Mae'r byd yn newid yn gyflym, ac mae'r ffordd yr ydym yn pweru ein bywydau yn newid gydag ef. Fel perchennog ffatri yn Tsieina gyda saith llinell gynhyrchu sy'n ymroddedig i nwyon diwydiannol, rwyf i, Allen, wedi gwylio'r diwydiant yn esblygu ers blynyddoedd. Rydym yn symud oddi wrth danwydd traddodiadol ac yn edrych tuag at orwel glanach. Mae'r gorwel hwnnw wedi'i oleuo gan ynni hydrogen. Ysgrifennwyd yr erthygl hon ar gyfer arweinwyr busnes fel Mark Shen—pobl bendant, blaengar sydd am ddeall hanfodion y sifft hon.

Pam ddylech chi ddarllen hwn? Oherwydd deall ynni hydrogen nid yw'n ymwneud ag achub y blaned yn unig; mae'n ymwneud â busnes smart. Rydyn ni'n mynd i archwilio'r technolegau hanfodol y tu ôl cynhyrchu hydrogen a'r tanciau storio sy'n ei gwneud yn bosibl. Byddwn yn plymio i fyd cymhleth o storio ynni a'r technoleg storio sy'n ei gadw'n ddiogel. Oddiwrth technolegau storio hydrogen fel hydrogen cywasgedig i uwch storio hydrogen pwysedd uchel atebion, byddwn yn ymdrin â'r cyfan. Byddwn yn edrych ar y tanc hydrogen mewn goleuni newydd, yn deall y mathau o hydrogen systemau a fydd yn pweru’r dyfodol system ynni. Dyma'ch map ffordd i'r economi hydrogen.

Beth yw Ynni Hydrogen a Pam Mae'n Hanfodol ar gyfer y Dyfodol?

Ynni hydrogen yn cael ei alw yn aml yn danwydd y dyfodol, ond mewn gwirionedd mae'n cludwr ynni. Mae hyn yn golygu ei fod yn storio ac yn symud ynni, yn debyg iawn i fatri, yn hytrach na'i greu o'r newydd fel olew neu lo. Ynni hydrogen yn lân. Pan fyddwch chi'n ei ddefnyddio mewn a cell tanwydd, yr unig wacáu yw dŵr pur. Ar gyfer byd sy'n ceisio lleihau llygredd, ynni hydrogen yn wyrth.

Ond pam mae pawb yn siarad am ynni hydrogen nawr? Mae hyn oherwydd bod angen a cludwr ynni glân sy'n gallu codi pethau trwm. Mae batris yn wych ar gyfer ceir, ond ar gyfer tryciau mawr, llongau ac awyrennau, maent yn rhy drwm. Ynni hydrogen yn pacio llawer o dyrnu mewn pecyn ysgafn. Mae ganddo uchel dwyseddau ynni yn ôl pwysau. Mae hyn yn gwneud ynni hydrogen y partner perffaith ar gyfer ynni adnewyddadwy ffynonellau fel gwynt a solar. Gallwn ddefnyddio pŵer solar ychwanegol i wneud hydrogen, ei storio, ac yna ei ddefnyddio ynni hydrogen pan nad yw'r haul yn tywynnu.

Ar gyfer busnesau fel fy un i a'ch un chi, ynni hydrogen cynrychioli newid enfawr yn y gadwyn gyflenwi. Rydym yn gweld symudiad tuag at ynni cynaliadwy lle ynni hydrogen yn chwarae rhan ganolog. Mabwysiadu ynni hydrogen nid tuedd yn unig ydyw; mae'n gam angenrheidiol ar gyfer a dyfodol ynni cynaliadwy. Wrth i ni edrych ar y gwerthuso hydrogen fel adnodd byd-eang, mae’n amlwg bod ynni hydrogen yma i aros.

Sut Mae Cynhyrchu Hydrogen yn Gweithio i Danwydd i'r Economi Werdd?

Cyn y gallwn ei storio, mae'n rhaid i ni ei wneud. Cynhyrchu hydrogen yw'r cam cyntaf yn y gadwyn. Ar hyn o bryd, mae'r rhan fwyaf o hydrogen yn cael ei wneud o nwy naturiol. Mae hyn yn rhad, ond mae'n creu carbon deuocsid. Fodd bynnag, mae'r diwydiant yn rasio tuag ato hydrogen gwyrdd. Dyma cynhyrchu hydrogen defnyddio dŵr a thrydan o ffynonellau adnewyddadwy.

Yn fy ffatri, rydym yn deall bod ansawdd y nwy yn bwysig. Cynhyrchu hydrogen rhaid iddo fod yn bur, yn enwedig i'w ddefnyddio mewn a cell tanwydd hydrogen. Gall hyd yn oed amhureddau bach ddifetha a cell tanwydd. Dyna pam cynhyrchu hydrogen technolegau yn dod yn fwy datblygedig. Rydym yn defnyddio electrolyzers i hollti dŵr yn ocsigen a hydrogen. hwn ynni glân a chynaliadwy dull yw calon y dyfodol economi hydrogen.

Ond cynhyrchu hydrogen dim ond hanner y frwydr. Unwaith y byddwch chi'n gwneud y nwy, mae'n rhaid i chi ei roi yn rhywle. Mae angen a system storio. Dyma lle mae'r her. Hydrogen yw'r elfen ysgafnaf yn y bydysawd. Mae eisiau dianc. Cysylltu'n effeithlon cynhyrchu hydrogen ag effeithiol datrysiadau storio hydrogen yw'r allwedd i wneud y cyfan system ynni gwaith. Heb storfa dda, cynhyrchu hydrogen yn cael ei wastraffu.

Beth yw'r prif fathau o dechnolegau storio hydrogen sydd ar gael heddiw?

Felly, sut ydyn ni'n cadw'r nwy ysgafn hwn mewn un lle? Mae tri phrif technolegau storio hydrogen: nwy, hylif, a solet. Pob un dull storio mae ganddo ei fanteision a'i anfanteision. Y mwyaf cyffredin technoleg storio yn storio hydrogen nwyol. Mae hyn yn golygu gwasgu'r nwy i mewn tanciau storio ar bwysau uchel iawn.

Yr ail ddull yw storio hydrogen hylif. Os ydych chi'n oeri hydrogen i -253°C, mae'n troi'n hylif. Mae hyn yn caniatáu ichi storio llawer mwy o hydrogen yn yr un gofod. Fodd bynnag, mae angen llawer o egni i gadw'r oerfel hwnnw. hwn storio hylif yn cael ei ddefnyddio'n bennaf ar gyfer rocedi gofod neu gludiant arbenigol.

Y trydydd, a mwyaf dyfodolaidd, yw storio cyflwr solet. Mae hyn yn defnyddio deunyddiau storio hydrogen i amsugno'r nwy fel sbwng. Mae hyn yn ddiogel iawn, ond gall y tanciau fod yn drwm. Wrth i ni archwilio technolegau storio hydrogen, mae'n rhaid i ni gydbwyso pwysau, cost, a diogelwch. Ar gyfer defnydd diwydiannol, fel yr hyn y mae Mark yn ei brynu, hydrogen cywasgedig mewn cryf tanc hydrogen yw'r safon. Dyma'r mwyaf aeddfed technoleg storio hydrogen sydd gennym ar hyn o bryd.

Sut Mae Tanciau Storio Hydrogen Cywasgedig yn Gweithio Mewn gwirionedd?

Gadewch i ni gloddio'n ddyfnach i mewn hydrogen cywasgedig. Dychmygwch geisio ffitio sach gysgu mewn sach fach. Mae'n rhaid i chi wthio'n galed. Dyna beth rydym yn ei wneud ag ef storio hydrogen cywasgedig. Rydym yn defnyddio cywasgwyr i orfodi'r nwy i mewn i a tanc hydrogen. Nid tanciau arferol yn unig yw'r rhain; ydynt llestri pwysau wedi'i gynllunio i wrthsefyll grym enfawr.

Rydym yn mesur y pwysau hwn yn "bar." Mae teiar car safonol tua 2 bar. hydrogen cywasgedig mae tanciau'n aml yn gweithredu ar 350 bar neu hyd yn oed 700 bar! Mae hynny 700 gwaith pwysau’r atmosffer. Ar y pwysau hyn, nwy hydrogen yn dod yn ddigon trwchus i fod yn ddefnyddiol. hwn storio hydrogen pwysedd uchel caniatáu a cerbyd trydan cell tanwydd (FCEV) i yrru am gannoedd o filltiroedd.

Mae'r system storio hydrogen mewn cerbyd neu ffatri rhaid bod yn gadarn. Systemau storio hydrogen cywasgedig defnyddio falfiau a rheolyddion uwch i reoli'r llif. Pan fyddwch yn agor y falf, y hydrogen cywasgedig yn rhuthro allan, yn barod i'w ddefnyddio. Mae'n gysyniad syml, ond y beirianneg y tu ôl i'r rhain tanciau storio hydrogen pwysedd uchel yn anhygoel o fanwl gywir. Mae angen inni sicrhau bod pob tanc hydrogen yn ddiogel ac yn ddibynadwy.

Beth yw Storio Hydrogen Hylif a Pryd mae'n cael ei Ddefnyddio?

Storio hydrogen hylif yw pencampwr pwysau trwm dwysedd ynni. Trwy droi'r nwy yn hylif, rydym yn cynyddu ei ddwysedd yn sylweddol. Mae hyn yn golygu y gallwn ffitio mwy o egni i lai tanciau storio. Mae hyn yn hanfodol ar gyfer cymwysiadau lle mae gofod yn gyfyngedig ond mae angen llawer o bŵer arnoch, fel mewn awyrofod neu longau trwm.

Fodd bynnag, storio hydrogen hylif yn ddyrys. Mae angen "cryogenig" arbennig arnoch chi tanc hydrogen. Mae'r tanc hwn yn gweithredu fel uwch-thermos. Mae ganddo haenau o inswleiddio i gadw'r gwres allan. Os yw'r hydrogen yn cynhesu hyd yn oed ychydig, mae'n berwi yn ôl yn nwy ac yn ehangu. Gelwir hyn yn "berwi i ffwrdd." Mae rheoli'r berwi hwn yn her fawr yn tanciau storio hydrogen hylif.

Er gwaethaf yr heriau, storio hydrogen hylif yn hanfodol ar gyfer y byd-eang cyflenwad hydrogen. Mae'n debygol y bydd llongau sy'n cludo symiau enfawr o hydrogen ar draws cefnforoedd yn ei ddefnyddio storio hylif. Dyma'r ffordd fwyaf effeithlon o symud symiau mawr dros bellteroedd hir. Am a economi hydrogen i fynd yn fyd-eang, mae angen inni feistroli'r storio hydrogen hylif. Mae'n ategu storio nwy cywasgedig trwy drin y daith hir.

A all Deunyddiau Cyflwr Solid Chwyldroi Storio Hydrogen?

Beth os nad oedd angen pwysedd uchel neu oerfel eithafol arnom? Dyna addewid storio cyflwr solet. Yn y dull hwn, rydym yn defnyddio deunyddiau arbennig, fel hydridau metel, i storio hydrogen. Mae'r moleciwlau hydrogen bond mewn gwirionedd gyda'r atomau metel. Mae fel bod y metel yn "amsugno" yr hydrogen. hwn storio hydrid metel yn hynod o ddiogel oherwydd bod yr hydrogen wedi'i gloi i ffwrdd yn y strwythur solet.

I gael yr hydrogen allan, yn syml iawn rydych chi'n cynhesu'r deunydd. Mae hyn yn rhyddhau'r nwy. hwn dull storio hydrogen yn cynnig uchel dwysedd ynni cyfeintiol, sy'n golygu y gallwch chi bacio llawer o hydrogen i le bach heb bwysedd uchel. Storio hydrogen hydride metel yn wych ar gyfer cymwysiadau llonydd, fel pŵer wrth gefn ar gyfer adeilad.

Fodd bynnag, mae'r deunyddiau'n drwm. A tanc hydrogen llenwi â powdr metel yn pwyso llawer mwy na tanc nwy syml. Mae hyn yn gwneud storio cyflwr solet llai delfrydol ar gyfer ceir. Ond mae ymchwilwyr yn gweithio ar newydd deunyddiau ar gyfer storio hydrogen sy'n ysgafnach ac yn gyflymach i'w llenwi. Mae'r maes hwn o technolegau storio hydrogen yn gyffrous oherwydd ei fod yn datrys llawer o bryderon diogelwch sy'n gysylltiedig â phwysau uchel.

Pa Ddeunyddiau a Ddefnyddir i Adeiladu Tanciau Storio Hydrogen Pwysedd Uchel?

Os ydych chi'n mynd i storio nwy ar 700 bar, ni allwch chi ddefnyddio hen dun rhydlyd yn unig. Storio hydrogen pwysedd uchel angen deunyddiau blaengar. Mae pedwar prif fath o tanc hydrogen dyluniadau, wedi'u dosbarthu fel Math I trwy Math IV.

Mae Math I wedi'i wneud o bob dur. Mae'n drwm ond yn rhad. Dyma beth rydyn ni'n ei ddefnyddio'n aml ar gyfer deunydd ysgrifennu storio nwy mewn ffatrïoedd. Mae gan Math II leinin dur wedi'i lapio mewn gwydr ffibr. Mae ychydig yn ysgafnach. Mae gan Math III leinin alwminiwm wedi'i lapio mewn ffibr carbon. Nawr rydym yn cyrraedd tiriogaeth uwch-dechnoleg.

Y mwyaf datblygedig yw'r Math IV tanc hydrogen. Mae gan y tanc hwn leinin plastig wedi'i lapio mewn ffibr carbon. Mae'n hynod o gryf ac yn ysgafn iawn. Dyma'r tanc hydrogen a ddefnyddir yn y modern cerbydau celloedd tanwydd hydrogen. Mae'r ffibr carbon yn darparu'r cryfder i ddal y hydrogen cywasgedig, tra bod y plastig yn cadw'r nwy y tu mewn. rhain technolegau tanc yn ddrud, ond maent yn hanfodol ar gyfer y ynni hydrogen chwyldro. Fel gwneuthurwr, gwelaf y galw am y cyfansawdd hyn llestri pwysau tyfu bob blwyddyn.

Sut Ydym Ni'n Mynd i'r Afael â Diogelwch a Brithiad Hydrogen mewn Tanciau?

Diogelwch yw'r prif bryder i unrhyw un sy'n prynu nwyon diwydiannol. Mae Mark yn gwybod hyn yn dda. Un o beryglon unigryw hydrogen yw rhywbeth o'r enw embrittlement hydrogen. Mae atomau hydrogen mor fach fel y gallant liglo i mewn i waliau metel a tanc hydrogen. Unwaith y tu mewn, gallant wneud y metel yn frau ac yn dueddol o gracio. Mae cracio storio hydrogen pwysedd uchel tanc yn drychineb yn aros i ddigwydd.

Er mwyn atal embrittlement hydrogen, mae'n rhaid i ni fod yn ofalus iawn gyda'n deunyddiau. Rydym yn defnyddio aloion dur arbennig sydd gwrthsefyll embrittlement hydrogen. Mewn tanciau Math IV, mae'r leinin plastig yn gweithredu fel rhwystr, gan amddiffyn y strwythur allanol. Rydym hefyd yn rheoli llym y pwysau a thymheredd yn ystod llenwi i leihau straen ar y tanc hydrogen.

Mae'r diogelwch storio hydrogen hefyd yn cynnwys profion trwyadl. Pob system storio hydrogen yn cael profion byrstio, profion gollwng, a phrofion tân. Rydym yn trin ynni hydrogen gyda pharch. Pan gaiff ei drin yn gywir gyda'r dde technolegau storio hydrogen, mae mor ddiogel â gasoline neu nwy naturiol. Mae angen inni sicrhau storio hydrogen yn ddiogel i adeiladu ymddiriedaeth yn y farchnad.

Pa Rôl Mae Storio Ynni Hydrogen yn ei Chwarae mewn Systemau Pŵer Adnewyddadwy?

Storio ynni hydrogen yw'r darn coll o'r pos ynni adnewyddadwy. Nid yw'r haul bob amser yn tywynnu, ac nid yw'r gwynt bob amser yn chwythu. Mae angen ffordd arnom i storio’r egni hwnnw yn nes ymlaen. Mae batris yn dda ar gyfer amseroedd byr, ond storio ynni hydrogen sydd orau am gyfnodau hir.

Gallwn ddefnyddio pŵer gwynt gormodol i redeg electrolyzers, gan greu ynni hydrogen. Rydyn ni'n storio'r hydrogen hwn mewn tanciau mawr neu hyd yn oed mewn storio hydrogen o dan y ddaear ceudyllau. Yna, wythnosau neu fisoedd yn ddiweddarach, pan fydd angen pŵer arnom, rydym yn rhedeg yr hydrogen trwy a cell tanwydd neu dyrbin i wneud trydan. Mae hyn yn troi ynni hydrogen i mewn i fatri enfawr ar gyfer y grid trydan.

Mae'r cais hwn yn gwneud ynni hydrogen chwaraewr allweddol yn y trawsnewid ynni. Mae'n ein galluogi i ddefnyddio mwy ynni adnewyddadwy heb boeni am lewyg. Ar gyfer safleoedd diwydiannol, mae cael a storio ynni hydrogen system yn golygu bod gennych bŵer wrth gefn sy'n lân ac yn ddibynadwy. Mae'n lleihau defnydd o ynni o'r grid ac yn lleihau olion traed carbon.

Beth yw Dyfodol yr Economi a’r Seilwaith Hydrogen?

Mae'r dyfodol yn ddisglair i ynni hydrogen. Rydym yn gweld ymdrech fyd-eang i adeiladu'r seilwaith hydrogen. Mae hyn yn golygu mwy o biblinellau, mwy o orsafoedd ail-lenwi â thanwydd, a gwell storio a chludo hydrogen rhwydweithiau. Mae'r Adran Ynni ac mae llywodraethau ledled y byd yn buddsoddi biliynau i wneud y economi hydrogen yn realiti.

Byddwn yn gweld datblygiadau mewn technolegau storio hydrogen. Bydd tanciau'n ysgafnach ac yn rhatach. Cludwyr hydrogen organig hylifol (LOHCs) ein galluogi i gludo hydrogen fel hylif tebyg i olew ar dymheredd arferol. Trydan cell tanwydd hydrogen bydd cerbydau yn dod yn fwy cyffredin ar ein ffyrdd.

I berchnogion busnes, mae hwn yn gyfle. Mae'r galw am ynni hydrogen offer, o tanciau storio i Nwyon Arbenigedd Purdeb Uchel, Bydd skyrocket. Y rhai sy'n buddsoddi mewn ynni hydrogen nawr fydd yn arwain y farchnad. Rydym yn symud tuag at fyd lle ynni hydrogen yn pweru ein ffatrïoedd, ein tryciau, a'n cartrefi. Mae'n amser cyffrous i fod yn y busnes nwy.

Tecawe Allweddol

• Mae Ynni Hydrogen yn Gludwr Ynni: Mae'n storio ynni a gynhyrchir o ffynonellau eraill, gan weithredu fel batri glân, dwysedd uchel ar gyfer y byd.
• Tri phrif dechnoleg storio: Rydym yn storio hydrogen fel a nwy cywasgedig, a hylif cryogenig, neu mewn deunyddiau cyflwr solet.
• Mae Hydrogen Cywasgedig yn Safonol: Ar gyfer y rhan fwyaf o geisiadau cyfredol, storio hydrogen pwysedd uchel mewn tanciau ffibr carbon (Math III a IV) yw'r ateb mwyaf effeithiol.
• Mae diogelwch yn hollbwysig: Rhaid inni ddefnyddio deunyddiau sy'n gwrthsefyll embrittlement hydrogen a dilyn protocolau llym i sicrhau'r diogelwch hydrogen systemau.
• Galluogi Ynni Adnewyddadwy: Storio ynni hydrogen yn ein galluogi i storio symiau enfawr o ynni adnewyddadwy am gyfnodau hir, gan gydbwyso'r grid trydanol.
• Twf Isadeiledd: Mae'r economi hydrogen yn ehangu, gyda buddsoddiadau enfawr mewn cynhyrchu hydrogen, tanciau storio, a rhwydweithiau trafnidiaeth yn fyd-eang.