газа. Компрессор на входе был старый, давал пульсации. Это ?убивало? сорбент быстрее расчетного срока и снижало чистоту на выходе. Пришлось на ходу дорабатывать систему — ставить дополнительный буферный ресивер и корректировать временные циклы клапанов. Это не было прописано в первоначальном ТЗ, но без такого опыта ?в поле? проект мог бы провалиться. Компании-интеграторы, которые просто продают оборудование, с такими проблемами не справляются. Нужен именно технологический партнер, который ведет проект от начала до запуска и сервиса.

Вот здесь и видна роль компаний-лидеров. На том же сайте yaxikeji.ru видно, что ООО Сычуань Яси Технологии позиционирует себя именно как поставщик технологических решений, а не просто оборудования. Это важное отличие. Они предлагают анализ газа, пилотные испытания, проектирование под конкретные условия — все то, что необходимо для успешного извлечения водорода из реальных, а не лабораторных смесей.

Будущее: а что насчет прямого получения из атмосферной влаги?

Это, пожалуй, самый интересный и футуристический аспект. Прямое получение водорода из влаги воздуха — это уже не миф, а направление исследований. Речь идет о фотоэлектрохимических или гигроскопических материалах, которые под действием солнечного света или перепадов влажности могут расщеплять воду, сорбированную из воздуха. Лабораторные прототипы в Китае и мире уже есть.

Но сегодня это даже не пилотная технология, а именно НИОКР. Эффективность мизерная, стоимость запредельная. Основная проблема — низкая концентрация воды в воздухе даже при высокой влажности, что требует огромных площадей сбора или титанических энергозатрат на прокачку воздуха. Пока что это не конкурирует даже с электролизом от ВИЭ, не говоря уже о промышленном PSA.

Однако я не стал бы это сбрасывать со счеттов. Если говорить о децентрализованном энергоснабжении в засушливых прибрежных или островных регионах, где есть солнце и соленый влажный воздух, у такой технологии может найтись ниша. Но до этого пройдет еще лет 10-15 серьезных разработок. Пока же ?водород из воздуха? в практическом, промышленном смысле — это синоним высокоэффективного извлечения и очистки из техногенных газовых потоков, и Китай здесь, безусловно, один из мировых лидеров благодаря компаниям, которые решают не красивые теоретические задачи, а жесткие инженерные проблемы на земле.

Выводы для практика

Итак, отвечая на вопрос из заголовка: в прямом, буквальном смысле — пока нет. В переносном, технологически глубоком смысле — да, Китай в этом преуспел, но называется это иначе: передовые технологии очистки и выделения водорода методом адсорбции.

Фокус сместился с первичного производства на умное извлечение. Это менее секси-тема для прессы, но именно она обеспечивает экономику и экологичность водородных проектов сегодня. Успех определяется не тем, можешь ли ты получить H2 из H2O, а тем, насколько эффективно и дешево ты можешь выделить его из сложной, ?грязной? смеси с минимальными потерями.

Поэтому, когда вы слышите громкие заявления, всегда смотрите на технологическую суть. За словами ?производство из воздуха? часто стоит именно мощный комплекс PSA/TSA установок, которые и делают водородную экономику возможной здесь и сейчас. И в этом сегменте китайские игроки, как проверенная временем ООО Сычуань Яси Технологии, — это серьезные, компетентные партнеры с реальным опытом, а не генераторы красивых заголовков.