Svet sa rýchlo mení a spolu s ním sa mení aj spôsob, akým napájame naše životy. Ako majiteľ továrne v Číne so siedmimi výrobnými linkami určenými na priemyselné plyny som ja, Allen, roky sledoval, ako sa toto odvetvie vyvíja. Odkláňame sa od tradičných palív a pozeráme sa smerom k čistejšiemu horizontu. Ten horizont je osvetlený vodíkovej energie. Tento článok je napísaný pre obchodných lídrov, ako je Mark Shen – rozhodujúcich, dopredu zmýšľajúcich ľudí, ktorí chcú pochopiť podstatu tohto posunu.

Prečo by ste si to mali prečítať? Pretože pochopenie vodíkovej energie nejde len o záchranu planéty; ide o inteligentné podnikanie. Preskúmame kritické technológie produkciu vodíka a skladovacie nádrže ktoré to umožňujú. Ponoríme sa do zložitého sveta skladovanie energie a technológia skladovania to ho drží v bezpečí. Od technológie skladovania vodíka ako stlačený vodík do pokročilých vysokotlakové skladovanie vodíka riešenia, to všetko pokryjeme. Pozrieme sa na vodíková nádrž v novom svetle, pochopenie druhy vodíka systémy, ktoré budú poháňať budúcnosť energetický systém. Toto je vaša cestovná mapa k vodíkové hospodárstvo.

Čo je vodíková energia a prečo je dôležitá pre budúcnosť?

Energia vodíka sa často nazýva palivom budúcnosti, ale v skutočnosti je to nosič energie. To znamená, že ukladá a presúva energiu, podobne ako batéria, namiesto toho, aby ju vytváral od začiatku ako ropu alebo uhlie. Energia vodíka je čistý. Keď ho použijete v a palivový článok, jediným výfukom je čistá voda. Pre svet, ktorý sa snaží znížiť znečistenie, vodíkovej energie je zázrak.

Ale prečo o tom všetci hovoria vodíkovej energie teraz? Je to preto, že potrebujeme a čistý nosič energie ktorý dokáže zdvíhať ťažké veci. Batérie sú skvelé pre autá, ale pre veľké nákladné autá, lode a lietadlá sú príliš ťažké. Energia vodíka balí veľa úderov do ľahkého balenia. Má vysokú energetické hustoty podľa hmotnosti. Toto robí vodíkovej energie ideálny partner pre obnoviteľnej energie zdroje ako vietor a slnko. Môžeme použiť extra solárnu energiu na výrobu vodíka, jeho skladovanie a potom ho použiť vodíkovej energie keď nesvieti slnko.

Pre firmy, ako je moja a vaša, vodíkovej energie predstavuje masívny posun v dodávateľskom reťazci. Vidíme posun smerom k udržateľná energia kde vodíkovej energie zohráva ústrednú úlohu. Adopcia vodíkovej energie nie je len trendom; je to nevyhnutný krok pre a udržateľná energetická budúcnosť. Ako sa pozeráme na hodnotenie vodíka ako globálny zdroj je jasné, že vodíkovej energie je tu, aby zostal.

Ako funguje výroba vodíka ako palivo pre zelenú ekonomiku?

Predtým, ako ho budeme môcť uložiť, musíme ho vyrobiť. Výroba vodíka je prvým krokom v reťazci. V súčasnosti sa väčšina vodíka vyrába zo zemného plynu. Je to lacné, ale vytvára oxid uhličitý. Priemysel sa však predháňa zelený vodík. Toto je generovanie vodíka využívaním vody a elektriny z obnoviteľných zdrojov.

V mojej továrni chápeme, že na kvalite plynu záleží. Výroba vodíka musí byť čistý, najmä na použitie v a vodíkový palivový článok. Dokonca aj drobné nečistoty môžu zničiť a palivový článok. Preto produkciu vodíka technológie sú stále vyspelejšie. Na štiepenie vody na kyslík a vodík používame elektrolyzéry. Toto čistej a udržateľnej energie metóda je srdcom budúcnosti vodíkové hospodárstvo.

Ale produkciu vodíka je len polovica bitky. Keď raz vyrobíte plyn, musíte ho niekam umiestniť. Potrebujete a úložný systém. V tom spočíva výzva. Vodík je najľahší prvok vo vesmíre. Chce to utiecť. Efektívne pripojenie produkciu vodíka s efektívnym riešenia skladovania vodíka je kľúčom k vytvoreniu celku energetický systém práce. Bez dobrého skladovania, produkciu vodíka je zbytočné.

Aké sú dnes hlavné typy technológií skladovania vodíka?

Ako teda udržíme tento plyn na jednom mieste? Existujú tri hlavné technológie skladovania vodíka: plyn, kvapalina a tuhá látka. Každý spôsob skladovania má svoje pre a proti. Najčastejšie technológia skladovania je skladovanie plynného vodíka. To zahŕňa stlačenie plynu do skladovacie nádrže pri veľmi vysokých tlakoch.

Druhá metóda je skladovanie kvapalného vodíka. Ak vodík ochladíte na -253 °C, zmení sa na kvapalinu. To vám umožní uložiť oveľa viac vodíka na rovnaký priestor. Udržať ho v chlade však vyžaduje veľa energie. Toto skladovanie kvapaliny sa väčšinou používa pre vesmírne rakety alebo špecializovanú dopravu.

Tretia a najfuturistickejšia je polovodičové úložisko. Toto používa materiály na skladovanie vodíka absorbovať plyn ako špongia. To je veľmi bezpečné, ale nádrže môžu byť ťažké. Ako skúmame technológie skladovania vodíka, musíme vyvážiť hmotnosť, náklady a bezpečnosť. Na priemyselné použitie, napríklad to, čo Mark kupuje, stlačený vodík v silnom vodíková nádrž je štandard. Je najvyzretejší technológia skladovania vodíka máme práve teraz.

Ako vlastne fungujú zásobníky na stlačený vodík?

Poďme hlbšie do toho stlačený vodík. Predstavte si, že sa snažíte vložiť spací vak do malého vreca. Musíte tvrdo tlačiť. To je to, s čím robíme skladovanie stlačeného vodíka. Používame kompresory na nútenie plynu do a vodíková nádrž. Toto nie sú len bežné tanky; sú tlakové nádoby navrhnutý tak, aby odolal obrovskej sile.

Tento tlak meriame v "baroch." Štandardná automobilová pneumatika má tlak asi 2 bary. Stlačený vodík nádrže často pracujú pri 350 baroch alebo dokonca 700 baroch! To je 700-násobok tlaku atmosféry. Pri týchto tlakoch, plynný vodík sa stáva dostatočne hustým, aby bol užitočný. Toto vysokotlakové skladovanie vodíka umožňuje a elektrické vozidlo s palivovými článkami (FCEV) na najazdenie stoviek kilometrov.

The systém skladovania vodíka vo vozidle alebo v továrni musia byť robustné. Systémy skladovania stlačeného vodíka použite pokročilé ventily a regulátory na riadenie prietoku. Keď otvoríte ventil, stlačený vodík ponáhľa von, pripravený na použitie. Je to jednoduchý koncept, ale za tým je inžinierstvo vysokotlakové zásobníky vodíka je neuveriteľne presný. Musíme zabezpečiť, aby každý vodíková nádrž je bezpečný a spoľahlivý.

Čo je skladovanie kvapalného vodíka a kedy sa používa?

Skladovanie kvapalného vodíka je šampión ťažkej váhy v hustote energie. Premenou plynu na kvapalinu výrazne zvýšime jeho hustotu. To znamená, že dokážeme umiestniť viac energie do menšieho skladovacie nádrže. To je kľúčové pre aplikácie, kde je priestor obmedzený, ale potrebujete veľa energie, napríklad v leteckom priemysle alebo v ťažkej lodnej doprave.

však skladovanie kvapalného vodíka je zložité. Potrebujete špeciálny "kryogénny" vodíková nádrž. Táto nádrž funguje ako supertermoska. Má izolačné vrstvy, ktoré chránia pred teplom. Ak sa vodík čo i len trochu zahreje, prevarí sa späť na plyn a expanduje. Toto sa nazýva „odvarenie“. Zvládnutie tohto varu je veľkou výzvou skladovacie nádrže na kvapalný vodík.

Napriek výzvam, skladovanie kvapalného vodíka je životne dôležitá pre svet zásobovanie vodíkom. Lode prepravujúce obrovské množstvo vodíka cez oceány pravdepodobne použijú skladovanie tekutín. Je to najefektívnejší spôsob premiestňovania veľkých množstiev na veľké vzdialenosti. Pre a vodíkové hospodárstvo aby sme sa dostali globálne, musíme zvládnuť skladovanie kvapalného vodíka. Dopĺňa sa skladovanie stlačeného plynu zvládnutím dlhej cesty.

Môžu materiály v pevnej fáze spôsobiť revolúciu v skladovaní vodíka?

Čo keby sme nepotrebovali vysoký tlak alebo extrémny chlad? To je prísľub polovodičové úložisko. Pri tejto metóde používame špeciálne materiály, ako sú hydridy kovov skladovať vodík. The molekuly vodíka skutočne viažu s atómami kovu. Je to ako keby kov "nasal" vodík. Toto skladovanie hydridu kovu je neuveriteľne bezpečný, pretože vodík je uzavretý v pevnej štruktúre.

Aby sa vodík dostal von, jednoducho materiál zahrejete. Tým sa uvoľní plyn. Toto spôsob skladovania vodíka ponúka vysokú objemová hustota energie, čo znamená, že môžete do malého priestoru vtesnať veľa vodíka bez vysokého tlaku. Skladovanie hydridu kovu je skvelý pre stacionárne aplikácie, ako je záložné napájanie budov.

Materiály sú však ťažké. A vodíková nádrž naplnený kovovým práškom váži oveľa viac ako obyčajná plynová nádrž. Toto robí polovodičové úložisko menej ideálne pre autá. Výskumníci však pracujú na novom materiály na skladovanie vodíka ktoré sú ľahšie a rýchlejšie sa plnia. Táto oblasť technológie skladovania vodíka je vzrušujúce, pretože rieši mnohé bezpečnostné problémy spojené s vysokým tlakom.

Aké materiály sa používajú na stavbu vysokotlakových zásobníkov vodíka?

Ak sa chystáte skladovať plyn pri 700 baroch, nemôžete použiť len hrdzavú starú plechovku. Vysokotlakové skladovanie vodíka vyžaduje špičkové materiály. Existujú štyri hlavné typy vodíková nádrž konštrukcie, klasifikované ako typ I až typ IV.

Typ I je vyrobený z celej ocele. Je ťažký, ale lacný. To je to, čo často používame na stacionárne skladovanie plynu v továrňach. Typ II má oceľovú vložku obalenú sklolaminátom. Je o niečo ľahší. Typ III má hliníkovú vložku obalenú uhlíkovými vláknami. Teraz sa dostávame na územie špičkových technológií.

Najpokročilejší je typ IV vodíková nádrž. Táto nádrž má plastovú vložku obalenú uhlíkovými vláknami. Je extrémne pevný a veľmi ľahký. Toto je vodíková nádrž používané v modernom vozidlá s vodíkovými palivovými článkami. Uhlíkové vlákno poskytuje pevnosť, ktorá drží stlačený vodík, pričom plast drží plyn vo vnútri. Tieto tankové technológie sú drahé, ale sú nevyhnutné pre vodíkovej energie revolúcie. Ako výrobca vidím dopyt po týchto kompozitoch tlakové nádoby rastie každým rokom.

Ako riešime bezpečnosť a vodíkové krehnutie v nádržiach?

Bezpečnosť je problémom číslo jedna pre každého, kto kupuje priemyselné plyny. Marek to dobre vie. Jedným z jedinečných nebezpečenstiev vodíka je niečo, čo sa nazýva vodíkové skrehnutie. Atómy vodíka sú také malé, že sa môžu vrhnúť do kovových stien a vodíková nádrž. Keď sú vo vnútri, môžu spôsobiť, že kov je krehký a náchylný na praskanie. A prasknutý vysokotlakové skladovanie vodíka tank je katastrofa, ktorá čaká.

Aby sa zabránilo vodíkové skrehnutie, musíme byť veľmi opatrní s našimi materiálmi. Používame špeciálne zliatiny ocele, ktoré sú odolný voči vodíkovému skrehnutiu. V nádržiach typu IV pôsobí plastová vložka ako bariéra, ktorá chráni vonkajšiu konštrukciu. Tiež prísne kontrolujeme tlaku a teploty počas plnenia, aby sa minimalizovalo namáhanie vodíková nádrž.

The bezpečnosť skladovania vodíka zahŕňa aj prísne testovanie. Každý systém skladovania vodíka podrobuje sa nárazovým testom, pádovým testom a požiarnym testom. Liečime vodíkovej energie s rešpektom. Pri správnom zaobchádzaní s pravou technológie skladovania vodíka, je rovnako bezpečný ako benzín alebo zemný plyn. Musíme zabezpečiť bezpečné skladovanie vodíka vybudovať dôveru na trhu.

Akú úlohu zohráva skladovanie vodíkovej energie v systémoch obnoviteľnej energie?

Skladovanie vodíkovej energie je chýbajúci kúsok skladačky obnoviteľnej energie. Nie vždy svieti slnko a nie vždy fúka vietor. Potrebujeme spôsob, ako si túto energiu uložiť na neskôr. Batérie sú dobré na krátke časy, ale skladovanie vodíkovej energie je najlepšie na dlhé trvanie.

Prebytočnú veternú energiu môžeme použiť na spustenie elektrolyzérov, vytváranie vodíkovej energie. Tento vodík skladujeme vo veľkých nádržiach alebo aj v podzemné skladovanie vodíka jaskyne. Potom, o týždne alebo mesiace neskôr, keď potrebujeme energiu, pustíme vodík cez a palivový článok alebo turbína na výrobu elektriny. Toto sa otáča vodíkovej energie do masívnej batérie pre elektrickú sieť.

Táto aplikácia vytvára vodíkovej energie kľúčovým hráčom v energetický prechod. Umožňuje nám to využiť viac obnoviteľnej energie bez obáv z výpadkov. Pre priemyselné areály, ktoré majú a skladovanie vodíkovej energie systém znamená, že máte záložné napájanie, ktoré je čisté a spoľahlivé. Znižuje spotreba energie z rozvodnej siete a znižuje uhlíkovú stopu.

Aká je budúcnosť vodíkového hospodárstva a infraštruktúry?

Budúcnosť je svetlá pre vodíkovej energie. Sme svedkami globálneho tlaku na vybudovanie vodíkovej infraštruktúry. To znamená viac potrubí, viac čerpacích staníc a lepšie skladovanie a prepravu vodíka siete. The Ministerstvo energetiky a vlády na celom svete investujú miliardy do toho vodíkové hospodárstvo realitou.

Uvidíme pokroky v technológie skladovania vodíka. Nádrže budú ľahšie a lacnejšie. Kvapalné organické nosiče vodíka (LOHCs) by nám mohli umožniť prepravovať vodík ako kvapalinu podobnú oleju pri normálnych teplotách. Elektrický vodíkový palivový článok vozidlá budú na našich cestách čoraz bežnejšie.

Pre majiteľov firiem je to príležitosť. Dopyt po vodíkovej energie vybavenie, od skladovacie nádrže do Špeciálne plyny vysokej čistoty, bude raketovo stúpať. Tí, ktorí investujú do vodíkovej energie teraz bude viesť trh. Smerujeme k svetu, kde vodíkovej energie poháňa naše továrne, naše nákladné autá a naše domovy. Je to vzrušujúce obdobie byť v obchode s plynom.

Kľúčové poznatky

• Energia vodíka je nosič energie: Ukladá energiu vyrobenú z iných zdrojov a funguje ako čistá batéria s vysokou hustotou pre celý svet.
• Tri hlavné úložné technológie: Vodík skladujeme ako a stlačený plyn, a kryogénna kvapalina, alebo v materiály v tuhom stave.
• Stlačený vodík je štandard: Pre väčšinu súčasných aplikácií vysokotlakové skladovanie vodíka v nádržiach z uhlíkových vlákien (Typ III a IV) je najefektívnejším riešením.
• Bezpečnosť je prvoradá: Musíme použiť materiály odolné voči vodíkové skrehnutie a dodržiavajte prísne protokoly, aby ste zaistili bezpečnosť vodíka systémov.
• Povolenie obnoviteľných zdrojov: Skladovanie vodíkovej energie nám umožňuje skladovať obrovské množstvá obnoviteľnej energie na dlhé obdobia a vyrovnávať elektrickú sieť.
• Rast infraštruktúry: The vodíkové hospodárstvo sa rozširuje s masívnymi investíciami do produkciu vodíka, skladovacie nádržea dopravné siete na celom svete.