Свет хутка змяняецца, і разам з ім змяняецца тое, як мы забяспечваем сваё жыццё. Як уладальнік фабрыкі ў Кітаі з сямю вытворчымі лініямі, прысвечанымі прамысловым газам, я, Ален, назіраў за развіццём галіны на працягу многіх гадоў. Мы адыходзім ад традыцыйных відаў паліва і глядзім у бок больш чыстага гарызонту. Той гарызонт асветлены вадароднай энергіі. Гэты артыкул напісаны для бізнес-лідэраў, такіх як Марк Шэн, — рашучых, дальнабачных людзей, якія жадаюць зразумець гайкі і балты гэтай змены.

Чаму вы павінны гэта прачытаць? Таму што разуменне вадароднай энергіі гэта не проста выратаванне планеты; гаворка ідзе пра разумны бізнес. Мы збіраемся даследаваць важныя тэхналогіі, якія ляжаць у аснове вытворчасць вадароду і ёмістасці для захоўвання якія робяць гэта магчымым. Мы акунемся ў складаны свет захоўванне энергіі і тэхналогія захоўвання што захоўвае яго ў бяспецы. Ад тэхналогіі захоўвання вадароду падабаецца сціснуты вадарод да перадавых захоўванне вадароду пад высокім ціскам рашэнні, мы разгледзім усё гэта. Мы паглядзім на вадародны бак у новым святле, разуменне віды вадароду сістэмы, якія будуць сілкаваць будучыню энергетычнай сістэмы. Гэта ваша дарожная карта да вадародная эканоміка.

Што такое вадародная энергетыка і чаму яна важная для будучыні?

Вадародная энергетыка часта называюць палівам будучыні, але на самой справе гэта энерганосьбіт. Гэта азначае, што ён назапашвае і перамяшчае энергію, як гэта робіць батарэя, а не стварае яе з нуля, як нафта або вугаль. Вадародная энергетыка чысты. Калі вы выкарыстоўваеце яго ў a паліўны элемент, адзіны выхлап - чыстая вада. Для свету, які спрабуе паменшыць забруджванне, вадароднай энергіі гэта цуд.

Але чаму ўсе гавораць вадароднай энергіі зараз? Гэта таму, што нам патрэбны а чысты энерганосьбіт якія могуць выконваць цяжкія задачы. Акумулятары выдатна падыходзяць для аўтамабіляў, але для вялікіх грузавікоў, караблёў і самалётаў яны занадта цяжкія. Вадародная энергетыка пакеты шмат ўдару ў лёгкай ўпакоўцы. Ён мае высокую шчыльнасці энергіі па вазе. Гэта робіць вадароднай энергіі ідэальны партнёр для аднаўляльныя крыніцы энергіі крыніцы, такія як вецер і сонца. Мы можам выкарыстоўваць дадатковую сонечную энергію, каб вырабляць вадарод, захоўваць яго і потым выкарыстоўваць вадароднай энергіі калі сонца не свеціць.

Для такіх прадпрыемстваў, як мой і ваш, вадароднай энергіі уяўляе сабой масіўны зрух у ланцужку паставак. Мы бачым рух у бок ўстойлівая энергетыка дзе вадароднай энергіі гуляе цэнтральную ролю. Усынаўленне вадароднай энергіі гэта не проста трэнд; гэта неабходны крок для a устойлівая энергетычная будучыня. Як мы глядзім на ацэнка вадароду як глабальны рэсурс, гэта відавочна вадароднай энергіі тут, каб застацца.

Як працуе вытворчасць вадароду, каб стымуляваць зялёную эканоміку?

Перш чым мы зможам захоўваць яго, мы павінны зрабіць яго. Вытворчасць вадароду гэта першы крок у ланцугу. У цяперашні час большая частка вадароду вырабляецца з прыроднага газу. Гэта танна, але стварае вуглякіслы газ. Тым не менш, галіна імчыцца насустрач зялёны вадарод. Гэта выпрацоўка вадароду выкарыстанне вады і электрычнасці з аднаўляльных крыніц.

На маім заводзе мы разумеем, што якасць газу мае значэнне. Вытворчасць вадароду павінна быць чыстай, асабліва для выкарыстання ў а вадародны паліўны элемент. Нават драбнюткія прымешкі могуць сапсаваць a паліўны элемент. Вось чаму вытворчасць вадароду тэхналогіі становяцца ўсё больш дасканалымі. Мы выкарыстоўваем электралізеры для расшчаплення вады на кісларод і вадарод. гэта чыстая і ўстойлівая энергія метад - сэрца будучыні вадародная эканоміка.

Але вытворчасць вадароду гэта толькі палова справы. Як толькі вы робіце газ, вы павінны яго кудысьці паставіць. Вам трэба а сістэма захоўвання. Вось тут і заключаецца праблема. Вадарод - самы лёгкі элемент у Сусвеце. Яно хоча ўцячы. Эфектыўнае падключэнне вытворчасць вадароду з эфектыўным растворы для захоўвання вадароду гэта ключ да стварэння цэлага энергетычнай сістэмы праца. Без добрага захоўвання, вытворчасць вадароду марнуецца.

Якія асноўныя тыпы тэхналогій захоўвання вадароду даступныя сёння?

Такім чынам, як мы ўтрымліваем гэты лёгкі газ у адным месцы? Ёсць тры асноўных тэхналогіі захоўвання вадароду: газ, вадкасць і цвёрдае рэчыва. Кожны спосаб захоўвання мае свае плюсы і мінусы. Самыя распаўсюджаныя тэхналогія захоўвання ёсць захоўванне газападобнага вадароду. Гэта ўключае ў сябе сцісканне газу ў ёмістасці для захоўвання пры вельмі высокім ціску.

Другі спосаб захоўванне вадкага вадароду. Калі астудзіць вадарод да -253°C, ён ператворыцца ў вадкасць. Гэта дазваляе захоўваць нашмат больш вадароду ў той жа прасторы. Аднак падтрыманне яго ў такім халодным стане патрабуе шмат энергіі. гэта захоўванне вадкасці у асноўным выкарыстоўваецца для касмічных ракет або спецыялізаванага транспарту.

Трэці, і самы футурыстычны, гэта цвёрдацельны назапашвальнік. Гэта выкарыстоўвае матэрыялы для захоўвання вадароду каб убіраць газ, як губка. Гэта вельмі бяспечна, але танкі могуць быць цяжкімі. Як мы даследуем тэхналогіі захоўвання вадароду, мы павінны збалансаваць вагу, кошт і бяспеку. Для прамысловага выкарыстання, як тое, што купляе Марк, сціснуты вадарод у моцным вадародны бак з'яўляецца стандартам. Яно самае спелае тэхналогія захоўвання вадароду мы маем прама цяпер.

Як на самой справе працуюць рэзервуары для захоўвання сціснутага вадароду?

Давайце паглыбімся сціснуты вадарод. Уявіце, што вы спрабуеце змясціць спальны мяшок у малюсенькі мяшочак. Вы павінны моцна націснуць. Гэта тое, што мы робім захоўванне сціснутага вадароду. Мы выкарыстоўваем кампрэсары, каб нагнятаць газ у а вадародны бак. Гэта не проста звычайныя танкі; яны ёсць сасудаў пад ціскам распрацаваны, каб супрацьстаяць велізарнай сіле.

Мы вымяраем гэты ціск у «барах». Стандартная аўтамабільная шына складае каля 2 бар. Сціснуты вадарод бакі часта працуюць пры 350 бар ці нават 700 бар! Гэта ў 700 разоў перавышае атмасферны ціск. Пры гэтых цісках, вадародны газ становіцца дастаткова шчыльным, каб быць карысным. гэта захоўванне вадароду пад высокім ціскам дазваляе а электрамабіль на паліўных элементах (FCEV), каб праехаць сотні міль.

The сістэма захоўвання вадароду у транспартным сродку або на заводзе павінна быць трывалай. Сістэмы захоўвання сціснутага вадароду выкарыстоўваць прасунутыя клапаны і рэгулятары для кантролю патоку. Калі вы адкрываеце клапан, сціснуты вадарод кідаецца, гатовы да выкарыстання. Гэта простая канцэпцыя, але інжынерыя за гэтым рэзервуары для захоўвання вадароду высокага ціску неверагодна дакладны. Мы павінны пераканацца, што кожны вадародны бак бяспечны і надзейны.

Што такое захоўванне вадкага вадароду і калі яно выкарыстоўваецца?

Сховішча вадкага вадароду з'яўляецца чэмпіёнам у цяжкай вазе па шчыльнасці энергіі. Ператвараючы газ у вадкасць, мы значна павялічваем яго шчыльнасць. Гэта азначае, што мы можам змясціць больш энергіі ў меншыя ёмістасці для захоўвання. Гэта вельмі важна для прыкладанняў, дзе месца абмежавана, але патрэбна вялікая магутнасць, напрыклад, у касманаўтыцы або цяжкіх перавозках.

аднак, захоўванне вадкага вадароду гэта складана. Вам патрэбна спецыяльная «крыягенная» вадародны бак. Гэты рэзервуар дзейнічае як супер-тэрмас. Ён мае пласты ізаляцыі, каб не дапускаць цяпла. Калі вадарод нават крыху нагрэецца, ён зноў закіпіць у газ і пашырыцца. Гэта называецца "адварванне". Кіраванне гэтым выкіпаннем - сур'ёзная праблема ёмістасці для захоўвання вадкага вадароду.

Нягледзячы на ​​праблемы, захоўванне вадкага вадароду мае жыццёва важнае значэнне для глаб падачы вадароду. Верагодна, будуць выкарыстоўваць караблі, якія перавозяць велізарную колькасць вадароду праз акіяны захоўванне вадкасці. Гэта самы эфектыўны спосаб перамяшчэння вялікіх аб'ёмаў на вялікія адлегласці. Для а вадародная эканоміка каб выйсці на глабальны ўзровень, нам трэба асвоіць захоўванне вадкага вадароду. Гэта дапаўняе сховішча сціснутага газу шляхам апрацоўкі далёкіх паездак.

Ці могуць цвёрдацельныя матэрыялы зрабіць рэвалюцыю ў захоўванні вадароду?

Што, калі б нам не патрэбны высокі ціск ці моцны холад? Гэта абяцанне цвёрдацельны назапашвальнік. У гэтым метадзе мы выкарыстоўваем спецыяльныя матэрыялы, такія як гидриды металаў захоўваць вадарод. The малекулы вадароду фактычна злучаюцца з атамамі металу. Гэта як метал "ўбірае" вадарод. гэта сховішча гидрид металла неверагодна бяспечны, таму што вадарод зачынены ў цвёрдай структуры.

Каб атрымаць вадарод, трэба проста нагрэць матэрыял. Гэта вызваляе газ. гэта спосаб захоўвання вадароду прапановы высокія аб'ёмная шчыльнасць энергіі, што азначае, што вы можаце сабраць шмат вадароду ў невялікую прастору без высокага ціску. Назапашванне вадароду ў металагідрыдзе выдатна падыходзіць для стацыянарнага прымянення, напрыклад, для рэзервовага харчавання будынка.

Аднак матэрыялы цяжкія. А вадародны бак напоўнены металічным парашком важыць нашмат больш, чым просты бензабак. Гэта робіць цвёрдацельны назапашвальнік менш ідэальны для аўтамабіляў. Але даследчыкі працуюць над новым матэрыялы для захоўвання вадароду якія лягчэй і хутчэй запаўняюцца. Гэты раён в тэхналогіі захоўвання вадароду гэта захапляльна, таму што вырашае многія праблемы бяспекі, звязаныя з высокім ціскам.

Якія матэрыялы выкарыстоўваюцца для стварэння рэзервуараў для захоўвання вадароду пад высокім ціскам?

Калі вы збіраецеся захоўваць газ пад ціскам 700 бар, вы не можаце выкарыстоўваць старую іржавую бляшанку. Сховішча вадароду пад высокім ціскам патрабуе перадавых матэрыялаў. Ёсць чатыры асноўных тыпу вадародны бак канструкцыі, класіфікаваныя як Тып I - Тып IV.

Тып I цалкам зроблены са сталі. Ён цяжкі, але танны. Гэта тое, што мы часта выкарыстоўваем для стацыянарных сховішча газу на заводах. Тып II мае сталёвы ўкладыш, абгорнуты шкловалакном. Гэта крыху лягчэй. Тып III мае алюмініевы ўкладыш, абгорнуты вугляродным валакном. Зараз мы выходзім на тэрыторыю высокіх тэхналогій.

Самы дасканалы - тып IV вадародны бак. Гэты бак мае пластыкавы ўкладыш, абгорнуты вугляродным валакном. Ён надзвычай моцны і вельмі лёгкі. Гэта вадародны бак выкарыстоўваецца ў сучас аўтамабілі на вадародных паліўных элементах. Вугляроднае валакно забяспечвае трываласць утрымання сціснуты вадарод, а пластык утрымлівае газ ўнутры. Гэтыя танкавыя тэхналогіі каштуюць дорага, але яны неабходныя для вадароднай энергіі рэвалюцыя. Як вытворца я бачу попыт на гэтыя кампазіты сасудаў пад ціскам расце з кожным годам.

Як мы вырашаем пытанні бяспекі і вадароднай далікатнасці ў рэзервуарах?

Бяспека з'яўляецца клопатам нумар адзін для тых, хто купляе прамысловыя газы. Марк гэта добра ведае. Адной з унікальных небяспек вадароду з'яўляецца тое, што называецца вадародная далікатнасць. Атамы вадароду настолькі малыя, што яны могуць варушыцца ў металічных сценках a вадародны бак. Патрапіўшы ўнутр, яны могуць зрабіць метал далікатным і схільным да расколін. А трэснуў захоўванне вадароду пад высокім ціскам танк чакае катастрофа.

Каб прадухіліць вадародная далікатнасць, мы павінны быць вельмі асцярожнымі з нашымі матэрыяламі. Мы выкарыстоўваем спецыяльныя сплавы сталі, якія устойлівы да вадароднай далікатнасці. У рэзервуарах тыпу IV пластыкавы ўкладыш дзейнічае як бар'ер, абараняючы знешнюю структуру. Мы таксама строга кантралюем ціск і тэмпература падчас запаўнення, каб мінімізаваць нагрузку на вадародны бак.

The бяспека захоўвання вадароду таксама прадугледжвае дбайнае тэсціраванне. Кожны сістэма захоўвання вадароду праходзіць выпрабаванні на разрыў, выпрабаванні на падзенне і выпрабаванні на агонь. Лечым вадароднай энергіі з павагай. Пры правільным звароце з правым тэхналогіі захоўвання вадароду, ён такі ж бяспечны, як бензін або прыродны газ. Мы павінны забяспечыць бяспечнае захоўванне вадароду пабудаваць давер на рынку.

Якую ролю адыгрывае назапашванне вадароднай энергіі ў сістэмах аднаўляльнай энергіі?

Назапашванне вадароднай энергіі гэта адсутная частка галаваломкі аднаўляльных крыніц энергіі. Не заўсёды свеціць сонца і не заўсёды дзьме вецер. Нам патрэбны спосаб захоўваць гэтую энергію на потым. Батарэі добрыя на кароткі час, але назапашванне вадароднай энергіі лепш за ўсё падыходзіць для працяглых тэрмінаў.

Мы можам выкарыстоўваць залішнюю энергію ветру для працы электралізераў, ствараючы вадароднай энергіі. Мы захоўваем гэты вадарод у вялікіх ёмістасцях або нават у падземнае сховішча вадароду каверны. Затым, праз некалькі тыдняў ці месяцаў, калі нам патрэбна энергія, мы прапускаем вадарод праз a паліўны элемент або турбіны для вытворчасці электрычнасці. Гэта паварочваецца вадароднай энергіі у масіўную батарэю для электрычнай сеткі.

Гэта дадатак робіць вадароднай энергіі ключавым гульцом у пераход энергіі. Гэта дазваляе нам выкарыстоўваць больш аднаўляльныя крыніцы энергіі не турбуючыся аб адключэннях. Для прамысловых аб'ектаў, якія маюць a назапашванне вадароднай энергіі сістэма азначае, што ў вас ёсць рэзервовае сілкаванне, чыстае і надзейнае. Гэта памяншае спажыванне энергіі ад сеткі і зніжае вугляродныя сляды.

Якая будучыня вадароднай эканомікі і інфраструктуры?

Будучыня светлая для вадароднай энергіі. Мы бачым глабальны штуршок да стварэння вадародная інфраструктура. Гэта азначае больш трубаправодаў, больш аўтазаправачных станцый і лепш захоўванне і транспарціроўка вадароду сеткі. The Міністэрства энергетыкі і ўрады ва ўсім свеце ўкладваюць мільярды ў стварэнне вадародная эканоміка рэальнасць.

Мы ўбачым прагрэс у тэхналогіі захоўвання вадароду. Танкі стануць лягчэй і танней. Вадкія арганічныя носьбіты вадароду (LOHCs) можа дазволіць нам транспартаваць вадарод у выглядзе маслападобнай вадкасці пры нармальных тэмпературах. Электрычны вадародны паліўны элемент транспартныя сродкі стануць больш распаўсюджанымі на нашых дарогах.

Для ўладальнікаў бізнесу гэта магчымасць. Попыт на вадароднай энергіі абсталявання, ад ёмістасці для захоўвання каб Спецыяльныя газы высокай чысціні, рэзка ўзрасце. Тыя, хто інвестуе ў вадароднай энергіі цяпер будзе лідзіраваць на рынку. Мы рухаемся да свету, дзе вадароднай энергіі сілкуе нашы заводы, грузавікі і дамы. Гэта захапляльны час для працы ў газавым бізнэсе.

Ключавыя вывады

• Вадародная энергія - гэта носьбіт энергіі: Ён назапашвае энергію, атрыманую з іншых крыніц, дзейнічаючы як чыстая батарэя высокай шчыльнасці для ўсяго свету.
• Тры асноўныя тэхналогіі захоўвання: Мы захоўваем вадарод як a сціснуты газ, а крыягеннай вадкасці, або ст цвёрдацельныя матэрыялы.
• Сціснуты вадарод з'яўляецца стандартным: Для большасці сучасных прыкладанняў, захоўванне вадароду пад высокім ціскам у баках з вугляроднага валакна (тып III і IV) з'яўляецца найбольш эфектыўным рашэннем.
• Бяспека вышэй за ўсё: Мы павінны выкарыстоўваць матэрыялы, устойлівыя да вадародная далікатнасць і прытрымлівацца строгіх пратаколаў, каб гарантаваць бяспека вадароду сістэмы.
• Уключэнне аднаўляльных крыніц энергіі: Назапашванне вадароднай энергіі дазваляе нам захоўваць велізарную колькасць аднаўляльнай энергіі на працягу доўгага часу, балансуючы электрычную сетку.
• Рост інфраструктуры: The вадародная эканоміка пашыраецца з вялікімі інвестыцыямі вытворчасць вадароду, ёмістасці для захоўвання, і транспартныя сеткі па ўсім свеце.