העולם משתנה במהירות, והדרך בה אנו מחזקים את חיינו משתנה יחד איתו. כבעל מפעל בסין עם שבעה קווי ייצור המוקדשים לגזים תעשייתיים, אני, אלן, ראיתי את התעשייה מתפתחת במשך שנים. אנחנו מתרחקים מדלקים מסורתיים ומסתכלים לעבר אופק נקי יותר. האופק הזה מואר על ידי אנרגיית מימן. מאמר זה נכתב עבור מנהיגים עסקיים כמו מארק שן - אנשים החלטיים, בעלי חשיבה קדימה, שרוצים להבין את האומים והברגים של המשמרת הזו.

למה כדאי לך לקרוא את זה? כי הבנה אנרגיית מימן זה לא רק על הצלת כדור הארץ; מדובר בעסק חכם. אנחנו הולכים לחקור את הטכנולוגיות הקריטיות מאחורי ייצור מימן ואת מיכלי אחסון שמאפשרים את זה. נצלול לעולם המורכב של אחסון אנרגיה ואת טכנולוגיית אחסון זה שומר את זה בטוח. מ טכנולוגיות אחסון מימן כְּמוֹ מימן דחוס למתקדמים אחסון מימן בלחץ גבוה פתרונות, אנחנו נכסה את הכל. נסתכל על מיכל מימן באור חדש, להבין את סוגי מימן מערכות שיניעו את העתיד מערכת אנרגיה. זו מפת הדרכים שלך ל- משק מימן.

מהי אנרגיית מימן ומדוע היא קריטית לעתיד?

אנרגיית מימן מכונה לעתים קרובות הדלק של העתיד, אבל הוא למעשה נושא אנרגיה. זה אומר שהוא אוגר ומניע אנרגיה, בדומה לסוללה, במקום ליצור אותה מאפס כמו נפט או פחם. אנרגיית מימן נקי. כאשר אתה משתמש בו ב תא דלק, הפליטה היחידה היא מים טהורים. עבור עולם שמנסה להפחית את הזיהום, אנרגיית מימן הוא נס.

אבל למה כולם מדברים אנרגיית מימן עכשיו? זה בגלל שאנחנו צריכים א נושא אנרגיה נקייה שיכול לעשות משימות כבדות. סוללות נהדרות עבור מכוניות, אבל עבור משאיות גדולות, ספינות ומטוסים, הן כבדות מדי. אנרגיית מימן אורז הרבה פאנץ' באריזה קלה. יש לו גבוה צפיפות אנרגיה לפי משקל. זה עושה אנרגיית מימן השותף המושלם עבור אנרגיה מתחדשת מקורות כמו רוח ושמש. אנחנו יכולים להשתמש באנרגיה סולארית נוספת כדי לייצר מימן, לאחסן אותו ואז להשתמש בזה אנרגיית מימן כשהשמש לא זורחת.

לעסקים כמו שלי ושלך, אנרגיית מימן מייצג שינוי מסיבי בשרשרת האספקה. אנחנו רואים מהלך לקראת אנרגיה בת קיימא איפה אנרגיית מימן ממלא תפקיד מרכזי. מאמצת אנרגיית מימן זה לא רק טרנד; זה צעד הכרחי עבור א עתיד אנרגיה בת קיימא. כשאנחנו מסתכלים על הערכת מימן כמשאב עולמי, ברור ש אנרגיית מימן כאן כדי להישאר.

כיצד פועלת הפקת מימן כדי לתדלק את הכלכלה הירוקה?

לפני שנוכל לאחסן אותו, עלינו להכין אותו. ייצור מימן הוא השלב הראשון בשרשרת. כיום, רוב המימן עשוי מגז טבעי. זה זול, אבל זה יוצר פחמן דו חמצני. עם זאת, הענף דוהר לעבר מימן ירוק. זהו ייצור מימן שימוש במים וחשמל ממקורות מתחדשים.

במפעל שלי אנחנו מבינים שאיכות הגז חשובה. ייצור מימן חייב להיות טהור, במיוחד לשימוש ב- תא דלק מימן. אפילו זיהומים זעירים יכולים להרוס א תא דלק. זו הסיבה ייצור מימן הטכנולוגיות הופכות מתקדמות יותר. אנו משתמשים באלקטרוליזרים כדי לפצל מים לחמצן ומימן. זה אנרגיה נקייה ובת קיימא השיטה היא לב העתיד משק מימן.

אבל ייצור מימן זה רק חצי מהקרב. ברגע שאתה עושה את הגז, אתה צריך לשים אותו איפשהו. אתה צריך א מערכת אחסון. כאן טמון האתגר. מימן הוא היסוד הקל ביותר ביקום. זה רוצה לברוח. חיבור יעיל ייצור מימן עם יעיל פתרונות אחסון מימן הוא המפתח ליצירת השלם מערכת אנרגיה עבודה. ללא אחסון טוב, ייצור מימן מבוזבז.

מהם הסוגים העיקריים של טכנולוגיות אחסון מימן הקיימות כיום?

אז איך נשמור על הגז הקל הזה במקום אחד? יש שלושה עיקריים טכנולוגיות אחסון מימן: גז, נוזל ומוצק. כל אחד שיטת אחסון יש את היתרונות והחסרונות שלו. הנפוץ ביותר טכנולוגיית אחסון הוא אחסון מימן גזי. זה כרוך בסחיטת הגז פנימה מיכלי אחסון בלחצים גבוהים מאוד.

השיטה השנייה היא אחסון מימן נוזלי. אם מקררים מימן עד ל-253 מעלות צלזיוס, הוא הופך לנוזל. זה מאפשר לך לאחסן הרבה יותר מימן באותו חלל. עם זאת, שמירה על הקור הזה דורשת הרבה אנרגיה. זה אחסון של נוזל משמש בעיקר עבור רקטות חלל או הובלה מיוחדת.

השלישי, והעתידני ביותר, הוא אחסון במצב מוצק. זה משתמש חומרים לאחסון מימן לספוג את הגז כמו ספוג. זה מאוד בטוח, אבל הטנקים יכולים להיות כבדים. בזמן שאנחנו חוקרים טכנולוגיות אחסון מימן, עלינו לאזן משקל, עלות ובטיחות. לשימוש תעשייתי, כמו מה שמארק קונה, מימן דחוס בחזקה מיכל מימן הוא הסטנדרט. זה הכי בוגר טכנולוגיית אחסון מימן יש לנו כרגע.

כיצד פועלים למעשה מיכלי אחסון מימן דחוס?

בואו נחפור לעומק מימן דחוס. דמיינו שאתם מנסים להכניס שק שינה לשק זעיר. אתה צריך לדחוף חזק. זה מה שאנחנו עושים איתו אחסון מימן דחוס. אנו משתמשים במדחסים כדי לאלץ את הגז לתוך א מיכל מימן. אלה לא רק טנקים רגילים; הם מכלי לחץ נועד לעמוד בכוח עצום.

אנו מודדים את הלחץ הזה ב"בר". צמיג רגיל לרכב הוא כ-2 בר. מימן דחוס טנקים פועלים לעתים קרובות ב-350 בר או אפילו 700 בר! כלומר פי 700 מהלחץ של האטמוספירה. בלחצים האלה, גז מימן הופך צפוף מספיק כדי להיות שימושי. זה אחסון מימן בלחץ גבוה מאפשר א רכב חשמלי עם תאי דלק (FCEV) לנסוע מאות קילומטרים.

ה מערכת אחסון מימן ברכב או במפעל חייב להיות חזק. מערכות אחסון מימן דחוס השתמש בשסתומים ובווסתים מתקדמים כדי לשלוט בזרימה. כאשר אתה פותח את השסתום, ה מימן דחוס ממהר החוצה, מוכן לשימוש. זה רעיון פשוט, אבל ההנדסה מאחורי אלה מיכלי אחסון מימן בלחץ גבוה מדויק להפליא. אנחנו צריכים להבטיח שכל מיכל מימן בטוח ואמין.

מהו אחסון מימן נוזלי ומתי משתמשים בו?

אחסון מימן נוזלי הוא אלוף המשקל הכבד של צפיפות האנרגיה. על ידי הפיכת הגז לנוזל, אנו מגדילים את צפיפותו באופן משמעותי. זה אומר שאנחנו יכולים להכניס יותר אנרגיה לקטנים יותר מיכלי אחסון. זה חיוני עבור יישומים שבהם המקום מוגבל אבל אתה צריך הרבה כוח, כמו תעופה וחלל או משלוח כבד.

עם זאת, אחסון מימן נוזלי מסובך. אתה צריך "קריוגני" מיוחד מיכל מימן. הטנק הזה פועל כמו תרמוס-על. יש לו שכבות של בידוד כדי לשמור על החום. אם המימן מתחמם אפילו מעט, הוא רותח בחזרה לגז ומתרחב. זה נקרא "רתיחה". ניהול הרתיחה הזו הוא אתגר גדול ב מיכלי אחסון מימן נוזלי.

למרות האתגרים, אחסון מימן נוזלי חיוני לגלובלי אספקת מימן. ספינות הנושאות כמויות אדירות של מימן על פני האוקיינוסים ישתמשו ככל הנראה אחסון נוזלים. זוהי הדרך היעילה ביותר להעביר כמויות גדולות למרחקים ארוכים. עבור א משק מימן כדי להיות גלובלי, אנחנו צריכים לשלוט ב אחסון מימן נוזלי. זה משלים אחסון גז דחוס על ידי טיפול במסע ארוך הטווח.

האם חומרים במצב מוצק יכולים לחולל מהפכה באחסון המימן?

מה אם לא היינו צריכים לחץ גבוה או קור קיצוני? זו ההבטחה של אחסון במצב מוצק. בשיטה זו, אנו משתמשים בחומרים מיוחדים, כמו הידרידי מתכת, כדי לאחסן מימן. ה מולקולות מימן למעשה קשר עם אטומי המתכת. זה כאילו המתכת "סופגת" את המימן. זה אחסון מתכת הידריד בטוח להפליא מכיוון שהמימן נעול במבנה המוצק.

כדי להוציא את המימן, אתה פשוט מחמם את החומר. זה משחרר את הגז. זה שיטת אחסון מימן מציע גבוה צפיפות אנרגיה נפחית, כלומר אתה יכול לארוז הרבה מימן לחלל קטן ללא לחץ גבוה. אחסון מימן מתכת הידריד נהדר עבור יישומים נייחים, כמו כוח גיבוי לבניין.

עם זאת, החומרים כבדים. א מיכל מימן מלא באבקת מתכת שוקל הרבה יותר ממיכל גז פשוט. זה עושה אחסון במצב מוצק פחות אידיאלי למכוניות. אבל החוקרים עובדים על חדש חומרים לאחסון מימן שהם קלים ומהירים יותר למילוי. האזור הזה של טכנולוגיות אחסון מימן הוא מרגש מכיוון שהוא פותר חששות בטיחות רבים הקשורים ללחץ גבוה.

באילו חומרים משתמשים לבניית מיכלי אחסון מימן בלחץ גבוה?

אם אתה הולך לאחסן גז ב-700 בר, אתה לא יכול פשוט להשתמש בפח ישן וחלוד. אחסון מימן בלחץ גבוה דורש חומרים חדישים. ישנם ארבעה סוגים עיקריים של מיכל מימן עיצובים, המסווגים כסוג I עד סוג IV.

סוג I עשוי מכל פלדה. זה כבד אבל זול. זה מה שאנחנו משתמשים לעתים קרובות עבור נייחים אחסון גז במפעלים. לסוג II יש תוחם פלדה עטוף בפיברגלס. זה קצת יותר קל. לסוג III יש תוחם אלומיניום עטוף בסיבי פחמן. עכשיו אנחנו נכנסים לטריטוריה של היי-טק.

המתקדם ביותר הוא Type IV מיכל מימן. למיכל הזה יש תוחם פלסטיק עטוף בסיבי פחמן. הוא חזק במיוחד ומאוד קל. זהו ה מיכל מימן בשימוש מודרני רכבי תאי דלק מימן. סיבי הפחמן מספקים את הכוח להחזיק את מימן דחוס, בעוד הפלסטיק שומר את הגז בפנים. אלה טכנולוגיות טנקים הם יקרים, אבל הם חיוניים עבור אנרגיית מימן מהפכה. כיצרן, אני רואה את הביקוש לרכיבים אלה מכלי לחץ גדל מדי שנה.

כיצד אנו מטפלים בבטיחות ובשיבוש מימן במיכלים?

בטיחות היא הדאגה מספר אחת לכל מי שקונה גזים תעשייתיים. מארק יודע זאת היטב. אחת הסכנות הייחודיות של מימן היא משהו שנקרא שבירות מימן. אטומי מימן כל כך קטנים שהם יכולים להתנועע לתוך קירות המתכת של א מיכל מימן. ברגע שהם נכנסים, הם יכולים להפוך את המתכת לשבירה ונוטה להיסדק. א סדוק אחסון מימן בלחץ גבוה טנק הוא אסון שמחכה לקרות.

כדי למנוע שבירות מימן, עלינו להיות זהירים מאוד עם החומרים שלנו. אנו משתמשים בסגסוגות פלדה מיוחדות שכן עמיד בפני שבירות מימן. במיכלים מסוג IV, אנית הפלסטיק פועלת כמחסום, המגן על המבנה החיצוני. אנחנו גם שולטים בקפדנות על לחץ וטמפרטורה במהלך המילוי כדי למזער את הלחץ על מיכל מימן.

ה בטיחות אחסון מימן כרוך גם בבדיקות קפדניות. כל מערכת אחסון מימן עובר בדיקות התפרצות, בדיקות נפילה ובדיקות אש. אנחנו מטפלים אנרגיית מימן בכבוד. כשמטפלים נכון עם הימין טכנולוגיות אחסון מימן, זה בטוח כמו בנזין או גז טבעי. אנחנו צריכים להבטיח אחסון בטוח של מימן לבנות אמון בשוק.

איזה תפקיד משחק אחסון אנרגיה מימן במערכות חשמל מתחדשות?

אחסון אנרגיית מימן הוא החלק החסר בפאזל האנרגיה המתחדשת. השמש לא תמיד זורחת, והרוח לא תמיד נושבת. אנחנו צריכים דרך לאגור את האנרגיה הזו למועד מאוחר יותר. סוללות טובות לזמנים קצרים, אבל אחסון אנרגיית מימן הוא הטוב ביותר לתקופות ארוכות.

אנחנו יכולים להשתמש בכוח רוח עודף כדי להפעיל אלקטרוליזרים, ליצור אנרגיית מימן. אנו מאחסנים את המימן הזה במיכלים גדולים או אפילו בתוך אחסון מימן תת קרקעי מערות. ואז, שבועות או חודשים לאחר מכן, כאשר אנו זקוקים לכוח, אנו מעבירים את המימן דרך א תא דלק או טורבינה לייצור חשמל. זה מסתובב אנרגיית מימן לתוך סוללה מסיבית עבור רשת החשמל.

יישום זה עושה אנרגיית מימן שחקן מפתח ב מעבר אנרגיה. זה מאפשר לנו להשתמש יותר אנרגיה מתחדשת בלי לדאוג להפסקות. לאתרי תעשייה, שיש א אחסון אנרגיית מימן מערכת פירושה שיש לך כוח גיבוי נקי ואמין. זה מפחית צריכת אנרגיה מהרשת ומוריד טביעות פחמן.

מהו העתיד של כלכלת המימן והתשתית?

העתיד מזהיר עבור אנרגיית מימן. אנו רואים דחיפה עולמית לבנות את תשתית מימן. המשמעות היא יותר צינורות, יותר תחנות תדלוק וטובות יותר אחסון והובלה של מימן רשתות. ה משרד האנרגיה וממשלות ברחבי העולם משקיעות מיליארדים כדי לעשות את משק מימן מציאות.

נראה התקדמות ב טכנולוגיות אחסון מימן. הטנקים יהיו קלים יותר וזולים יותר. נשאי מימן אורגני נוזלי (LOHCs) עשויים לאפשר לנו להעביר מימן כנוזל דמוי שמן בטמפרטורות רגילות. תא דלק מימן חשמלי כלי רכב יהפכו נפוצים יותר בכבישים שלנו.

לבעלי עסקים זו הזדמנות. הדרישה ל אנרגיית מימן ציוד, מ מיכלי אחסון אֶל גזים מיוחדים בטוהר גבוה, ירקיעו שחקים. אלה שמשקיעים אנרגיית מימן עכשיו יוביל את השוק. אנחנו מתקדמים לעבר עולם שבו אנרגיית מימן מפעיל את המפעלים שלנו, את המשאיות שלנו ואת הבתים שלנו. זה זמן מרגש להיות בעסקי הגז.

טייק אווי מפתח

• אנרגיית מימן היא נושאת אנרגיה: הוא אוגר אנרגיה המופקת ממקורות אחרים, פועל כמו סוללה נקייה בצפיפות גבוהה עבור העולם.
• שלוש טכנולוגיות אחסון עיקריות: אנו מאחסנים מימן בתור א גז דחוס, א נוזל קריוגני, או ב חומרים במצב מוצק.
• מימן דחוס הוא סטנדרטי: עבור רוב היישומים העדכניים, אחסון מימן בלחץ גבוה במיכלי סיבי פחמן (סוג III ו-IV) הוא הפתרון היעיל ביותר.
• הבטיחות היא מעל הכל: עלינו להשתמש בחומרים עמידים בפני שבירות מימן ופעל לפי פרוטוקולים קפדניים כדי להבטיח את בטיחות המימן מערכות.
• הפעלת חומרים מתחדשים: אחסון אנרגיית מימן מאפשר לנו לאחסן כמויות אדירות של חשמל מתחדש לתקופות ארוכות, תוך איזון רשת החשמל.
• גידול תשתיות: ה משק מימן מתרחבת, עם השקעות מסיביות ב ייצור מימן, מיכלי אחסון, ורשתות תחבורה ברחבי העולם.