Svet se hitro spreminja in z njim se spreminja tudi način, kako oskrbujemo svoja življenja. Kot lastnik tovarne na Kitajskem s sedmimi proizvodnimi linijami, namenjenimi industrijskim plinom, sem jaz, Allen, leta opazoval razvoj industrije. Odmikamo se od tradicionalnih goriv in gledamo proti čistejšemu obzorju. To obzorje je osvetljeno z vodikova energija. Ta članek je napisan za vodje podjetij, kot je Mark Shen – odločne, napredno misleče ljudi, ki želijo razumeti bistvo tega premika.

Zakaj bi morali to prebrati? Ker razumevanje vodikova energija ne gre le za reševanje planeta; gre za pameten posel. Raziskali bomo kritične tehnologije v ozadju proizvodnja vodika in skladiščni rezervoarji ki to omogočajo. Potopili se bomo v kompleksen svet shranjevanje energije in tehnologija shranjevanja ki ga ohranja varnega. Od tehnologije za shranjevanje vodika kot stisnjen vodik do naprednega visokotlačno shranjevanje vodika rešitve, bomo pokrili vse. Ogledali si bomo rezervoar za vodik v novi luči, razumevanje vrste vodika sistemov, ki bodo poganjali prihodnost energetski sistem. To je vaš načrt poti do vodikovo gospodarstvo.

Kaj je vodikova energija in zakaj je kritična za prihodnost?

Vodikova energija pogosto imenujemo gorivo prihodnosti, vendar je v resnici nosilec energije. To pomeni, da shranjuje in premika energijo, podobno kot baterija, namesto da bi jo ustvaril iz nič, kot nafta ali premog. Vodikova energija je čista. Ko ga uporabljate v a gorivne celice, edini izpuh je čista voda. Za svet, ki poskuša zmanjšati onesnaževanje, vodikova energija je čudež.

Toda zakaj vsi govorijo o vodikova energija zdaj? To je zato, ker potrebujemo a nosilec čiste energije ki lahko dviguje težka dela. Baterije so odlične za avtomobile, za velike tovornjake, ladje in letala pa so pretežke. Vodikova energija vsebuje veliko udarca v lahkem paketu. Ima visoko energijske gostote po teži. To naredi vodikova energija popoln partner za obnovljiva energija viri, kot sta veter in sonce. Dodatno sončno energijo lahko uporabimo za proizvodnjo vodika, ga shranimo in nato uporabimo vodikova energija ko sonce ne sije.

Za podjetja, kot je moje in vaše, vodikova energija predstavlja velik premik v dobavni verigi. Opažamo premik proti trajnostna energija kjer vodikova energija igra osrednjo vlogo. Posvojitev vodikova energija ni le trend; to je nujen korak za a trajnostno energetsko prihodnost. Ko gledamo na ocena vodika kot globalni vir je jasno, da vodikova energija je tukaj, da ostane.

Kako deluje proizvodnja vodika za spodbujanje zelenega gospodarstva?

Preden ga lahko shranimo, ga moramo narediti. Proizvodnja vodika je prvi korak v verigi. Trenutno se večina vodika proizvaja iz zemeljskega plina. To je poceni, vendar ustvarja ogljikov dioksid. Vendar pa industrija drvi proti zeleni vodik. To je pridobivanje vodika uporabo vode in elektrike iz obnovljivih virov.

V moji tovarni se zavedamo, da je kakovost plina pomembna. Proizvodnja vodika morajo biti čisti, zlasti za uporabo v a vodikove gorivne celice. Že najmanjše nečistoče lahko uničijo a gorivne celice. Zato proizvodnja vodika tehnologije postajajo vse bolj napredne. Za cepitev vode na kisik in vodik uporabljamo elektrolizerje. to čista in trajnostna energija metoda je srce prihodnosti vodikovo gospodarstvo.

Ampak proizvodnja vodika je le pol bitke. Ko narediš plin, ga moraš nekam dati. Potrebujete a sistem za shranjevanje. Tu je izziv. Vodik je najlažji element v vesolju. Želi pobegniti. Učinkovito povezovanje proizvodnja vodika z učinkovitim rešitve za shranjevanje vodika je ključ do celote energetski sistem delo. Brez dobrega skladiščenja, proizvodnja vodika je zapravljen.

Katere so glavne vrste tehnologij za shranjevanje vodika, ki so danes na voljo?

Torej, kako obdržimo ta svetlobni plin na enem mestu? Obstajajo tri glavne tehnologije za shranjevanje vodika: plin, tekočina in trdna snov. Vsak način shranjevanja ima svoje prednosti in slabosti. Najpogostejši tehnologija shranjevanja je skladiščenje plinastega vodika. To vključuje stiskanje plina v skladiščni rezervoarji pri zelo visokih pritiskih.

Druga metoda je shranjevanje tekočega vodika. Če vodik ohladite na -253 °C, se spremeni v tekočino. To vam omogoča, da v istem prostoru shranite veliko več vodika. Vendar ohranjanje tako hladnega zahteva veliko energije. to shranjevanje tekočine se večinoma uporablja za vesoljske rakete ali specializiran transport.

Tretji in najbolj futurističen je polprevodniško shranjevanje. To uporablja materiali za shranjevanje vodika da absorbira plin kot goba. To je zelo varno, vendar so rezervoarji lahko težki. Ko raziskujemo tehnologije za shranjevanje vodika, moramo uravnotežiti težo, stroške in varnost. Za industrijsko uporabo, kot to, kar kupuje Mark, stisnjen vodik v močnem rezervoar za vodik je standard. Je najbolj zrel tehnologija shranjevanja vodika imamo prav zdaj.

Kako dejansko delujejo rezervoarji za shranjevanje stisnjenega vodika?

Poglobimo se v stisnjen vodik. Predstavljajte si, da poskušate spraviti spalno vrečo v majhno vrečo. Moraš močno pritisniti. To je tisto, s čimer delamo shranjevanje stisnjenega vodika. S kompresorji potisnemo plin v a rezervoar za vodik. To niso le običajni tanki; so tlačne posode zasnovan tako, da prenese ogromno silo.

Ta tlak merimo v "barih". Standardna avtomobilska pnevmatika je približno 2 bara. Stisnjen vodik rezervoarji pogosto delujejo pri 350 barih ali celo 700 barih! To je 700-kratnik atmosferskega tlaka. Pri teh pritiskih, vodikov plin postane dovolj gosta, da je uporabna. to visokotlačno shranjevanje vodika omogoča a električno vozilo na gorivne celice (FCEV) za vožnjo na stotine milj.

The sistem za shranjevanje vodika v vozilu ali tovarni mora biti robusten. Sistemi za shranjevanje stisnjenega vodika uporabite napredne ventile in regulatorje za nadzor pretoka. Ko odprete ventil, se stisnjen vodik hiti ven, pripravljen za uporabo. To je preprost koncept, vendar inženiring za njimi visokotlačne posode za shranjevanje vodika je neverjetno natančen. Zagotoviti moramo, da vsak rezervoar za vodik je varen in zanesljiv.

Kaj je shranjevanje tekočega vodika in kdaj se uporablja?

Shranjevanje tekočega vodika je prvak težke kategorije energijske gostote. S spreminjanjem plina v tekočino močno povečamo njegovo gostoto. To pomeni, da lahko več energije spravimo v manjše skladiščni rezervoarji. To je ključnega pomena za aplikacije, kjer je prostor omejen, vendar potrebujete veliko moči, na primer v vesolju ali ladijskem prevozu.

vendar shranjevanje tekočega vodika je zapleteno. Potrebujete posebno "kriogeno" rezervoar za vodik. Ta rezervoar deluje kot super termos. Ima plasti izolacije, ki zadržujejo toploto. Če se vodik vsaj malo segreje, povre nazaj v plin in se razširi. To se imenuje "zavretje". Obvladovanje tega izgorevanja je velik izziv rezervoarji za shranjevanje tekočega vodika.

Kljub izzivom, shranjevanje tekočega vodika je ključnega pomena za globalno oskrba z vodikom. Ladje, ki prevažajo ogromne količine vodika čez oceane, bodo verjetno uporabljale shranjevanje tekočine. Je najučinkovitejši način za premikanje velikih količin na velike razdalje. Za a vodikovo gospodarstvo da bi postali globalni, moramo obvladati shranjevanje tekočega vodika. Dopolnjuje skladiščenje stisnjenega plina z obvladovanjem potovanja na dolge razdalje.

Ali lahko materiali v trdnem stanju revolucionirajo shranjevanje vodika?

Kaj pa, če ne bi potrebovali visokega pritiska ali ekstremnega mraza? To je obljuba polprevodniško shranjevanje. Pri tej metodi uporabljamo posebne materiale, kot so kovinski hidridi hraniti vodik. The vodikove molekule se dejansko vežejo na kovinske atome. Kot da kovina "vpije" vodik. to shranjevanje kovinskega hidrida je neverjetno varen, ker je vodik zaklenjen v trdni strukturi.

Če želite odstraniti vodik, material preprosto segrejete. S tem se sprosti plin. to način shranjevanja vodika ponuja visoko volumetrična energijska gostota, kar pomeni, da lahko zapakirate veliko vodika v majhen prostor brez visokega pritiska. Metalhidridno shranjevanje vodika je odličen za stacionarne aplikacije, kot je rezervno napajanje za zgradbo.

Vendar so materiali težki. A rezervoar za vodik napolnjen s kovinskim prahom tehta veliko več kot navaden rezervoar za plin. To naredi polprevodniško shranjevanje manj idealno za avtomobile. Toda raziskovalci delajo na novem materiali za shranjevanje vodika ki so lažji in se hitreje napolnijo. To območje od tehnologije za shranjevanje vodika je vznemirljiv, ker rešuje številne varnostne težave, povezane z visokim pritiskom.

Kateri materiali se uporabljajo za izdelavo visokotlačnih rezervoarjev za vodik?

Če boste plin hranili pri 700 barih, ne morete uporabiti kar zarjavele stare pločevinke. Visokotlačno shranjevanje vodika zahteva najsodobnejše materiale. Obstajajo štiri glavne vrste rezervoar za vodik modelov, razvrščenih od tipa I do tipa IV.

Tip I je v celoti izdelan iz jekla. Je težek, a poceni. To je tisto, kar pogosto uporabljamo za stacionarne skladiščenje plina v tovarnah. Tip II ima jekleno oblogo, ovito v steklena vlakna. Je nekoliko svetlejši. Tip III ima aluminijasto oblogo, ovito v ogljikova vlakna. Zdaj vstopamo na področje visoke tehnologije.

Najnaprednejši je tip IV rezervoar za vodik. Ta rezervoar ima plastično oblogo, ovito v ogljikova vlakna. Je izjemno močan in zelo lahek. To je rezervoar za vodik uporabljajo v moderni vozila na vodikove gorivne celice. Ogljikova vlakna zagotavljajo moč za držanje stisnjen vodik, medtem ko plastika zadrži plin v notranjosti. te tankovske tehnologije so dragi, a bistveni za vodikova energija revolucija. Kot proizvajalec vidim povpraševanje po teh kompozitih tlačne posode raste vsako leto.

Kako obravnavamo varnost in vodikovo krhkost v rezervoarjih?

Varnost je na prvem mestu za vse, ki kupujejo industrijske pline. Mark to dobro ve. Ena od edinstvenih nevarnosti vodika je tako imenovana vodikova krhkost. Atomi vodika so tako majhni, da se lahko zavihajo v kovinske stene a rezervoar za vodik. Ko so notri, lahko kovina postane krhka in nagnjena k pokanju. Razpokan visokotlačno shranjevanje vodika tank je katastrofa, ki čaka, da se zgodi.

Za preprečevanje vodikova krhkost, moramo biti zelo previdni z našimi materiali. Uporabljamo posebne jeklene zlitine, ki so odporen na vodikovo krhkost. V rezervoarjih tipa IV plastična obloga deluje kot pregrada in ščiti zunanjo strukturo. Prav tako strogo nadzorujemo tlak in temperatura med polnjenjem, da zmanjšate obremenitev na rezervoar za vodik.

The varnost shranjevanja vodika vključuje tudi stroga testiranja. vsak sistem za shranjevanje vodika je podvržen testiranju porušitve, testiranju padca in požarnemu testiranju. Zdravimo vodikova energija s spoštovanjem. Pri pravilnem ravnanju z desno tehnologije za shranjevanje vodika, je tako varen kot bencin ali zemeljski plin. Moramo zagotoviti varno shranjevanje vodika zgraditi zaupanje na trgu.

Kakšno vlogo ima shranjevanje vodikove energije v sistemih obnovljive energije?

Shranjevanje vodikove energije je manjkajoči del sestavljanke obnovljivih virov energije. Sonce ne sije vedno in veter ne piha vedno. Potrebujemo način za shranjevanje te energije za pozneje. Baterije so dobre za kratek čas, vendar shranjevanje vodikove energije je najboljši za dolgo časa.

Odvečno moč vetra lahko uporabimo za poganjanje elektrolizatorjev in ustvarjamo vodikova energija. Ta vodik hranimo v velikih rezervoarjih ali celo v podzemno skladiščenje vodika kaverne. Potem, tedne ali mesece kasneje, ko potrebujemo energijo, spustimo vodik skozi a gorivne celice ali turbina za proizvodnjo električne energije. To se obrne vodikova energija v ogromno baterijo za električno omrežje.

Ta aplikacija naredi vodikova energija ključni igralec v energetski prehod. Omogoča nam večjo uporabo obnovljiva energija brez skrbi zaradi izpada električne energije. Za industrijska mesta, ki imajo a shranjevanje vodikove energije sistem pomeni, da imate rezervno napajanje, ki je čisto in zanesljivo. Zmanjšuje poraba energije iz omrežja in znižuje ogljične odtise.

Kakšna je prihodnost vodikovega gospodarstva in infrastrukture?

Prihodnost je svetla za vodikova energija. Opažamo globalni pritisk za izgradnjo vodikovo infrastrukturo. To pomeni več cevovodov, več črpalk za gorivo in boljše shranjevanje in transport vodika omrežja. The Ministrstvo za energetiko in vlade po vsem svetu vlagajo milijarde v izdelavo vodikovo gospodarstvo resničnost.

Videli bomo napredek v tehnologije za shranjevanje vodika. Tanki bodo lažji in cenejši. Tekoči organski nosilci vodika (LOHC) nam lahko omogočijo transport vodika kot olju podobne tekočine pri normalnih temperaturah. Električni na vodikove gorivne celice vozila bodo na naših cestah vse pogostejša.

Za lastnike podjetij je to priložnost. Povpraševanje po vodikova energija opreme, od skladiščni rezervoarji do Posebni plini visoke čistosti, bo poletel v nebo. Tisti, ki vlagajo v vodikova energija zdaj bo vodil trg. Pomikamo se v svet, kjer vodikova energija poganja naše tovarne, naše tovornjake in naše domove. V plinskem poslu je razburljiv čas.

Ključni zaključki

• Vodikova energija je nosilec energije: Shranjuje energijo, proizvedeno iz drugih virov, in deluje kot čista baterija visoke gostote za svet.
• Tri glavne tehnologije shranjevanja: Vodik hranimo kot a stisnjen plin, a kriogena tekočina, ali v trdni materiali.
• Stisnjen vodik je standard: Za večino trenutnih aplikacij, visokotlačno shranjevanje vodika v rezervoarjih iz ogljikovih vlaken (Tip III in IV) je najučinkovitejša rešitev.
• Varnost je najpomembnejša: Uporabljati moramo materiale, odporne na vodikova krhkost in sledite strogim protokolom, da zagotovite varnost vodika sistemi.
• Omogočanje obnovljivih virov: Shranjevanje vodikove energije nam omogoča shranjevanje ogromnih količin obnovljive energije za dolga obdobja, kar uravnoteži električno omrežje.
• Rast infrastrukture: The vodikovo gospodarstvo se širi z velikimi naložbami v proizvodnja vodika, skladiščni rezervoarji, in prometna omrežja po vsem svetu.