Bota po ndryshon shpejt dhe mënyra se si ne fuqizojmë jetën tonë po ndryshon bashkë me të. Si pronar fabrike në Kinë me shtatë linja prodhimi të dedikuara për gazrat industriale, unë, Allen, kam parë zhvillimin e industrisë prej vitesh. Ne po largohemi nga karburantet tradicionale dhe po shikojmë drejt një horizonti më të pastër. Ai horizont ndriçohet nga energjia e hidrogjenit. Ky artikull është shkruar për liderët e biznesit si Mark Shen - njerëz vendimtarë, që mendojnë përpara, të cilët duan të kuptojnë thelbin e këtij ndryshimi.

Pse duhet ta lexoni këtë? Sepse mirëkuptimi energjia e hidrogjenit nuk ka të bëjë vetëm me shpëtimin e planetit; bëhet fjalë për biznes të zgjuar. Ne do të eksplorojmë teknologjitë kritike prapa prodhimi i hidrogjenit dhe rezervuarët e magazinimit që e bëjnë të mundur. Ne do të zhytemi në botën komplekse të ruajtjen e energjisë dhe teknologjia e ruajtjes që e mban të sigurt. Nga teknologjitë e ruajtjes së hidrogjenit si hidrogjeni i ngjeshur të avancuara ruajtja e hidrogjenit me presion të lartë zgjidhjet, ne do t'i mbulojmë të gjitha. Ne do të shikojmë në rezervuari i hidrogjenit në një dritë të re, duke kuptuar llojet e hidrogjenit sistemet që do të fuqizojnë të ardhmen sistemi energjetik. Kjo është udhërrëfyesi juaj për në ekonomia e hidrogjenit.

Çfarë është Energjia e Hidrogjenit dhe Pse është Kritike për të Ardhmen?

Energjia e hidrogjenit shpesh quhet karburanti i së ardhmes, por në fakt është një bartës i energjisë. Kjo do të thotë se ruan dhe lëviz energji, njësoj si një bateri, në vend që ta krijojë atë nga e para si nafta ose qymyri. Energjia e hidrogjenit është i pastër. Kur e përdorni në një qelizë karburanti, i vetmi shkarkim është uji i pastër. Për një botë që përpiqet të reduktojë ndotjen, energjia e hidrogjenit është një mrekulli.

Por pse të gjithë flasin për energjia e hidrogjenit tani? Kjo është për shkak se ne kemi nevojë për një bartës i energjisë së pastër që mund të bëjë ngritje të rëndë. Bateritë janë të shkëlqyera për makinat, por për kamionët e mëdhenj, anijet dhe aeroplanët, ato janë shumë të rënda. Energjia e hidrogjenit paketon shumë grusht në një paketë të lehtë. Ka të larta dendësitë e energjisë sipas peshës. Kjo bën energjia e hidrogjenit partneri perfekt për energjia e rinovueshme burime si era dhe dielli. Ne mund të përdorim energji shtesë diellore për të prodhuar hidrogjen, për ta ruajtur atë dhe më pas për ta përdorur atë energjia e hidrogjenit kur dielli nuk shkëlqen.

Për bizneset si imi dhe juaji, energjia e hidrogjenit paraqet një ndryshim masiv në zinxhirin e furnizimit. Ne po shohim një lëvizje drejt energji të qëndrueshme ku energjia e hidrogjenit luan një rol qendror. Adoptimi energjia e hidrogjenit nuk është vetëm një trend; është një hap i domosdoshëm për një e ardhmja e qëndrueshme e energjisë. Ndërsa shikojmë në vlerësimi i hidrogjenit si burim global është e qartë se energjia e hidrogjenit është këtu për të qëndruar.

Si funksionon prodhimi i hidrogjenit për të ushqyer ekonominë e gjelbër?

Përpara se ta ruajmë, duhet ta përgatisim. Prodhimi i hidrogjenit është hapi i parë në zinxhir. Aktualisht, shumica e hidrogjenit prodhohet nga gazi natyror. Kjo është e lirë, por krijon dioksid karboni. Megjithatë, industria është në garë drejt hidrogjeni i gjelbër. Kjo është gjenerimi i hidrogjenit duke përdorur ujin dhe energjinë elektrike nga burime të rinovueshme.

Në fabrikën time, ne e kuptojmë se cilësia e gazit ka rëndësi. Prodhimi i hidrogjenit duhet të jetë i pastër, veçanërisht për përdorim në a qelizë karburanti me hidrogjen. Edhe papastërtitë e vogla mund të shkatërrojnë një qelizë karburanti. Kjo është arsyeja pse prodhimi i hidrogjenit teknologjitë po bëhen më të avancuara. Ne përdorim elektrolizues për të ndarë ujin në oksigjen dhe hidrogjen. Kjo energji të pastër dhe të qëndrueshme metoda është zemra e së ardhmes ekonomia e hidrogjenit.

Por prodhimi i hidrogjenit është vetëm gjysma e betejës. Pasi të keni bërë gazin, duhet ta vendosni diku. Ju duhet një sistemi i ruajtjes. Këtu qëndron sfida. Hidrogjeni është elementi më i lehtë në univers. Ajo dëshiron të shpëtojë. Lidhja efikase prodhimi i hidrogjenit me efektiv zgjidhje për ruajtjen e hidrogjenit është çelësi për të bërë të tërën sistemi energjetik puna. Pa ruajtje të mirë, prodhimi i hidrogjenit është tretur.

Cilat janë llojet kryesore të teknologjive të ruajtjes së hidrogjenit të disponueshme sot?

Pra, si ta mbajmë këtë gaz të lehtë në një vend? Janë tre kryesore teknologjitë e ruajtjes së hidrogjenit: gaz, i lëngshëm dhe i ngurtë. Secili mënyra e ruajtjes ka të mirat dhe të këqijat e veta. Më të zakonshmet teknologjia e ruajtjes është ruajtja e hidrogjenit të gaztë. Kjo përfshin shtrydhjen e gazit në rezervuarët e magazinimit në presione shumë të larta.

Metoda e dytë është ruajtja e hidrogjenit të lëngshëm. Nëse ftohni hidrogjenin deri në -253°C, ai shndërrohet në lëng. Kjo ju lejon të ruani më shumë hidrogjen në të njëjtën hapësirë. Megjithatë, mbajtja në atë të ftohtë kërkon shumë energji. Kjo ruajtjen e lëngjeve përdoret kryesisht për raketa hapësinore ose transport të specializuar.

E treta, dhe më futuriste, është magazinimi në gjendje të ngurtë. Kjo përdor materialet e ruajtjes së hidrogjenit për të thithur gazin si një sfungjer. Kjo është shumë e sigurt, por tanket mund të jenë të rënda. Ndërsa eksplorojmë teknologjitë e ruajtjes së hidrogjenit, ne duhet të balancojmë peshën, koston dhe sigurinë. Për përdorim industrial, si ajo që blen Mark, hidrogjeni i ngjeshur në një të fortë rezervuari i hidrogjenit është standardi. Është më i pjekuri teknologjia e ruajtjes së hidrogjenit kemi tani.

Si funksionojnë në të vërtetë rezervuarët e ruajtjes së hidrogjenit të ngjeshur?

Le të gërmojmë më thellë hidrogjeni i ngjeshur. Imagjinoni të përpiqeni të vendosni një thes gjumi në një thes të vogël. Ju duhet të shtyni fort. Kjo është ajo që ne bëjmë me ruajtja e hidrogjenit të ngjeshur. Ne përdorim kompresorë për të detyruar gazin në a rezervuari i hidrogjenit. Këto nuk janë vetëm tanke normale; ata janë enët nën presion projektuar për t'i bërë ballë forcës së madhe.

Ne matim këtë presion në "bar". Një gomë standarde makine është rreth 2 bar. Hidrogjen i ngjeshur tanket shpesh funksionojnë në 350 bar apo edhe 700 bar! Kjo është 700 herë më e madhe se presioni i atmosferës. Në këto presione, gaz hidrogjen bëhet mjaft i dendur për të qenë i dobishëm. Kjo ruajtja e hidrogjenit me presion të lartë lejon a automjeti elektrik me qeliza karburanti (FCEV) për të vozitur për qindra milje.

Të sistemi i ruajtjes së hidrogjenit në një automjet ose në një fabrikë duhet të jetë e qëndrueshme. Sistemet e ruajtjes së hidrogjenit të kompresuar përdorni valvola dhe rregullatorë të avancuar për të kontrolluar rrjedhën. Kur hapni valvulën, hidrogjeni i ngjeshur del me nxitim, gati për t'u përdorur. Është një koncept i thjeshtë, por inxhinieria që qëndron pas tyre Rezervuarët e ruajtjes së hidrogjenit me presion të lartë është tepër i saktë. Ne duhet të sigurohemi që çdo rezervuari i hidrogjenit është i sigurt dhe i besueshëm.

Çfarë është ruajtja e hidrogjenit të lëngshëm dhe kur përdoret?

Ruajtja e hidrogjenit të lëngshëm është kampion i peshave të rënda të densitetit të energjisë. Duke e kthyer gazin në lëng, ne rrisim ndjeshëm densitetin e tij. Kjo do të thotë që ne mund të vendosim më shumë energji në më të vogla rezervuarët e magazinimit. Kjo është thelbësore për aplikacionet ku hapësira është e kufizuar, por keni nevojë për shumë fuqi, si në hapësirën ajrore ose transportin e rëndë.

Megjithatë, ruajtja e hidrogjenit të lëngshëm është e ndërlikuar. Ju duhet një "kriogjenik" i veçantë rezervuari i hidrogjenit. Ky rezervuar vepron si një super-termos. Ka shtresa izolimi për të mbajtur nxehtësinë jashtë. Nëse hidrogjeni nxehet edhe pak, ai vlon përsëri në një gaz dhe zgjerohet. Kjo quhet "boil-off". Menaxhimi i këtij boli-off është një sfidë e madhe në rezervuarët e depozitimit të hidrogjenit të lëngshëm.

Pavarësisht sfidave, ruajtja e hidrogjenit të lëngshëm është jetike për botën globale furnizimi me hidrogjen. Anijet që transportojnë sasi masive të hidrogjenit nëpër oqeane ka të ngjarë të përdorin ruajtjen e lëngjeve. Është mënyra më efikase për të lëvizur sasi të mëdha në distanca të gjata. Për një ekonomia e hidrogjenit për t'u bërë globale, ne duhet ta zotërojmë atë ruajtja e hidrogjenit të lëngshëm. Ajo plotëson magazinimi i gazit të kompresuar duke përballuar udhëtimin e gjatë.

A munden materialet në gjendje të ngurtë të revolucionarizojnë ruajtjen e hidrogjenit?

Po sikur të mos kishim nevojë për presion të lartë apo të ftohtë ekstrem? Ky është premtimi i magazinimi në gjendje të ngurtë. Në këtë metodë, ne përdorim materiale të veçanta, si hidridet metalike, për të ruajnë hidrogjenin. Të molekulat e hidrogjenit në fakt lidhet me atomet e metaleve. Është sikur metali "thith" hidrogjenin. Kjo ruajtja e hidridit të metalit është tepër i sigurt sepse hidrogjeni është i mbyllur në strukturën e ngurtë.

Për të nxjerrë hidrogjenin, thjesht ngrohni materialin. Kjo lëshon gazin. Kjo Metoda e ruajtjes së hidrogjenit ofron të lartë dendësia vëllimore e energjisë, që do të thotë se mund të paketoni shumë hidrogjen në një hapësirë të vogël pa presion të lartë. Ruajtja e hidrogjenit të hidridit të metalit është e shkëlqyeshme për aplikacione të palëvizshme, si energjia rezervë për një ndërtesë.

Megjithatë, materialet janë të rënda. A rezervuari i hidrogjenit i mbushur me pluhur metalik peshon shumë më tepër se një rezervuar i thjeshtë gazi. Kjo bën magazinimi në gjendje të ngurtë më pak ideale për makina. Por studiuesit po punojnë për të reja materiale për ruajtjen e hidrogjenit që janë më të lehta dhe më të shpejta për t'u mbushur. Kjo zonë e teknologjitë e ruajtjes së hidrogjenit është emocionuese sepse zgjidh shumë shqetësime sigurie që lidhen me presionin e lartë.

Cilat materiale përdoren për ndërtimin e rezervuarëve të ruajtjes së hidrogjenit me presion të lartë?

Nëse do të ruani gazin në 700 bar, nuk mund të përdorni thjesht një kanaçe të vjetër të ndryshkur. Ruajtja e hidrogjenit me presion të lartë kërkon materiale moderne. Ekzistojnë katër lloje kryesore të rezervuari i hidrogjenit dizajne, të klasifikuara si Tipi I deri në Tipin IV.

Lloji I është bërë nga i gjithë çeliku. Është i rëndë, por i lirë. Kjo është ajo që ne shpesh përdorim për të palëvizshme magazinimi i gazit në fabrika. Lloji II ka një shtresë çeliku të mbështjellë me tekstil me fije qelqi. Është pak më e lehtë. Lloji III ka një shtresë alumini të mbështjellë me fibër karboni. Tani po hyjmë në territorin e teknologjisë së lartë.

Më i avancuari është Tipi IV rezervuari i hidrogjenit. Ky rezervuar ka një shtresë plastike të mbështjellë me fibër karboni. Është jashtëzakonisht i fortë dhe shumë i lehtë. Kjo është rezervuari i hidrogjenit përdoret në moderne automjete me qeliza karburanti me hidrogjen. Fibra e karbonit siguron forcën për të mbajtur hidrogjeni i ngjeshur, ndërsa plastika e mban gazin brenda. Këto teknologjitë e tankeve janë të shtrenjta, por janë thelbësore për energjia e hidrogjenit revolucion. Si prodhues, unë shoh kërkesën për këto përbërje enët nën presion duke u rritur çdo vit.

Si e trajtojmë sigurinë dhe brishtësinë e hidrogjenit në tanke?

Siguria është shqetësimi numër një për këdo që blen gazra industriale. Marku e di mirë këtë. Një nga rreziqet unike të hidrogjenit quhet diçka brishtësia me hidrogjen. Atomet e hidrogjenit janë aq të vegjël sa mund të lëvizin në muret metalike të a rezervuari i hidrogjenit. Pasi të jenë brenda, ato mund ta bëjnë metalin të brishtë dhe të prirur ndaj plasaritjes. Një e plasaritur ruajtja e hidrogjenit me presion të lartë tank është një fatkeqësi që pret të ndodhë.

Për të parandaluar brishtësia me hidrogjen, duhet të jemi shumë të kujdesshëm me materialet tona. Ne përdorim lidhje të veçanta çeliku që janë rezistente ndaj brishtësisë së hidrogjenit. Në tanket e tipit IV, shtresa plastike vepron si një pengesë, duke mbrojtur strukturën e jashtme. Ne gjithashtu kontrollojmë rreptësisht presioni dhe temperatura gjatë mbushjes për të minimizuar stresin në rezervuari i hidrogjenit.

Të siguria e ruajtjes së hidrogjenit përfshin gjithashtu testime rigoroze. Çdo sistemi i ruajtjes së hidrogjenit i nënshtrohet testimit të shpërthimit, testimit të rënies dhe testimit të zjarrit. Ne trajtojmë energjia e hidrogjenit me respekt. Kur trajtohet si duhet me të djathtën teknologjitë e ruajtjes së hidrogjenit, është po aq i sigurt sa benzina apo gazi natyror. Duhet të sigurohemi ruajtja e sigurt e hidrogjenit për të ndërtuar besimin në treg.

Çfarë roli luan ruajtja e energjisë së hidrogjenit në sistemet e energjisë së rinovueshme?

Ruajtja e energjisë së hidrogjenit është pjesa që mungon në enigmën e energjisë së rinovueshme. Dielli nuk shkëlqen gjithmonë dhe era nuk fryn gjithmonë. Ne kemi nevojë për një mënyrë për ta ruajtur atë energji për më vonë. Bateritë janë të mira për kohë të shkurtra, por ruajtja e energjisë së hidrogjenit është më e mira për një kohë të gjatë.

Ne mund të përdorim energjinë e tepërt të erës për të drejtuar elektrolizuesit, duke krijuar energjia e hidrogjenit. Ne e ruajmë këtë hidrogjen në rezervuarë të mëdhenj ose edhe në magazinimi nëntokësor i hidrogjenit shpellat. Pastaj, javë ose muaj më vonë, kur kemi nevojë për energji, ne e kalojmë hidrogjenin përmes a qelizë karburanti ose turbinë për të prodhuar energji elektrike. Kjo kthehet energjia e hidrogjenit në një bateri masive për rrjetin elektrik.

Ky aplikacion bën energjia e hidrogjenit një lojtar kyç në tranzicioni i energjisë. Na lejon të përdorim më shumë energjia e rinovueshme pa u shqetësuar për ndërprerjet. Për vendet industriale, që kanë një ruajtja e energjisë së hidrogjenit sistemi do të thotë që ju keni fuqi rezervë që është e pastër dhe e besueshme. Ajo redukton konsumi i energjisë nga rrjeti dhe ul gjurmët e karbonit.

Cila është e ardhmja e ekonomisë dhe infrastrukturës së hidrogjenit?

E ardhmja është e ndritshme për energjia e hidrogjenit. Ne po shohim një shtytje globale për të ndërtuar infrastrukturë hidrogjeni. Kjo do të thotë më shumë tubacione, më shumë stacione karburanti dhe më mirë ruajtja dhe transporti i hidrogjenit rrjetet. Të Departamenti i Energjisë dhe qeveritë në mbarë botën po investojnë miliarda për ta bërë atë ekonomia e hidrogjenit një realitet.

Do të shohim përparime në teknologjitë e ruajtjes së hidrogjenit. Tanket do të bëhen më të lehta dhe më të lira. Transportues të lëngshëm të hidrogjenit organik (LOHCs) mund të na lejojnë të transportojmë hidrogjenin si një lëng i ngjashëm me vajin në temperatura normale. Elektrike me qeliza karburanti hidrogjeni automjetet do të bëhen më të zakonshme në rrugët tona.

Për pronarët e bizneseve, kjo është një mundësi. Kërkesa për energjia e hidrogjenit pajisje, nga rezervuarët e magazinimit te Gazra specialiteti me pastërti të lartë, do të ngrihet në qiell. Ata që investojnë në energjia e hidrogjenit tani do të udhëheqë tregun. Ne po shkojmë drejt një bote ku energjia e hidrogjenit fuqizon fabrikat tona, kamionët tanë dhe shtëpitë tona. Është një kohë emocionuese për të qenë në biznesin e gazit.

Marrëveshje kryesore

• Energjia e hidrogjenit është një bartës i energjisë: Ajo ruan energjinë e prodhuar nga burime të tjera, duke vepruar si një bateri e pastër dhe me densitet të lartë për botën.
• Tre teknologjitë kryesore të ruajtjes: Ne e ruajmë hidrogjenin si një gaz i ngjeshur, a lëngu kriogjen, ose në materiale në gjendje të ngurtë.
• Hidrogjeni i kompresuar është standard: Për shumicën e aplikacioneve aktuale, ruajtja e hidrogjenit me presion të lartë në rezervuarët me fibër karboni (Tipi III dhe IV) është zgjidhja më efektive.
• Siguria është parësore: Ne duhet të përdorim materiale rezistente ndaj brishtësia me hidrogjen dhe ndiqni protokollet strikte për të siguruar siguria e hidrogjenit sistemeve.
• Aktivizimi i burimeve të rinovueshme: Ruajtja e energjisë së hidrogjenit na lejon të ruajmë sasi masive të energjisë së rinovueshme për periudha të gjata, duke balancuar rrjetin elektrik.
• Rritja e infrastrukturës: Të ekonomia e hidrogjenit po zgjerohet, me investime masive në prodhimi i hidrogjenit, rezervuarët e magazinimit, dhe rrjetet e transportit globalisht.