Светът се променя бързо и начинът, по който захранваме живота си, се променя с него. Като собственик на фабрика в Китай със седем производствени линии, посветени на промишлени газове, аз, Алън, наблюдавам как индустрията се развива от години. Ние се отдалечаваме от традиционните горива и гледаме към по-чист хоризонт. Този хоризонт е осветен от водородна енергия. Тази статия е написана за бизнес лидери като Марк Шен – решителни, далновидни хора, които искат да разберат гайките и болтовете на тази промяна.

Защо трябва да прочетете това? Защото разбирането водородна енергия не е само за спасяването на планетата; става въпрос за интелигентен бизнес. Ще проучим критичните технологии зад производство на водород и на резервоари за съхранение които го правят възможно. Ще се потопим в сложния свят на съхранение на енергия и на технология за съхранение което го пази в безопасност. от технологии за съхранение на водород като компресиран водород до напреднали съхранение на водород под високо налягане решения, ние ще покрием всичко. Ще разгледаме резервоар за водород в нова светлина, разбирайки видове водород системи, които ще захранват бъдещето енергийна система. Това е вашата пътна карта към водородна икономика.

Какво е водородна енергия и защо е критична за бъдещето?

Водородна енергия често се нарича горивото на бъдещето, но всъщност е енергиен носител. Това означава, че съхранява и премества енергия, подобно на батерията, вместо да я създава от нулата като нефт или въглища. Водородна енергия е чисто. Когато го използвате в a горивна клетка, единственият отработен газ е чиста вода. За един свят, който се опитва да намали замърсяването, водородна енергия е чудо.

Но защо всички говорят за водородна енергия сега? Това е така, защото имаме нужда от носител на чиста енергия които могат да вдигат тежко. Батериите са чудесни за автомобили, но за големи камиони, кораби и самолети те са твърде тежки. Водородна енергия пакетира много удар в лека опаковка. Има високо енергийни плътности по тегло. Това прави водородна енергия идеалният партньор за възобновяема енергия източници като вятър и слънце. Можем да използваме допълнителна слънчева енергия, за да произвеждаме водород, да го съхраняваме и след това да го използваме водородна енергия когато слънцето не грее.

За бизнеси като моя и вашия, водородна енергия представлява огромна промяна във веригата на доставки. Виждаме движение към устойчива енергия където водородна енергия играе централна роля. Осиновяване водородна енергия не е просто тенденция; това е необходима стъпка за a устойчиво енергийно бъдеще. Като гледаме на оценка на водорода като глобален ресурс е ясно, че водородна енергия е тук, за да остане.

Как работи производството на водород, за да подхранва зелената икономика?

Преди да можем да го съхраняваме, трябва да го направим. Производство на водород е първата стъпка във веригата. В момента повечето водород се произвежда от природен газ. Това е евтино, но създава въглероден диоксид. Въпреки това, индустрията се надпреварва към зелен водород. Това е генериране на водород използване на вода и електричество от възобновяеми източници.

В моята фабрика разбираме, че качеството на газа има значение. Производство на водород трябва да бъде чист, особено за употреба в a водородна горивна клетка. Дори малки примеси могат да съсипят a горивна клетка. Ето защо производство на водород технологиите стават все по-напреднали. Ние използваме електролизери, за да разделим водата на кислород и водород. това чиста и устойчива енергия методът е сърцето на бъдещето водородна икономика.

Но производство на водород е само половината от битката. След като направите газта, трябва да я поставите някъде. имате нужда от система за съхранение. Тук се крие предизвикателството. Водородът е най-лекият елемент във Вселената. То иска да избяга. Ефективно свързване производство на водород с ефективни решения за съхранение на водород е ключът към създаването на цялото енергийна система работа. Без добро съхранение, производство на водород се губи.

Какви са основните типове технологии за съхранение на водород, налични днес?

И така, как да задържим този лек газ на едно място? Има три основни технологии за съхранение на водород: газ, течност и твърдо вещество. всеки метод на съхранение има своите плюсове и минуси. Най-често срещаните технология за съхранение е съхранение на газообразен водород. Това включва изстискване на газа резервоари за съхранение при много високо налягане.

Вторият метод е съхранение на течен водород. Ако охладите водорода до -253°C, той се превръща в течност. Това ви позволява да съхранявате много повече водород в същото пространство. Въпреки това, поддържането му толкова студено отнема много енергия. това съхранение на течност се използва предимно за космически ракети или специализиран транспорт.

Третият и най-футуристичен е твърдотелно хранилище. Това използва материали за съхранение на водород да абсорбира газта като гъба. Това е много безопасно, но резервоарите могат да бъдат тежки. Докато изследваме технологии за съхранение на водород, трябва да балансираме тегло, цена и безопасност. За промишлена употреба, като това, което Марк купува, компресиран водород в силно резервоар за водород е стандартът. То е най-зрялото технология за съхранение на водород имаме точно сега.

Как всъщност работят резервоарите за съхранение на компресиран водород?

Нека се задълбочим компресиран водород. Представете си, че се опитвате да поставите спален чувал в малък чувал. Трябва да натискате здраво. Това е, с което правим съхранение на компресиран водород. Използваме компресори, за да накараме газа да влезе в a резервоар за водород. Това не са просто нормални танкове; те са съдове под налягане проектирани да издържат на огромна сила.

Ние измерваме това налягане в "бар". Стандартната автомобилна гума е около 2 бара. Сгъстен водород резервоарите често работят при 350 бара или дори 700 бара! Това е 700 пъти налягането на атмосферата. При тези налягания, водороден газ става достатъчно гъста, за да бъде полезна. това съхранение на водород под високо налягане позволява а електрическо превозно средство с горивни клетки (FCEV), за да шофирате стотици мили.

The система за съхранение на водород в превозно средство или фабрика трябва да бъде здрав. Системи за съхранение на компресиран водород използвайте усъвършенствани клапани и регулатори за контрол на потока. Когато отворите вентила, компресиран водород изтича, готов за използване. Това е проста концепция, но инженерството зад тях резервоари за съхранение на водород под високо налягане е невероятно точен. Трябва да гарантираме, че всеки резервоар за водород е безопасно и надеждно.

Какво представлява съхранението на течен водород и кога се използва?

Съхранение на течен водород е шампион в тежка категория по енергийна плътност. Превръщайки газа в течност, ние значително увеличаваме неговата плътност. Това означава, че можем да вместим повече енергия в по-малки резервоари за съхранение. Това е от решаващо значение за приложения, където пространството е ограничено, но се нуждаете от много мощност, като например в космическото пространство или тежкото корабоплаване.

обаче съхранение на течен водород е сложно. Имате нужда от специален "криогенен" резервоар за водород. Този резервоар действа като супер термос. Има слоеве изолация, за да предпази топлината. Ако водородът се затопли дори малко, той кипи отново в газ и се разширява. Това се нарича "изваряване". Управлението на това кипене е голямо предизвикателство в резервоари за съхранение на течен водород.

Въпреки предизвикателствата, съхранение на течен водород е жизненоважно за глобалното доставка на водород. Корабите, превозващи огромни количества водород през океаните, вероятно ще използват съхранение на течности. Това е най-ефективният начин за пренасяне на големи количества на големи разстояния. За а водородна икономика за да станем глобални, трябва да овладеем съхранение на течен водород. Тя допълва съхранение на сгъстен газ чрез справяне с пътуването на дълги разстояния.

Могат ли материалите в твърдо състояние да революционизират съхранението на водород?

Ами ако нямахме нужда от високо налягане или силен студ? Това е обещанието на твърдотелно хранилище. При този метод използваме специални материали, като метални хидриди, за съхраняват водород. The водородни молекули всъщност се свързват с металните атоми. Сякаш металът "попива" водорода. това съхранение на метален хидрид е невероятно безопасно, защото водородът е заключен в твърдата структура.

За да извадите водорода, просто нагрявате материала. Това освобождава газа. това метод за съхранение на водород оферти високи обемна енергийна плътност, което означава, че можете да опаковате много водород в малко пространство без високо налягане. Металохидридно съхранение на водород е чудесен за стационарни приложения, като резервно захранване за сграда.

Материалите обаче са тежки. А резервоар за водород пълен с метален прах тежи много повече от обикновен газов резервоар. Това прави твърдотелно хранилище по-малко идеален за автомобили. Но изследователите работят върху нови материали за съхранение на водород които са по-леки и по-бързи за запълване. Тази област на технологии за съхранение на водород е вълнуващо, защото разрешава много проблеми с безопасността, свързани с високото налягане.

Какви материали се използват за изграждане на резервоари за съхранение на водород под високо налягане?

Ако ще съхранявате газ при 700 бара, не можете просто да използвате ръждясала стара туба. Съхранение на водород под високо налягане изисква най-съвременни материали. Има четири основни типа на резервоар за водород проекти, класифицирани като тип I до тип IV.

Тип I е изработен изцяло от стомана. Тежък е, но евтин. Това е, което често използваме за стационарни газохранилище във фабрики. Тип II има стоманена обвивка, обвита във фибростъкло. Малко по-лек е. Тип III има алуминиева обшивка, обвита с въглеродни влакна. Сега навлизаме в територията на високите технологии.

Най-модерният е тип IV резервоар за водород. Този резервоар има пластмасова обшивка, обвита с въглеродни влакна. Той е изключително здрав и много лек. Това е резервоар за водород използвани в съвременните превозни средства с водородни горивни клетки. Въглеродните влакна осигуряват здравината за задържане на компресиран водород, докато пластмасата задържа газа вътре. Тези танкови технологии са скъпи, но са от съществено значение за водородна енергия революция. Като производител виждам търсенето на тези композити съдове под налягане расте всяка година.

Как да се справим с безопасността и водородната крехкост в резервоарите?

Безопасността е грижа номер едно за всеки, който купува промишлени газове. Марк знае това добре. Една от уникалните опасности на водорода е нещо, наречено водородна крехкост. Водородните атоми са толкова малки, че могат да се разклатят в металните стени на a резервоар за водород. Веднъж попаднали вътре, те могат да направят метала крехък и склонен към напукване. A напукан съхранение на водород под високо налягане танкът е бедствие, което чака да се случи.

За предотвратяване водородна крехкост, трябва да сме много внимателни с нашите материали. Използваме специални стоманени сплави, които са устойчиви на водородна крехкост. В резервоарите тип IV пластмасовата облицовка действа като бариера, защитавайки външната структура. Ние също така стриктно контролираме налягане и температура по време на пълнене, за да се сведе до минимум напрежението върху резервоар за водород.

The безопасност при съхранение на водород също включва строги тестове. Всеки система за съхранение на водород преминава тестове за разрушаване, тестове за падане и тестове за пожар. Ние лекуваме водородна енергия с уважение. При правилно боравене с правилната технологии за съхранение на водород, то е толкова безопасно, колкото бензина или природния газ. Трябва да гарантираме безопасно съхранение на водород за изграждане на доверие на пазара.

Каква роля играе съхранението на водородна енергия в системите за възобновяема енергия?

Съхранение на водородна енергия е липсващото парче от пъзела на възобновяемата енергия. Слънцето не винаги грее и вятърът не винаги духа. Имаме нужда от начин да съхраняваме тази енергия за по-късно. Батериите са добри за кратко време, но съхранение на водородна енергия е най-добър за дълги периоди.

Можем да използваме излишната вятърна енергия, за да работим с електролизери, създавайки водородна енергия. Ние съхраняваме този водород в големи резервоари или дори в подземно съхранение на водород пещери. След това, седмици или месеци по-късно, когато имаме нужда от енергия, пускаме водорода през a горивна клетка или турбина за производство на електричество. Това се обръща водородна енергия в масивна батерия за електрическата мрежа.

Това приложение прави водородна енергия ключов играч в енергиен преход. Това ни позволява да използваме повече възобновяема енергия без да се притеснявате от прекъсвания на тока. За промишлени обекти, притежаващи a съхранение на водородна енергия система означава, че имате резервно захранване, което е чисто и надеждно. Намалява консумация на енергия от мрежата и намалява въглеродните отпечатъци.

Какво е бъдещето на водородната икономика и инфраструктура?

Бъдещето е светло за водородна енергия. Виждаме глобален тласък за изграждане на водородна инфраструктура. Това означава повече тръбопроводи, повече станции за зареждане с гориво и по-добри съхранение и транспортиране на водород мрежи. The Министерство на енергетиката и правителствата по света инвестират милиарди, за да направят водородна икономика реалност.

Ще видим напредък в технологии за съхранение на водород. Танковете ще стават по-леки и по-евтини. Течни органични носители на водород (LOHCs) може да ни позволи да транспортираме водород като маслоподобна течност при нормални температури. Електрически с водородни горивни клетки превозните средства ще станат по-често срещани по нашите пътища.

За собствениците на бизнес това е възможност. Търсенето на водородна енергия оборудване, от резервоари за съхранение към Специални газове с висока чистота, ще скочи до небето. Тези, които инвестират в водородна енергия сега ще води пазара. Ние се движим към свят, в който водородна енергия захранва нашите фабрики, нашите камиони и нашите домове. Вълнуващо време е да си в газовия бизнес.

Ключови изводи

• Водородната енергия е носител на енергия: Той съхранява енергия, произведена от други източници, действайки като чиста батерия с висока плътност за света.
• Три основни технологии за съхранение: Ние съхраняваме водород като a сгъстен газ, а криогенна течност, или в твърдотелни материали.
• Сгъстеният водород е стандартен: За повечето текущи приложения, съхранение на водород под високо налягане в резервоари от въглеродни влакна (Тип III и IV) е най-ефективното решение.
• Безопасността е от първостепенно значение: Трябва да използваме материали, устойчиви на водородна крехкост и спазвайте стриктни протоколи, за да гарантирате безопасност на водорода системи.
• Разрешаване на възобновяеми енергийни източници: Съхранение на водородна енергия ни позволява да съхраняваме огромни количества възобновяема енергия за дълги периоди, като балансираме електрическата мрежа.
• Растеж на инфраструктурата: The водородна икономика се разширява с огромни инвестиции в производство на водород, резервоари за съхранениеи транспортни мрежи в световен мащаб.