El món està canviant ràpidament, i la manera com alimentem les nostres vides està canviant amb ell. Com a propietari d'una fàbrica a la Xina amb set línies de producció dedicades als gasos industrials, jo, Allen, he vist l'evolució de la indústria durant anys. Ens allunyem dels combustibles tradicionals i mirem cap a un horitzó més net. Aquest horitzó està il·luminat per energia de l'hidrogen. Aquest article està escrit per a líders empresarials com Mark Shen, persones decidides i avançades que volen entendre les femelles i els cargols d'aquest canvi.

Per què hauries de llegir això? Perquè comprensió energia de l'hidrogen no es tracta només de salvar el planeta; es tracta de negocis intel·ligents. Anem a explorar les tecnologies crítiques que hi ha darrere producció d'hidrogen i el tancs d'emmagatzematge que ho fan possible. Ens endinsarem en el complex món de emmagatzematge d'energia i el tecnologia d'emmagatzematge que el manté segur. Des de tecnologies d'emmagatzematge d'hidrogen com hidrogen comprimit a avançat emmagatzematge d'hidrogen a alta pressió solucions, ho cobrirem tot. Mirarem el dipòsit d'hidrogen sota una nova llum, entenent el tipus d'hidrogen sistemes que impulsaran el futur sistema energètic. Aquest és el vostre full de ruta cap al economia de l'hidrogen.

Què és l'energia de l'hidrogen i per què és crítica per al futur?

Energia de l'hidrogen s'anomena sovint el combustible del futur, però en realitat és un portador d'energia. Això vol dir que emmagatzema i mou energia, com ho fa una bateria, en lloc de crear-la des de zero com el petroli o el carbó. Energia de l'hidrogen està net. Quan l'utilitzeu en a pila de combustible, l'únic escapament és aigua pura. Per a un món que intenta reduir la contaminació, energia de l'hidrogen és un miracle.

Però per què parla tothom? energia de l'hidrogen ara? És perquè necessitem un portador d'energia neta que pot fer un treball pesat. Les bateries són excel·lents per als cotxes, però per als grans camions, vaixells i avions, són massa pesades. Energia de l'hidrogen inclou molts cops en un paquet lleuger. Té alt densitats energètiques en pes. Això fa energia de l'hidrogen la parella perfecta per energies renovables fonts com el vent i el solar. Podem utilitzar energia solar addicional per produir hidrogen, emmagatzemar-lo i després utilitzar-lo energia de l'hidrogen quan el sol no brilla.

Per a empreses com la meva i la teva, energia de l'hidrogen representa un canvi massiu en la cadena de subministrament. Estem veient un moviment cap a energia sostenible on energia de l'hidrogen té un paper central. Adoptant energia de l'hidrogen no és només una tendència; és un pas necessari per a futur energètic sostenible. Mentre mirem el avaluació de l'hidrogen com a recurs global, és evident que energia de l'hidrogen és aquí per quedar-se.

Com funciona la producció d'hidrogen per alimentar l'economia verda?

Abans de poder emmagatzemar-lo, l'hem de fer. Producció d'hidrogen és el primer pas de la cadena. Actualment, la major part de l'hidrogen es fa a partir de gas natural. Això és barat, però crea diòxid de carboni. No obstant això, la indústria s'està avançant cap hidrogen verd. Això és generació d'hidrogen utilitzant aigua i electricitat de fonts renovables.

A la meva fàbrica, entenem que la qualitat del gas importa. Producció d'hidrogen ha de ser pur, especialment per utilitzar-lo en a pila de combustible d'hidrogen. Fins i tot les impureses petites poden arruïnar a pila de combustible. Per això producció d'hidrogen les tecnologies són cada cop més avançades. Utilitzem electrolitzadors per dividir l'aigua en oxigen i hidrogen. Això energia neta i sostenible El mètode és el cor del futur economia de l'hidrogen.

Però producció d'hidrogen és només la meitat de la batalla. Un cop fet el gas, l'has de posar en algun lloc. Necessites un sistema d'emmagatzematge. Aquí és on rau el repte. L'hidrogen és l'element més lleuger de l'univers. Es vol escapar. Connexió eficient producció d'hidrogen amb eficaç solucions d'emmagatzematge d'hidrogen és la clau per fer el tot sistema energètic treball. Sense un bon emmagatzematge, producció d'hidrogen està malgastat.

Quins són els principals tipus de tecnologies d'emmagatzematge d'hidrogen disponibles avui?

Aleshores, com mantenim aquest gas lleuger en un sol lloc? N'hi ha tres principals tecnologies d'emmagatzematge d'hidrogen: gasos, líquids i sòlids. Cadascú mètode d'emmagatzematge té els seus pros i contres. El més habitual tecnologia d'emmagatzematge és emmagatzematge d'hidrogen gasós. Això implica esprémer el gas tancs d'emmagatzematge a pressions molt altes.

El segon mètode és emmagatzematge d'hidrogen líquid. Si refredes l'hidrogen fins a -253 °C, es converteix en líquid. Això permet emmagatzemar molt més hidrogen al mateix espai. Tanmateix, mantenir-lo fred requereix molta energia. Això emmagatzematge de líquid s'utilitza principalment per a coets espacials o transport especialitzat.

El tercer, i el més futurista, és emmagatzematge en estat sòlid. Això fa servir materials d'emmagatzematge d'hidrogen per absorbir el gas com una esponja. Això és molt segur, però els tancs poden ser pesats. Mentre explorem tecnologies d'emmagatzematge d'hidrogen, hem d'equilibrar el pes, el cost i la seguretat. Per a ús industrial, com el que compra Mark, hidrogen comprimit en una forta dipòsit d'hidrogen és l'estàndard. És el més madur tecnologia d'emmagatzematge d'hidrogen tenim ara mateix.

Com funcionen realment els dipòsits d'emmagatzematge d'hidrogen comprimit?

Anem a aprofundir hidrogen comprimit. Imagineu-vos que intenteu posar un sac de dormir en un sac petit. Has d'esforçar-te fort. Això és el que fem emmagatzematge d'hidrogen comprimit. Utilitzem compressors per forçar el gas a entrar a dipòsit d'hidrogen. Aquests no són només tancs normals; ho són recipients a pressió dissenyat per suportar una força enorme.

Mesurem aquesta pressió en "bar". Un pneumàtic de cotxe estàndard és d'uns 2 bars. Hidrogen comprimit els dipòsits sovint funcionen a 350 bar o fins i tot a 700 bar! Això és 700 vegades la pressió de l'atmosfera. Davant aquestes pressions, hidrogen gasós esdevé prou densa per ser útil. Això emmagatzematge d'hidrogen a alta pressió permet a vehicle elèctric de pila de combustible (FCEV) per conduir centenars de quilòmetres.

El sistema d'emmagatzematge d'hidrogen en un vehicle o en una fàbrica ha de ser robust. Sistemes d'emmagatzematge d'hidrogen comprimit Utilitzeu vàlvules i reguladors avançats per controlar el cabal. Quan obriu la vàlvula, el hidrogen comprimit surt de pressa, llest per ser utilitzat. És un concepte senzill, però l'enginyeria que hi ha darrere d'aquests tancs d'emmagatzematge d'hidrogen d'alta pressió és increïblement precís. Hem de garantir que tots dipòsit d'hidrogen és segur i fiable.

Què és l'emmagatzematge d'hidrogen líquid i quan s'utilitza?

Emmagatzematge d'hidrogen líquid és el campió pes pesat de la densitat energètica. En convertir el gas en líquid, augmentem la seva densitat significativament. Això vol dir que podem encaixar més energia en més petits tancs d'emmagatzematge. Això és crucial per a aplicacions on l'espai és limitat però necessiteu molta potència, com en l'aeronautica o el transport pesat.

No obstant això, emmagatzematge d'hidrogen líquid és complicat. Necessites un "criogènic" especial dipòsit d'hidrogen. Aquest tanc actua com un supertermo. Té capes d'aïllament per evitar la calor. Si l'hidrogen s'escalfa encara que sigui una mica, torna a bullir en un gas i s'expandeix. Això s'anomena "boil-off". Gestionar aquest boil-off és un gran repte tancs d'emmagatzematge d'hidrogen líquid.

Malgrat els reptes, emmagatzematge d'hidrogen líquid és vital per al global subministrament d'hidrogen. Probablement utilitzaran vaixells que transportin quantitats massives d'hidrogen a través dels oceans emmagatzematge de líquids. És la manera més eficient de moure grans quantitats a llargues distàncies. Per a economia de l'hidrogen per globalitzar-nos, hem de dominar emmagatzematge d'hidrogen líquid. Es complementa emmagatzematge de gas comprimit gestionant el viatge de llarg recorregut.

Els materials d'estat sòlid poden revolucionar l'emmagatzematge d'hidrogen?

Què passaria si no necessitem alta pressió o fred extrem? Aquesta és la promesa de emmagatzematge en estat sòlid. En aquest mètode, utilitzem materials especials, com els hidrurs metàl·lics, per emmagatzemar hidrogen. El molècules d'hidrogen en realitat s'uneixen amb els àtoms metàl·lics. És com si el metall "absorbís" l'hidrogen. Això Emmagatzematge d'hidrur metàl·lic és increïblement segur perquè l'hidrogen està tancat a l'estructura sòlida.

Per treure l'hidrogen, només cal escalfar el material. Això allibera el gas. Això mètode d'emmagatzematge d'hidrogen ofereix alta densitat d'energia volumètrica, és a dir, podeu empaquetar molt d'hidrogen en un espai petit sense alta pressió. Emmagatzematge d'hidrur metàl·lic d'hidrogen és ideal per a aplicacions estacionàries, com ara l'alimentació de reserva per a un edifici.

No obstant això, els materials són pesats. A dipòsit d'hidrogen ple de pols de metall pesa molt més que un simple dipòsit de gas. Això fa emmagatzematge en estat sòlid menys ideal per a cotxes. Però els investigadors estan treballant en nous materials per a l'emmagatzematge d'hidrogen que són més lleugers i ràpids d'omplir. Aquesta zona de tecnologies d'emmagatzematge d'hidrogen és emocionant perquè resol molts problemes de seguretat associats a l'alta pressió.

Quins materials s'utilitzen per construir tancs d'emmagatzematge d'hidrogen d'alta pressió?

Si aneu a emmagatzemar gas a 700 bar, no podeu utilitzar només una llauna rovellada. Emmagatzematge d'hidrogen a alta pressió requereix materials d'avantguarda. Hi ha quatre tipus principals de dipòsit d'hidrogen dissenys, classificats del tipus I al tipus IV.

El tipus I està fet de tot acer. És pesat però barat. Això és el que fem servir sovint per a estacionari emmagatzematge de gas a les fàbriques. El tipus II té un revestiment d'acer embolicat amb fibra de vidre. És una mica més lleuger. El tipus III té un revestiment d'alumini embolicat amb fibra de carboni. Ara ens endinsem en territori d'alta tecnologia.

El més avançat és el tipus IV dipòsit d'hidrogen. Aquest dipòsit té un revestiment de plàstic embolicat amb fibra de carboni. És extremadament fort i molt lleuger. Aquest és el dipòsit d'hidrogen utilitzat en la modernitat vehicles de pila de combustible d'hidrogen. La fibra de carboni proporciona la força per subjectar-lo hidrogen comprimit, mentre que el plàstic manté el gas dins. Aquests tecnologies de tancs són cars, però són essencials per al energia de l'hidrogen revolució. Com a fabricant, veig la demanda d'aquests compostos recipients a pressió creixent cada any.

Com abordem la seguretat i la fragilització de l'hidrogen als tancs?

La seguretat és la preocupació número u per a qui compra gasos industrials. Marc ho sap bé. Un dels perills únics de l'hidrogen és una cosa que es diu fragilitat per hidrogen. Els àtoms d'hidrogen són tan petits que poden moure's cap a les parets metàl·liques d'a dipòsit d'hidrogen. Un cop dins, poden fer que el metall sigui trencadís i propens a trencar-se. Un esquerdat emmagatzematge d'hidrogen a alta pressió el tanc és un desastre a l'espera de passar.

Per prevenir fragilitat per hidrogen, hem de tenir molta cura amb els nostres materials. Utilitzem aliatges d'acer especials que són resistent a la fragilitat de l'hidrogen. En els tancs de tipus IV, el revestiment de plàstic actua com a barrera, protegint l'estructura exterior. També controlem estrictament el pressió i temperatura durant l'ompliment per minimitzar l'estrès sobre el dipòsit d'hidrogen.

El seguretat de l'emmagatzematge d'hidrogen també implica proves rigoroses. Cadascú sistema d'emmagatzematge d'hidrogen se sotmet a proves d'explosió, proves de caiguda i proves de foc. Tractem energia de l'hidrogen amb respecte. Quan es maneja correctament amb la dreta tecnologies d'emmagatzematge d'hidrogen, és tan segur com la gasolina o el gas natural. Hem de garantir emmagatzematge segur d'hidrogen per generar confiança en el mercat.

Quin paper té l'emmagatzematge d'energia d'hidrogen en els sistemes d'energia renovable?

Emmagatzematge d'energia d'hidrogen és la peça que falta al trencaclosques de les energies renovables. El sol no sempre brilla, i el vent no sempre bufa. Necessitem una manera d'emmagatzemar aquesta energia per més endavant. Les bateries són bones per a temps curts, però emmagatzematge d'energia d'hidrogen és millor per a llargues durades.

Podem utilitzar l'excés d'energia eòlica per fer funcionar els electrolitzadors, creant energia de l'hidrogen. Emmagatzemem aquest hidrogen en grans dipòsits o fins i tot en emmagatzematge subterrani d'hidrogen cavernes. Aleshores, setmanes o mesos més tard, quan necessitem energia, passem l'hidrogen per a pila de combustible o turbina per fer electricitat. Això gira energia de l'hidrogen en una bateria massiva per a la xarxa elèctrica.

Aquesta aplicació fa energia de l'hidrogen un jugador clau en el transició energètica. Ens permet utilitzar més energies renovables sense preocupar-se dels apagats. Per a les instal·lacions industrials, amb un emmagatzematge d'energia d'hidrogen sistema significa que disposeu d'una potència de seguretat neta i fiable. Es redueix consum d'energia de la xarxa i redueix la petjada de carboni.

Quin és el futur de l'economia i la infraestructura de l'hidrogen?

El futur és brillant per a energia de l'hidrogen. Estem veient una empenta global per construir el infraestructura d'hidrogen. Això significa més canonades, més estacions d'avituallament i millor emmagatzematge i transport d'hidrogen xarxes. El Departament d'Energia i els governs de tot el món estan invertint milers de milions per fer-ho economia de l'hidrogen una realitat.

Veurem avenços en tecnologies d'emmagatzematge d'hidrogen. Els tancs seran més lleugers i econòmics. Portadors d'hidrogen orgànic líquid (LOHC) ens poden permetre transportar hidrogen com a líquid semblant al petroli a temperatures normals. Pila de combustible elèctrica d'hidrogen els vehicles seran més habituals a les nostres carreteres.

Per als empresaris, aquesta és una oportunitat. La demanda de energia de l'hidrogen equip, des de tancs d'emmagatzematge a Gasos especials d'alta puresa, es dispararà. Els que inverteixen energia de l'hidrogen ara liderarà el mercat. Estem avançant cap a un món on energia de l'hidrogen alimenta les nostres fàbriques, els nostres camions i les nostres cases. És un moment emocionant per estar al negoci del gas.

Aportacions clau

• L'energia de l'hidrogen és un portador d'energia: Emmagatzema energia produïda d'altres fonts, actuant com una bateria neta i d'alta densitat per al món.
• Tres tecnologies principals d'emmagatzematge: Emmagatzemem l'hidrogen com a gas comprimit, a líquid criogènic, o dins materials en estat sòlid.
• L'hidrogen comprimit és estàndard: Per a la majoria de les aplicacions actuals, emmagatzematge d'hidrogen a alta pressió en dipòsits de fibra de carboni (Tipus III i IV) és la solució més eficaç.
• La seguretat és primordial: Hem d'utilitzar materials resistents a fragilitat per hidrogen i seguir protocols estrictes per garantir la seguretat de l'hidrogen sistemes.
• Habilitació de les renovables: Emmagatzematge d'energia d'hidrogen ens permet emmagatzemar quantitats massives d'energia renovable durant llargs períodes, equilibrant la xarxa elèctrica.
• Creixement de la infraestructura: El economia de l'hidrogen està en expansió, amb inversions massives en producció d'hidrogen, tancs d'emmagatzematge, i xarxes de transport a nivell mundial.