Китай: технологии производства водорода? 

Когда говорят про водород в Китае, многие сразу представляют себе гигантские электролизеры на базе ВИЭ или масштабные проекты с улавливанием углерода. Это, конечно, магистральные пути, но реальная, ежедневная работающая промышленность часто скрыта за менее громкими, но критически важными технологиями. Например, за тем же PSA (адсорбцией при переменном давлении). Именно здесь, на стыке крупной химии и точного инжиниринга, и кроется огромный пласт компетенций, которые здесь, в КНР, развили до уровня, пожалуй, мирового лидерства в некоторых нишах. И это не про дешево, это про эффективность, адаптацию под сырье и умение интегрировать системы.

Не только электролиз: уголь, газ и реальный сектор

Да, зеленый водород — это громкий тренд, и Китай вкладывается в него колоссально. Но если смотреть на текущие объемы, львиная доля водорода все еще идет из ископаемых источников. И здесь ключевую роль играет не столько сам процесс конверсии (паровая конверсия метана или газификация угля — процессы-то давно известные), а последующая очистка. Сырьевое сырье разное, состав побочных газов отличается, требования к чистоте конечного продукта (скажем, для электроники или топливных элементов) — жесткие. Вот где начинается поле для технологий разделения.

Мой опыт работы с несколькими заводами в провинциях Сычуань и Шаньси показал одну общую черту: ставка на высокоэффективные системы очистки, которые позволяют выжать максимум из имеющегося потока и адаптироваться к колебаниям в его составе. Часто видел, как на старые производства внедряют новые адсорбционные установки — не для галочки, а потому что это дает прямой экономический эффект, снижая потери и энергозатраты. Это не про большую науку, а про прикладную инженерию, которая считает каждую юань.

Был один показательный случай на коксохимическом заводе. Там стояла задача выделить водород из коксового газа с высоким содержанием сложных примесей. Стандартное решение не подходило по селективности. В итоге спроектировали гибридную систему, где за TSA (адсорбцией при переменной температуре) следовала тонкая настройка PSA. Решение не из учебника, но оно работало и работало стабильно, выходя на заданную чистоту в 99.999% даже при неидеальных входных условиях. Такая гибкость — характерная черта местного подхода.

PSA и TSA: китайский взгляд на классические методы

Говоря об адсорбционных технологиях, нельзя не упомянуть компании, которые вывели их применение на поток. Возьмем, к примеру, ООО Сычуань Яси Технологии (их сайт — https://www.yaxikeji.ru). Эта компания позиционирует себя как лидер в области PSA и TSA в Китае, и, судя по количеству реализованных проектов по выделению водорода, это не пустые слова. Их сильная сторона, на мой взгляд, — не в фундаментальных прорывах в химии адсорбентов (хотя и тут есть разработки), а в системной интеграции и оптимизации всего цикла.

Их установки часто встречал в составе комплексов по производству аммиака и метанола. Что важно? Они научились делать эти системы очень живучими. Китайское сырье (особенно уголь) может быть капризным, состав газа — плавать. Адсорбционные колонны и алгоритмы управления от таких компаний, как Яси, заточены под эти колебания. Это не коробочное решение, а всегда некая кастомизация под конкретный завод, его логистику, энергобаланс. Компания ООО Сычуань Яси Технологии как раз из тех, кто прошел путь от поставщика оборудования до инжинирингового партнера, который берет на себя ответственность за конечные показатели установки.

Еще один момент — масштабирование. Здесь умеют делать как компактные модульные установки для небольших предприятий, так и гигантские многоходовые PSA для мега-химических комплексов. И что удивительно, принципы управления и логика работы остаются схожими, что упрощает обслуживание и подготовку персонала. Видел их установку на одном НПЗ: титанические колонны, но панель управления и логика циклов — интуитивно понятны для технолога, который раньше работал на менее мощной системе.

Электролиз: амбиции и технологическая гонка

Теперь о зеленом направлении. Тут Китай действует по классической схеме: создает огромный внутренний рынок (через госпрограммы в транспортном секторе и энергетике), что позволяет местным производителям электролизеров набирать объем и снижать стоимость. Лидеры — компании вроде PERIC, Cockerill Jingli Hydrogen. Они делают ставку на щелочные электролизеры большого масштаба (до мегаватт и выше), активно работая над повышением плотности тока и снижением энергопотребления.

Но если говорить откровенно, с PEM-электролизом (протонообменная мембрана) здесь пока сложнее. Зависимость от импортных критических материалов (катализаторы на основе платины, мембраны) сдерживает. Однако работы идут полным ходом, и в ряде НИИ уже видны прототипы с использованием менее дорогих катализаторов. Думаю, через 3-5 лет мы увидим серьезные сдвиги. Пока же основная ставка для крупномасштабного зеленого водорода — это все же щелочная технология, интегрированная с фотоэлектрическими или ветровыми парками в северных и западных регионах.

Интересно наблюдать за гибридными подходами. Например, на одной экспериментальной площадке видел, как избыток энергии от ВИЭ шел на электролиз, а полученный водород не отправляли сразу в трубопровод, а использовали для улучшения параметров газового потока перед его подачей на традиционную PSA-установку. Таким образом повышали общий КПД системы и стабильность выхода. Это типично китайский прагматизм: не ломать существующую инфраструктуру, а надстраивать и оптимизировать ее.

Логистика и хранение: узкие места и решения

Производство — это только полдела. Куда девать водород? Трубопроводная сеть для чистого H2 в Китае пока ограничена, в основном это локальные сети рядом с химическими кластерами. Поэтому огромное внимание уделяется транспорту в трубопроводах-примесях (например, в природном газе) и, конечно, сжижению.

Сжижение — энергозатратный процесс, и здесь китайские инженеры активно работают над интеграцией холодильных циклов с процессами на самом заводе, чтобы использовать бросовое тепло или холод. Видел проект, где холод от расширения газа на одной стадии производства использовался для предварительного охлаждения водорода перед его поступлением на основную линию сжижения. Экономия энергии — на десятки процентов.

Что касается хранения, то помимо классических газгольдеров под давлением, активно исследуются и внедряются методы хранения в металл-гидридах и пористых материалах для стационарных применений. Для транспорта пока доминируют композитные баллоны высокого давления (типа IV). Их производство здесь также налажено в огромных масштабах, что снижает стоимость для автомобильной и автобусной отраслей.

Взгляд вперед: интеграция и умные системы

Основной вектор, который я вижу, — это не создание некой одной супер-технологии, а глубокая системная интеграция. Будущее за гибридными энерго-химическими комплексами, где производство водорода (будь то из возобновляемых источников или с улавливанием углерода) тесно связано с его потреблением в промышленности, энергетике и на транспорте.

Уже сейчас на новых проектах все чаще требуют не просто поставку установки PSA для водорода, а цифрового двойника всей системы, который позволит заранее моделировать режимы работы, прогнозировать износ адсорбентов и оптимизировать энергопотребление в реальном времени. Компании вроде упомянутой ООО Сычуань Яси Технологии как раз двигаются в эту сторону, добавляя к своим физическим установкам пакеты с ПО для анализа данных и предиктивного обслуживания.

Итог? Китайские технологии производства водорода — это не монолит. Это экосистема, где мощная, отточенная десятилетиями база в области адсорбционного разделения и конверсии ископаемых ресурсов служит фундаментом для быстрого наращивания компетенций в зеленом электролизе и водородной инфраструктуре. Сила — в умении адаптировать глобальные технологии под локальные условия, масштабировать их до невероятных объемов и считать каждую единицу энергии. И в этой экосистеме такие игроки, как производители PSA-систем, остаются ее критически важным, хотя и не всегда заметным со стороны, скелетом.