Lumea se schimbă rapid și modul în care ne alimentăm viețile se schimbă odată cu ea. Ca proprietar de fabrică în China, cu șapte linii de producție dedicate gazelor industriale, eu, Allen, am urmărit de ani de zile cum evoluează industria. Ne îndepărtăm de combustibilii tradiționali și privim către un orizont mai curat. Acest orizont este luminat de energia hidrogenului. Acest articol este scris pentru lideri de afaceri precum Mark Shen - oameni hotărâți, cu gândire de viitor, care doresc să înțeleagă elementele de bază ale acestei schimbări.

De ce ar trebui să citești asta? Pentru ca intelegere energia hidrogenului nu este doar despre salvarea planetei; este vorba despre afaceri inteligente. Vom explora tehnologiile critice din spate producerea de hidrogen iar cel rezervoare de stocare care o fac posibilă. Ne vom scufunda în lumea complexă a stocarea energiei iar cel tehnologie de stocare care o ține în siguranță. De la tehnologii de stocare a hidrogenului ca hidrogen comprimat la avansat stocarea hidrogenului la presiune înaltă soluții, vom acoperi totul. Ne vom uita la rezervor de hidrogen într-o lumină nouă, înțelegerea tipuri de hidrogen sisteme care vor alimenta viitorul sistem energetic. Aceasta este foaia ta de parcurs către economie de hidrogen.

Ce este energia cu hidrogen și de ce este critică pentru viitor?

Energia hidrogenului este adesea numit combustibilul viitorului, dar este de fapt un purtător de energie. Aceasta înseamnă că stochează și mișcă energia, la fel ca o baterie, mai degrabă decât să o creeze de la zero, cum ar fi petrolul sau cărbunele. Energia hidrogenului este curat. Când îl folosiți într-un celula de combustibil, singura evacuare este apa pura. Pentru o lume care încearcă să reducă poluarea, energia hidrogenului este un miracol.

Dar despre ce vorbește toată lumea energia hidrogenului acum? Este pentru că avem nevoie de o purtător de energie curată care poate face greutăți. Bateriile sunt grozave pentru mașini, dar pentru camioane mari, nave și avioane, sunt prea grele. Energia hidrogenului are o mulțime de pumn într-un pachet ușor. Are mare densități de energie în greutate. Acest lucru face energia hidrogenului partenerul perfect pentru energie regenerabilă surse precum vântul și solarul. Putem folosi energie solară suplimentară pentru a produce hidrogen, a-l stoca și apoi a-l folosi energia hidrogenului când soarele nu strălucește.

Pentru afaceri precum a mea și a dumneavoastră, energia hidrogenului reprezintă o schimbare masivă în lanțul de aprovizionare. Vedem o mișcare spre energie durabilă unde energia hidrogenului joacă un rol central. Adoptarea energia hidrogenului nu este doar o tendință; este un pas necesar pentru a viitor energetic durabil. Pe măsură ce ne uităm la evaluarea hidrogenului ca resursă globală, este clar că energia hidrogenului este aici pentru a rămâne.

Cum funcționează producția de hidrogen pentru a alimenta economia verde?

Înainte de a-l putea stoca, trebuie să îl facem. Producția de hidrogen este primul pas în lanț. În prezent, cea mai mare parte a hidrogenului este produs din gaze naturale. Acesta este ieftin, dar creează dioxid de carbon. Cu toate acestea, industria se îndreaptă spre hidrogen verde. Aceasta este generare de hidrogen utilizarea apei și a energiei electrice din surse regenerabile.

În fabrica mea, înțelegem că calitatea gazului contează. Producția de hidrogen trebuie să fie pur, mai ales pentru utilizare într-un pila de combustibil cu hidrogen. Chiar și impuritățile minuscule pot ruina a celula de combustibil. De aceea producerea de hidrogen tehnologiile sunt din ce în ce mai avansate. Folosim electrolizoare pentru a împărți apa în oxigen și hidrogen. Aceasta energie curată și durabilă metoda este inima viitorului economie de hidrogen.

Dar producerea de hidrogen este doar jumătate din bătălie. Odată ce faci gazul, trebuie să-l pui undeva. Ai nevoie de un sistem de stocare. Aici se află provocarea. Hidrogenul este cel mai ușor element din univers. Vrea să scape. Conectare eficientă producerea de hidrogen cu eficientă soluții de stocare a hidrogenului este cheia formării întregului sistem energetic munca. Fără depozitare bună, producerea de hidrogen este risipită.

Care sunt principalele tipuri de tehnologii de stocare a hidrogenului disponibile astăzi?

Deci, cum păstrăm acest gaz ușor într-un singur loc? Sunt trei principale tehnologii de stocare a hidrogenului: gaz, lichid și solid. Fiecare metoda de depozitare are argumentele sale pro și contra. Cel mai comun tehnologie de stocare este stocarea hidrogenului gazos. Aceasta implică stoarcerea gazului în rezervoare de stocare la presiuni foarte mari.

A doua metodă este stocarea hidrogenului lichid. Dacă răciți hidrogenul până la -253°C, acesta se transformă într-un lichid. Acest lucru vă permite să stocați mult mai mult hidrogen în același spațiu. Cu toate acestea, păstrarea la rece necesită multă energie. Aceasta depozitarea lichidului este folosit mai ales pentru rachete spațiale sau transport specializat.

Al treilea, și cel mai futurist, este stocare în stare solidă. Aceasta foloseste materiale de stocare a hidrogenului pentru a absorbi gazul ca un burete. Acest lucru este foarte sigur, dar rezervoarele pot fi grele. Pe măsură ce explorăm tehnologii de stocare a hidrogenului, trebuie să echilibrăm greutatea, costul și siguranța. Pentru uz industrial, cum ar fi ceea ce cumpără Mark, hidrogen comprimat într-un puternic rezervor de hidrogen este standardul. Este cel mai matur tehnologie de stocare a hidrogenului avem chiar acum.

Cum funcționează de fapt rezervoarele de hidrogen comprimat?

Să cercetăm mai adânc hidrogen comprimat. Imaginați-vă că încercați să puneți un sac de dormit într-un sac minuscul. Trebuie să împingi tare. Cu asta facem stocarea hidrogenului comprimat. Folosim compresoare pentru a forța gazul în a rezervor de hidrogen. Acestea nu sunt doar rezervoare normale; ei sunt vase sub presiune concepute pentru a rezista la o forță enormă.

Măsurăm această presiune în „bar”. O anvelopă standard de mașină are aproximativ 2 bari. Hidrogen comprimat rezervoarele funcționează adesea la 350 bar sau chiar 700 bar! Adică de 700 de ori presiunea atmosferei. La aceste presiuni, hidrogen gazos devine suficient de dens pentru a fi folositor. Aceasta stocarea hidrogenului la presiune înaltă permite a vehicul electric cu pile de combustibil (FCEV) să conducă sute de mile.

The sistem de stocare a hidrogenului într-un vehicul sau într-o fabrică trebuie să fie robuste. Sisteme de stocare a hidrogenului comprimat utilizați supape și regulatoare avansate pentru a controla debitul. Când deschideți supapa, hidrogen comprimat iese repede afară, gata de utilizare. Este un concept simplu, dar ingineria din spatele acestora rezervoare de stocare a hidrogenului de înaltă presiune este incredibil de precis. Trebuie să ne asigurăm că fiecare rezervor de hidrogen este sigur și de încredere.

Ce este stocarea hidrogenului lichid și când este utilizat?

Depozitarea hidrogenului lichid este campionul la categoria grea a densității energetice. Transformând gazul într-un lichid, îi creștem semnificativ densitatea. Aceasta înseamnă că putem încadra mai multă energie în mai mici rezervoare de stocare. Acest lucru este crucial pentru aplicațiile în care spațiul este limitat, dar aveți nevoie de multă putere, cum ar fi în industria aerospațială sau transportul greu.

Cu toate acestea, stocarea hidrogenului lichid este complicat. Ai nevoie de un „criogenic” special rezervor de hidrogen. Acest rezervor acționează ca un super-termos. Are straturi de izolație pentru a menține căldura. Dacă hidrogenul se încălzește chiar și puțin, fierbe din nou într-un gaz și se dilată. Aceasta se numește „boil-off”. Gestionarea acestui boil-off este o provocare majoră în rezervoare de stocare a hidrogenului lichid.

În ciuda provocărilor, stocarea hidrogenului lichid este vitală pentru global alimentare cu hidrogen. Navele care transportă cantități masive de hidrogen peste oceane vor folosi probabil depozitarea lichidelor. Este cel mai eficient mod de a muta cantități mari pe distanțe lungi. Pentru a economie de hidrogen pentru a merge la nivel global, trebuie să stăpânim stocarea hidrogenului lichid. Se completează stocarea gazului comprimat prin gestionarea călătoriei pe distanțe lungi.

Pot materialele în stare solidă să revoluționeze stocarea hidrogenului?

Dacă nu am avea nevoie de presiune mare sau de frig extrem? Aceasta este promisiunea stocare în stare solidă. În această metodă, folosim materiale speciale, cum ar fi hidruri metalice, pentru depozitează hidrogen. The molecule de hidrogen se leagă de fapt cu atomii de metal. Este ca și cum metalul „absorbe” hidrogenul. Aceasta depozitare hidruri metalice este incredibil de sigur deoarece hidrogenul este blocat în structura solidă.

Pentru a scoate hidrogenul, pur și simplu încălziți materialul. Aceasta eliberează gazul. Aceasta metoda de stocare a hidrogenului oferă mare densitatea energiei volumetrice, ceea ce înseamnă că puteți împacheta o mulțime de hidrogen într-un spațiu mic, fără presiune mare. Depozitarea hidrogenului hidrură metalică este excelent pentru aplicații staționare, cum ar fi alimentarea de rezervă pentru o clădire.

Cu toate acestea, materialele sunt grele. A rezervor de hidrogen plin cu pulbere metalică cântărește mult mai mult decât un simplu rezervor de gaz. Acest lucru face stocare în stare solidă mai puțin ideal pentru mașini. Dar cercetătorii lucrează la noi materiale pentru stocarea hidrogenului care sunt mai ușoare și mai rapid de umplut. Această zonă a tehnologii de stocare a hidrogenului este interesant, deoarece rezolvă multe probleme de siguranță asociate cu presiunea ridicată.

Ce materiale sunt folosite pentru a construi rezervoare de stocare a hidrogenului de înaltă presiune?

Dacă intenționați să stocați gaz la 700 de bari, nu puteți folosi doar un bidon vechi ruginit. Stocare de hidrogen la presiune înaltă necesită materiale de ultimă oră. Există patru tipuri principale de rezervor de hidrogen modele, clasificate de tipul I până la tipul IV.

Tipul I este fabricat din oțel. Este greu, dar ieftin. Acesta este ceea ce folosim adesea pentru staționar stocarea gazelor în fabrici. Tipul II are o căptușeală de oțel învelită în fibră de sticlă. Este puțin mai ușor. Tipul III are o căptușeală din aluminiu învelită în fibră de carbon. Acum intrăm pe teritoriul high-tech.

Cel mai avansat este tipul IV rezervor de hidrogen. Acest rezervor are o căptușeală din plastic învelită în fibră de carbon. Este extrem de puternic și foarte ușor. Acesta este rezervor de hidrogen folosit în modern vehicule cu pile de combustibil pe hidrogen. Fibra de carbon oferă puterea de a ține hidrogen comprimat, în timp ce plasticul păstrează gazul înăuntru. Acestea tehnologii cu rezervoare sunt scumpe, dar sunt esențiale pentru energia hidrogenului revoluție. În calitate de producător, văd cererea pentru aceste compozite vase sub presiune crescând în fiecare an.

Cum abordăm siguranța și fragilizarea hidrogenului în rezervoare?

Siguranța este preocuparea numărul unu pentru oricine cumpără gaze industriale. Mark știe bine asta. Unul dintre pericolele unice ale hidrogenului este ceva numit fragilizarea hidrogenului. Atomii de hidrogen sunt atât de mici încât se pot mișca în pereții metalici ai unui rezervor de hidrogen. Odată înăuntru, pot face metalul fragil și predispus la crăpare. Un crapat stocarea hidrogenului la presiune înaltă tancul este un dezastru care așteaptă să se întâmple.

Pentru a preveni fragilizarea hidrogenului, trebuie să fim foarte atenți cu materialele noastre. Folosim aliaje speciale de oțel care sunt rezistent la fragilizarea hidrogenului. În rezervoarele de tip IV, căptușeala din plastic acționează ca o barieră, protejând structura exterioară. De asemenea, controlăm strict presiunea si temperatura în timpul umplerii pentru a minimiza stresul asupra rezervor de hidrogen.

The siguranța stocării hidrogenului implică și testare riguroasă. Fiecare sistem de stocare a hidrogenului este supus testelor de explozie, testelor de cădere și testelor de incendiu. Tratăm energia hidrogenului cu respect. Când este manevrat corect cu dreapta tehnologii de stocare a hidrogenului, este la fel de sigur ca benzina sau gazul natural. Trebuie să ne asigurăm depozitarea în siguranță a hidrogenului pentru a construi încrederea în piață.

Ce rol joacă stocarea energiei cu hidrogen în sistemele de energie regenerabilă?

Stocarea energiei cu hidrogen este piesa lipsă din puzzle-ul energiei regenerabile. Soarele nu strălucește întotdeauna, iar vântul nu bate întotdeauna. Avem nevoie de o modalitate de a stoca acea energie pentru mai târziu. Bateriile sunt bune pentru perioade scurte, dar stocarea energiei cu hidrogen este cel mai bine pentru perioade lungi.

Putem folosi excesul de putere eoliană pentru a rula electrolizoare, creând energia hidrogenului. Stocam acest hidrogen în rezervoare mari sau chiar în stocarea subterană a hidrogenului caverne. Apoi, săptămâni sau luni mai târziu, când avem nevoie de energie, trecem hidrogenul prin a celula de combustibil sau turbina pentru a face electricitate. Aceasta se întoarce energia hidrogenului într-o baterie masivă pentru rețeaua electrică.

Această aplicație face energia hidrogenului un jucător cheie în tranziția energetică. Ne permite să folosim mai mult energie regenerabilă fără să vă faceți griji cu privire la pene de curent. Pentru site-urile industriale, având a stocarea energiei cu hidrogen sistem înseamnă că aveți o putere de rezervă care este curată și fiabilă. Se reduce consumul de energie din rețea și reduce amprenta de carbon.

Care este viitorul economiei și infrastructurii cu hidrogen?

Viitorul este luminos pentru energia hidrogenului. Asistăm la un impuls global pentru a construi infrastructura hidrogenului. Aceasta înseamnă mai multe conducte, mai multe stații de realimentare și mai bine stocarea și transportul hidrogenului retelelor. The Departamentul de Energie iar guvernele din întreaga lume investesc miliarde pentru a face economie de hidrogen o realitate.

Vom vedea progrese în tehnologii de stocare a hidrogenului. Tancurile vor deveni mai ușoare și mai ieftine. Purtători de hidrogen organic lichid (LOHC) ne-ar putea permite să transportăm hidrogenul sub formă de lichid asemănător uleiului la temperaturi normale. Pilă de combustie cu hidrogen electrică vehiculele vor deveni mai frecvente pe drumurile noastre.

Pentru proprietarii de afaceri, aceasta este o oportunitate. Cererea pentru energia hidrogenului echipament, de la rezervoare de stocare la Gaze speciale de înaltă puritate, va exploda vertiginos. Cei care investesc în energia hidrogenului acum va conduce piața. Ne îndreptăm către o lume în care energia hidrogenului ne alimentează fabricile, camioanele și casele noastre. Este un moment interesant pentru a fi în afacerea cu gaze.

Recomandări cheie

• Energia hidrogenului este un purtător de energie: Stochează energia produsă din alte surse, acționând ca o baterie curată, de înaltă densitate pentru lume.
• Trei tehnologii principale de stocare: Stocam hidrogenul ca a gaz comprimat, a lichid criogenic, sau în materiale în stare solidă.
• Hidrogenul comprimat este standard: Pentru majoritatea aplicațiilor actuale, stocarea hidrogenului la presiune înaltă în rezervoare din fibră de carbon (Tipul III și IV) este soluția cea mai eficientă.
• Siguranța este primordială: Trebuie să folosim materiale rezistente la fragilizarea hidrogenului și urmați protocoale stricte pentru a asigura siguranța hidrogenului sisteme.
• Activarea surselor regenerabile: Stocarea energiei cu hidrogen ne permite să stocăm cantități masive de energie regenerabilă pentru perioade lungi, echilibrând rețeaua electrică.
• Creșterea infrastructurii: The economie de hidrogen se extinde, cu investiții masive în producerea de hidrogen, rezervoare de stocare, și rețelele de transport la nivel global.