Redigerer Hydrogen (avsnitt)

== Produksjon ==

Den mest økonomiske metoden å produsere hydrogen på er dampreformering av hydrokarboner, og da særlig naturgass (metan). I tillegg blir en god del produsert ved kunstgjødselfabrikker som siden bruker hydrogenet til å produsere ammoniakk, som brukes videre i prosessen. Noen industrielle prosesser har også hydrogen som biprodukt, særlig klor-alkali elektrolyse produserer større mengder hydrogen.<ref>{{Språkikon|en|Engelsk}}{{Kilde www
 |url=http://www.eia.gov/oiaf/servicerpt/hydro/appendixc.html
 |tittel=The Impact of Increased Use of Hydrogen on Petroleum Consumption and Carbon Dioxide Emissions
 |besøksdato=2012-10-22
 |utgiver=U.S. Energy Information Administration
}}</ref>

I tillegg kan hydrogen produseres fra elektrolyse av vann. Dette er ikke konkurransedyktig prismessig i forhold til hydrogen produsert fra naturgass, men kan produseres av et lite apparat, og krever ikke et industrielt anlegg. Dette gjør at det kan være den mest økonomiske metoden på avsidesliggende steder. I Norge ble hydrogen tidligere produsert i større mengder på Vemork i Rjukan i årene 1929-1970, med vannkraft som energikilde.<ref>{{Språkikon|no|Norsk}}{{Kilde www
 |url=https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:WRgMgtgE3uMJ:brage.bibsys.no/riksant/retrieve/1786/verdensarv_norsk_industriarv_saeland.pdf+&hl=en&pid=bl&srcid=ADGEEShuqIl0eJjVsnJxrdt9dOdcDDOOZSp_Zj65gkGmcRx0MnTp1j42Kn_e4wwtv1q12xunvIOLuaFuRcs-asLyQE6OggqJxObjCMGmD7GPFXqSqKAo0ID4dNmo64Sj5kx28RJn-cSR&sig=AHIEtbSxtP8CXWsM53ZQWeEkOqFrHBPdzA
 |tittel=Om kraftstasjonen, industrien, krigen og museet.
 |besøksdato=2012-10-23
 |utgiver=
}}</ref>

=== Dampreformering ===

==== Konvensjonell dampreformering ====
Dampreformering av naturgass er den billigste og mest brukte fremstillingsmetoden, og står for om lag halvparten av verdens hydrogenproduksjon. Litt forenklet kan den beskrives:

CH<sub>4</sub> + 2 H<sub>2</sub>O → 4 H<sub>2</sub> + CO<sub>2</sub>

[[Naturgass]] består hovedsakelig av metan (CH<sub>4</sub>), samt en del tyngre hydrokarboner og karbondioksid (CO<sub>2</sub>). Ved å tilføre metanet vanndamp med høy temperatur, får man dannet karbonoksid og hydrogen. Dette foregår ved 800&nbsp;°C over en nikkelkatalysator.

I tillegg til naturgassen som inngår i reaksjonsprosessen, tilføres ca. 1/3 ekstra naturgass som energi for å drive reaksjonene. Det utvikles stadig nye metoder for å øke effektiviteten, og ved bedre håndtering av varmen er det mulig å øke utnyttelsesgraden til over 85 %.

Reformering fra naturgass gir imidlertid ikke rent hydrogen, det blir også dannet noe CO2. Om lag 75 % av den produserte gassen er hydrogen. Fjerning av CO<sub>2</sub> er derfor nødvendig for å få rent hydrogen. Ved dampreformering av naturgass produseres det 7,05&nbsp;kg CO<sub>2</sub> for hvert kg hydrogen.

==== Dampreformering med CO<sub>2</sub>-fangst ====
Det forskes imidlertid på teknologier for damprefomering som inkluderer [[Karbonfangst og -lagring|CO<sub>2</sub>-rensing]]. Et eksempel på en slik teknologi er Sorption Enhanced Steam Methane Reforming (SE-SMR), og har blitt utviklet av [[IFE]] i en årrekke. Teknologien benytter en absorbent, for eksempel pulverisert [[dolomitt]], som absorberer CO<sub>2</sub> etter hvert som det produseres under reformeringsprosessen, og dermed øker (derav "enhanced") hydrogenproduksjonen. Absorbenten sirkuleres mellom selve reformeren hvor hydrogengassen produseres, og en ''regenerator'', hvor absorbenten utsettes for høy temperatur, som gjør at den gir slipp på CO<sub>2</sub>-gassen, og sirkuleres over til reformeren igjen. Når dolomitt absorberer CO<sub>2</sub> frigis varme, og selve reformeringen foregår på rundt 600&nbsp;°C, altså 200&nbsp;°C lavere enn konvensjonell reformering. For regenereringen må man imidlertid tilføre varme på 850&nbsp;°C. Totalt sett er utnyttelsesgraden omtrent 75%, alstå som konvensjonell reformering. Kombinerer man imidlertid en SE-SMR med en høytemperatur, strømproduserende brenselcelle, for eksempel en av typen ''fastoksid'' ([[SOFC|Solid Oxide Fuel Cell]]) kan man utnytte temperaturen fra brenselcellen til å regenerere absorbenten, og få en totalvirkningsgrad på 85%. Dette konseptet, kalt ZEG Power<ref>http://www.zegpower.com</ref>, som er et samarbeidsprosjekt mellom [[IFE]] og [[Christian Michelsen Research|CMR Prototech AS]] testes i 2014 ut på Kjeller. Dampreformering med keramisk membran uten varme er også mulig.<ref name=gemi2022>{{cite web |last1=Meland |first1=Svein Inge |title=De lager hydrogen "i en smell" – og fanger CO₂ samtidig |url=https://gemini.no/2022/07/de-lager-hydrogen-i-en-smell-og-fanger-co%e2%82%82-samtidig/ |website=[[Gemini (nettsted)|Gemini.no]] |language=nb-NO |date=14. juli 2022}}</ref>

=== Elektrolyse ===
Ved vannelektrolyse spalter man vann til hydrogen og oksygen. Prinsippet er enkelt; man trenger to elektroder, en katode og en anode, senker disse ned i en beholder med vann og tilsetter spenning. Hydrogenatomene vil da trekkes mot den negative katoden, og oksygenatomene mot anoden.

2 H<sub>2</sub>O + energi → 2H<sub>2</sub> + O<sub>2</sub>

Energiforbruket ved denne prosessen er rundt 4,5 kWh/Nm³ H<sub>2</sub>, avhengig av effektiviteten på elektrolyttene.<ref>NOU Gassteknologi, miljø og verdiskaping, 2002:7</ref>

2-3 prosent av dagens hydrogenproduksjon stammer fra vannelektrolyse. Norsk Hydro benyttet elektrolyse for å produsere ammoniakk fra 1920 – tallet til 1970 da dampreformering tok over. Teknologien som ble utviklet av Norsk Hydro lever videre i [http://www.nel-hydrogen.com NEL Hydrogen] {{Wayback|url=http://www.nel-hydrogen.com/ |date=20211219004507 }}.

'''Alkaliske elektrolysører'''

En elektrolysør er et apparat for elektrolyse. Alkaliske elektrolysører er en flytende elektrolytt, bestående av vann og kaliumhydroksid (KOH) som gjør den elektrisk ledende. Det er denne typen som er verdensdominerende i dag, og Norsk Hydro Electrolysers leverer elektrolysører med en [[virkningsgrad]] på 85 %.<ref>{{Kilde www 
 |url=http://energilink.tu.no/leksikon/hydro_electrolysers.aspx 
 |tittel=Norsk Hydro Electrolysers 
 |besøksdato=2011-05-05 
 |utgiver=Energi Link 
 |url-status=død 
 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20111201002537/http://energilink.tu.no/leksikon/hydro_electrolysers.aspx 
 |arkivdato=2011-12-01 
 }}</ref>

De største utgiftene ved elektrolyse er strømforbruket, som utgjør opp mot 80% av totalkostnadene. Både effektivitet og strømkostnader er viktig i den sammenheng.

'''Fast polymerelektrolytt elektrolyse (PEM)'''

En nyere elektrolysør bruker et fast stoff, en ioneledende polymer, som elektrolytt. Disse er fortsatt svært dyre og ikke lønnsomme i forhold til alkaliske elektrolysører.

Det er antatt at PEM-elektrolyttene i fremtiden vil få en virkningsgrad på inntil 94 %, men i dag er virkningsgraden lavere enn de beste alkaliske elektrolyttene.<ref>{{Språkikon|en|Engelsk}}{{Kilde www
 |url=http://www.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/ 
 |tittel=Fuel Cell Technologies Program 
 |besøksdato=2011-05-05 
 |utgiver=US Department of Energy 
 |url-status=død 
 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20060102134744/http://www.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/ 
 |arkivdato=2006-01-02 
}}</ref>

I de siste årene er det utviklet elektrolysører som opererer ved trykk på 30 bar. Man reduserer da de kommende problemene med lagring av hydrogenet.

'''Høytemperatur dampelektrolyse'''
En tredje type elektrolyse foregår med en dampelektrolysør. Disse benytter en keramisk ioneledende elektrolytt (YSZ). Dampelektrolysører kan oppnå meget høy virkningsgrad, men dette er fortsatt ikke brukbar teknologi.<ref>Bellona Hydrogen – status og muligheter (rapport nr. 6, 2002)</ref>