جهان به سرعت در حال تغییر است، و روشی که ما به زندگی خود قدرت می دهیم با آن تغییر می کند. به عنوان یک کارخانه دار در چین با هفت خط تولید اختصاص یافته به گازهای صنعتی، من، آلن، سال ها پیشرفت صنعت را تماشا کرده ام. ما از سوخت های سنتی فاصله می گیریم و به سمت افق پاک تری می نگریم. آن افق روشن شده است انرژی هیدروژن. این مقاله برای رهبران تجاری مانند مارک شن نوشته شده است - افرادی قاطع و آینده نگر که می خواهند نکات این تغییر را درک کنند.

چرا باید این را بخوانید؟ چون درک انرژی هیدروژن فقط نجات سیاره نیست. این در مورد کسب و کار هوشمند است. ما می خواهیم فناوری های حیاتی پشت آن را بررسی کنیم تولید هیدروژن و مخازن ذخیره سازی که آن را ممکن می کند. ما به دنیای پیچیده شیرجه خواهیم زد ذخیره انرژی و تکنولوژی ذخیره سازی که آن را ایمن نگه می دارد. از فن آوری های ذخیره سازی هیدروژن مانند هیدروژن فشرده به پیشرفته ذخیره سازی هیدروژن با فشار بالا راه حل ها، ما همه آن را پوشش خواهیم داد. ما به بررسی خواهیم کرد مخزن هیدروژن در نوری جدید، درک انواع هیدروژن سیستم هایی که آینده را تقویت می کنند سیستم انرژی. این نقشه راه شماست اقتصاد هیدروژنی.

انرژی هیدروژن چیست و چرا برای آینده حیاتی است؟

انرژی هیدروژن اغلب سوخت آینده نامیده می شود، اما در واقع یک حامل انرژی. این بدان معناست که انرژی را ذخیره می‌کند و حرکت می‌دهد، دقیقاً مانند باتری، به جای ایجاد آن از ابتدا مانند نفت یا زغال سنگ. انرژی هیدروژن تمیز است وقتی از آن در یک پیل سوختی، تنها اگزوز آب خالص است. برای جهانی که سعی در کاهش آلودگی دارد، انرژی هیدروژن یک معجزه است

اما چرا همه در مورد آن صحبت می کنند انرژی هیدروژن حالا؟ به این دلیل است که ما نیاز داریم حامل انرژی پاک که می تواند وزنه برداری انجام دهد. باتری ها برای ماشین ها عالی هستند، اما برای کامیون های بزرگ، کشتی ها و هواپیماها خیلی سنگین هستند. انرژی هیدروژن مقدار زیادی پانچ را در یک بسته سبک بسته بندی می کند. بالایی دارد چگالی انرژی بر حسب وزن این باعث می شود انرژی هیدروژن شریک ایده آل برای انرژی های تجدید پذیر منابعی مانند باد و خورشید ما می توانیم از انرژی خورشیدی اضافی برای تولید هیدروژن، ذخیره آن و سپس استفاده از آن استفاده کنیم انرژی هیدروژن وقتی خورشید نمی تابد

برای مشاغلی مانند من و شما، انرژی هیدروژن نشان دهنده یک تغییر عظیم در زنجیره تامین است. ما شاهد حرکت به سمت هستیم انرژی پایدار کجا انرژی هیدروژن نقش محوری دارد. پذیرفتن انرژی هیدروژن فقط یک روند نیست. این یک مرحله ضروری برای یک است آینده انرژی پایدار. همانطور که ما به ارزیابی هیدروژن به عنوان یک منبع جهانی، واضح است که انرژی هیدروژن اینجاست تا بماند

تولید هیدروژن چگونه به اقتصاد سبز کمک می کند؟

قبل از اینکه بتوانیم آن را ذخیره کنیم، باید آن را درست کنیم. تولید هیدروژن اولین قدم در زنجیره است. در حال حاضر بیشتر هیدروژن از گاز طبیعی ساخته می شود. این ارزان است، اما دی اکسید کربن ایجاد می کند. با این حال، صنعت به سمت مسابقه در حال حرکت است هیدروژن سبز. این است تولید هیدروژن استفاده از آب و برق از منابع تجدیدپذیر

در کارخانه من، ما درک می کنیم که کیفیت گاز مهم است. تولید هیدروژن باید خالص باشد، به خصوص برای استفاده در a پیل سوختی هیدروژنی. حتی ناخالصی های ریز می توانند a را خراب کنند پیل سوختی. به همین دلیل است تولید هیدروژن فناوری ها در حال پیشرفت تر شدن هستند. ما از الکترولیز برای تقسیم آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده می کنیم. این انرژی پاک و پایدار روش قلب آینده است اقتصاد هیدروژنی.

اما تولید هیدروژن فقط نیمی از نبرد است وقتی گاز را درست کردید، باید آن را جایی بگذارید. شما نیاز به یک سیستم ذخیره سازی. چالش اینجاست. هیدروژن سبک ترین عنصر در کیهان است. می خواهد فرار کند. اتصال کارآمد تولید هیدروژن با موثر محلول های ذخیره هیدروژن کلید ساخت کل است سیستم انرژی کار کردن بدون ذخیره سازی خوب، تولید هیدروژن هدر می رود.

انواع اصلی فناوری های ذخیره سازی هیدروژن که امروزه در دسترس هستند کدامند؟

بنابراین، چگونه این گاز سبک را در یک مکان نگه داریم؟ سه اصلی وجود دارد فن آوری های ذخیره سازی هیدروژن: گاز، مایع و جامد. هر کدام روش ذخیره سازی مزایا و معایب خود را دارد رایج ترین تکنولوژی ذخیره سازی است ذخیره سازی هیدروژن گازی. این شامل فشار دادن گاز به داخل است مخازن ذخیره سازی در فشارهای بسیار بالا

روش دوم این است ذخیره سازی هیدروژن مایع. اگر هیدروژن را تا 253- درجه سانتیگراد خنک کنید، به مایع تبدیل می شود. این به شما امکان می دهد تا مقدار زیادی هیدروژن را در همان فضا ذخیره کنید. با این حال، سرد نگه داشتن آن انرژی زیادی می خواهد. این ذخیره سازی مایع بیشتر برای موشک های فضایی یا حمل و نقل تخصصی استفاده می شود.

سومین و آینده نگرترین مورد این است ذخیره سازی حالت جامد. این استفاده می کند مواد ذخیره سازی هیدروژن برای جذب گاز مانند اسفنج این بسیار ایمن است، اما تانک ها می توانند سنگین باشند. همانطور که ما کشف می کنیم فن آوری های ذخیره سازی هیدروژن، ما باید وزن، هزینه و ایمنی را متعادل کنیم. برای مصارف صنعتی، مانند آنچه مارک می‌خرد، هیدروژن فشرده در یک قوی مخزن هیدروژن استاندارد است. بالغ ترین است فناوری ذخیره سازی هیدروژن در حال حاضر داریم

مخازن ذخیره هیدروژن فشرده در واقع چگونه کار می کنند؟

بیایید عمیق تر به آن بپردازیم هیدروژن فشرده. تصور کنید سعی می کنید یک کیسه خواب را در یک گونی کوچک قرار دهید. باید سخت فشار بیاوری. این همان کاری است که ما با آن انجام می دهیم ذخیره سازی هیدروژن فشرده. ما از کمپرسور برای فشار دادن گاز به داخل a استفاده می کنیم مخزن هیدروژن. اینها فقط تانک های معمولی نیستند. آنها هستند مخازن تحت فشار طراحی شده برای مقاومت در برابر نیروی عظیم.

این فشار را بر حسب "بار" اندازه گیری می کنیم. لاستیک استاندارد خودرو حدود 2 بار است. هیدروژن فشرده تانک ها اغلب در 350 بار یا حتی 700 بار کار می کنند! یعنی 700 برابر فشار جو. در این فشارها، گاز هیدروژن به اندازه کافی متراکم می شود که مفید باشد. این ذخیره سازی هیدروژن با فشار بالا اجازه می دهد a وسیله نقلیه الکتریکی پیل سوختی (FCEV) برای رانندگی صدها مایل.

این سیستم ذخیره سازی هیدروژن در یک وسیله نقلیه یا یک کارخانه باید مقاوم باشد. سیستم های ذخیره سازی هیدروژن فشرده از شیرها و تنظیم کننده های پیشرفته برای کنترل جریان استفاده کنید. هنگامی که دریچه را باز می کنید، هیدروژن فشرده با عجله بیرون می آید، آماده استفاده است. این یک مفهوم ساده است، اما مهندسی پشت آن است مخازن ذخیره هیدروژن با فشار بالا فوق العاده دقیق است ما باید اطمینان حاصل کنیم که هر مخزن هیدروژن ایمن و قابل اعتماد است

ذخیره سازی هیدروژن مایع چیست و چه زمانی از آن استفاده می شود؟

ذخیره سازی هیدروژن مایع قهرمان سنگین وزن چگالی انرژی است. با تبدیل گاز به مایع، چگالی آن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهیم. این بدان معناست که ما می‌توانیم انرژی بیشتری را در کوچکتر قرار دهیم مخازن ذخیره سازی. این برای برنامه هایی که در آن فضا محدود است اما به قدرت زیادی نیاز دارید، مانند هوافضا یا حمل و نقل سنگین، بسیار مهم است.

با این حال، ذخیره سازی هیدروژن مایع روی حیله و تزویر است شما به یک "برودتی" خاص نیاز دارید مخزن هیدروژن. این مخزن مانند یک سوپر قمقمه عمل می کند. دارای لایه های عایق برای جلوگیری از گرما می باشد. اگر هیدروژن حتی کمی گرم شود، دوباره به یک گاز می جوشد و منبسط می شود. به این می گویند "جوش گرفتن". مدیریت این جوش‌آف یک چالش بزرگ است مخازن ذخیره هیدروژن مایع.

با وجود چالش ها، ذخیره سازی هیدروژن مایع برای جهانیان حیاتی است تامین هیدروژن. کشتی‌هایی که مقادیر زیادی هیدروژن را در اقیانوس‌ها حمل می‌کنند احتمالاً استفاده خواهند کرد ذخیره سازی مایعات. این کارآمدترین راه برای جابجایی مقادیر زیاد در فواصل طولانی است. برای یک اقتصاد هیدروژنی برای جهانی شدن، باید بر آن تسلط داشته باشیم ذخیره سازی هیدروژن مایع. تکمیل می کند ذخیره سازی گاز فشرده با انجام سفر طولانی

آیا مواد حالت جامد می توانند ذخیره سازی هیدروژن را متحول کنند؟

اگر به فشار زیاد یا سرمای شدید نیاز نداشتیم چه می‌شد؟ این وعده است ذخیره سازی حالت جامد. در این روش از مواد خاصی مانند هیدریدهای فلزی استفاده می کنیم ذخیره هیدروژن. این مولکول های هیدروژن در واقع با اتم های فلز پیوند برقرار می کند. مانند این است که فلز هیدروژن را "خیسانده" می کند. این ذخیره سازی هیدرید فلز فوق العاده ایمن است زیرا هیدروژن در ساختار جامد قفل شده است.

برای خارج کردن هیدروژن، به سادگی مواد را گرم کنید. این باعث آزاد شدن گاز می شود. این روش ذخیره سازی هیدروژن بالا ارائه می دهد چگالی انرژی حجمی، به این معنی که می توانید مقدار زیادی هیدروژن را بدون فشار زیاد در یک فضای کوچک بسته بندی کنید. ذخیره سازی هیدروژن هیدرید فلز برای کاربردهای ثابت، مانند برق پشتیبان برای یک ساختمان، عالی است.

با این حال، مواد سنگین هستند. الف مخزن هیدروژن پر از پودر فلز وزن بسیار بیشتری نسبت به یک مخزن گاز ساده دارد. این باعث می شود ذخیره سازی حالت جامد کمتر ایده آل برای ماشین. اما محققان در حال کار بر روی موارد جدید هستند مواد برای ذخیره سازی هیدروژن که سبک تر و سریعتر پر می شوند. این منطقه از فن آوری های ذخیره سازی هیدروژن هیجان انگیز است زیرا بسیاری از نگرانی های ایمنی مرتبط با فشار بالا را حل می کند.

چه موادی برای ساخت مخازن ذخیره هیدروژن با فشار بالا استفاده می شود؟

اگر قرار است بنزین را در 700 بار ذخیره کنید، نمی توانید فقط از یک قوطی زنگ زده قدیمی استفاده کنید. ذخیره سازی هیدروژن با فشار بالا به مواد پیشرفته نیاز دارد چهار نوع اصلی وجود دارد مخزن هیدروژن طرح هایی که از نوع I تا نوع IV طبقه بندی می شوند.

نوع I از تمام فولاد ساخته شده است. سنگین است اما ارزان است. این همان چیزی است که ما اغلب برای ثابت استفاده می کنیم ذخیره سازی گاز در کارخانه ها نوع II دارای یک آستر فولادی پیچیده شده در فایبرگلاس است. کمی سبک تر است. نوع III دارای روکش آلومینیومی پیچیده شده در فیبر کربن است. اکنون ما در حال ورود به قلمرو فناوری پیشرفته هستیم.

پیشرفته ترین نوع IV است مخزن هیدروژن. این مخزن دارای روکش پلاستیکی پیچیده شده در فیبر کربن است. بسیار قوی و بسیار سبک است. این است مخزن هیدروژن در مدرن استفاده می شود خودروهای پیل سوختی هیدروژنی. فیبر کربن استحکام نگه داشتن آن را فراهم می کند هیدروژن فشرده، در حالی که پلاستیک گاز را در داخل نگه می دارد. اینها فن آوری های تانک گران هستند، اما برای آن ضروری هستند انرژی هیدروژن انقلاب من به عنوان یک تولید کننده، تقاضا برای این کامپوزیت ها را می بینم مخازن تحت فشار هر سال در حال رشد است.

چگونه به ایمنی و شکنندگی هیدروژن در مخازن بپردازیم؟

ایمنی اولین نگرانی برای هر کسی است که گازهای صنعتی را خریداری می کند. مارک این را خوب می داند. یکی از خطرات منحصر به فرد هیدروژن چیزی است به نام تردی هیدروژنی. اتم های هیدروژن آنقدر کوچک هستند که می توانند در دیواره های فلزی a تکان بخورند مخزن هیدروژن. پس از داخل شدن، می توانند فلز را شکننده و مستعد ترک کنند. یک ترک خورده ذخیره سازی هیدروژن با فشار بالا تانک فاجعه ای است که در انتظار وقوع است.

برای جلوگیری از تردی هیدروژنی، ما باید بسیار مراقب مواد خود باشیم. ما از آلیاژهای فولادی مخصوص استفاده می کنیم که هستند مقاوم در برابر شکنندگی هیدروژن. در مخازن نوع IV، پوشش پلاستیکی به عنوان یک مانع عمل می کند و از ساختار بیرونی محافظت می کند. ما همچنین به شدت کنترل می کنیم فشار و دما در حین پر کردن برای به حداقل رساندن استرس روی مخزن هیدروژن.

این ایمنی ذخیره سازی هیدروژن همچنین شامل آزمایش های دقیق است. هر سیستم ذخیره سازی هیدروژن تحت آزمایش انفجار، آزمایش سقوط و آزمایش آتش قرار می گیرد. درمان می کنیم انرژی هیدروژن با احترام وقتی به درستی با سمت راست رفتار شود فن آوری های ذخیره سازی هیدروژن، به اندازه بنزین یا گاز طبیعی ایمن است. ما باید اطمینان حاصل کنیم ذخیره سازی ایمن هیدروژن برای ایجاد اعتماد در بازار

ذخیره انرژی هیدروژن چه نقشی در سیستم های برق تجدید پذیر دارد؟

ذخیره انرژی هیدروژن قطعه گمشده پازل انرژی های تجدیدپذیر است. خورشید همیشه نمی تابد و باد همیشه نمی وزد. ما به راهی برای ذخیره این انرژی برای بعد نیاز داریم. باتری ها برای زمان های کوتاه خوب هستند، اما ذخیره انرژی هیدروژن برای مدت طولانی بهترین است

ما می توانیم از نیروی باد اضافی برای راه اندازی الکترولیزها استفاده کنیم و ایجاد کنیم انرژی هیدروژن. ما این هیدروژن را در مخازن بزرگ یا حتی در آن ذخیره می کنیم ذخیره سازی هیدروژن زیرزمینی غارها سپس، هفته ها یا ماه ها بعد، زمانی که به انرژی نیاز داریم، هیدروژن را از طریق a عبور می دهیم پیل سوختی یا توربین برای تولید برق. این تبدیل می شود انرژی هیدروژن تبدیل به یک باتری عظیم برای شبکه برق.

این نرم افزار می سازد انرژی هیدروژن یک بازیکن کلیدی در انتقال انرژی. به ما امکان می دهد بیشتر استفاده کنیم انرژی های تجدید پذیر بدون نگرانی از خاموشی برای سایت های صنعتی، داشتن یک ذخیره انرژی هیدروژن سیستم به این معنی است که شما دارای قدرت پشتیبان تمیز و قابل اعتماد هستید. کاهش می دهد مصرف انرژی از شبکه و کاهش ردپای کربن.

آینده اقتصاد هیدروژنی و زیرساخت چیست؟

آینده روشن است برای انرژی هیدروژن. ما شاهد یک فشار جهانی برای ساختن هستیم زیرساخت هیدروژنی. این به معنای خطوط لوله بیشتر، ایستگاه های سوخت گیری بیشتر و بهتر است ذخیره سازی و حمل و نقل هیدروژن شبکه ها را وزارت نیرو و دولت ها در سراسر جهان میلیاردها دلار برای ساختن آن سرمایه گذاری می کنند اقتصاد هیدروژنی یک واقعیت

شاهد پیشرفت هایی در آن خواهیم بود فن آوری های ذخیره سازی هیدروژن. تانک ها سبک تر و ارزان تر می شوند. حامل های هیدروژن آلی مایع (LOHCs) ممکن است به ما امکان انتقال هیدروژن را به عنوان مایعی شبیه روغن در دمای معمولی بدهد. الکتریکی پیل سوختی هیدروژنی وسایل نقلیه در جاده های ما رایج تر خواهند شد.

برای صاحبان مشاغل، این یک فرصت است. تقاضا برای انرژی هیدروژن تجهیزات، از مخازن ذخیره سازی به گازهای تخصصی با خلوص بالا، سر به فلک می کشد. کسانی که در آن سرمایه گذاری می کنند انرژی هیدروژن اکنون بازار را رهبری خواهد کرد. ما در حال حرکت به سمت جهانی هستیم که در آن انرژی هیدروژن کارخانه ها، کامیون ها و خانه های ما را نیرو می دهد. زمان هیجان انگیزی برای حضور در تجارت گاز است.

خوراکی های کلیدی

• انرژی هیدروژن یک حامل انرژی است: انرژی تولید شده از منابع دیگر را ذخیره می کند و مانند یک باتری تمیز و با چگالی بالا برای جهان عمل می کند.
• سه فناوری ذخیره سازی اصلی: ما هیدروژن را به عنوان یک ذخیره می کنیم گاز فشرده، یک مایع برودتی، یا در مواد حالت جامد.
• هیدروژن فشرده استاندارد است: برای اکثر برنامه های فعلی، ذخیره سازی هیدروژن با فشار بالا در مخازن فیبر کربن (نوع III و IV) موثرترین راه حل است.
• ایمنی در درجه اول اهمیت قرار دارد: ما باید از مواد مقاوم در برابر استفاده کنیم تردی هیدروژنی و برای اطمینان از پروتکل های سختگیرانه پیروی کنید ایمنی هیدروژن سیستم ها
• فعال کردن انرژی های تجدید پذیر: ذخیره انرژی هیدروژن به ما این امکان را می دهد تا مقادیر زیادی انرژی تجدیدپذیر را برای دوره های طولانی ذخیره کنیم و شبکه برق را متعادل کند.
• رشد زیرساخت: این اقتصاد هیدروژنی با سرمایه گذاری های هنگفت در حال گسترش است تولید هیدروژن, مخازن ذخیره سازیو شبکه های حمل و نقل در سطح جهانی.