Världen förändras snabbt, och sättet vi driver våra liv på förändras med det. Som fabriksägare i Kina med sju produktionslinjer dedikerade till industrigaser har jag, Allen, sett industrin utvecklas i flera år. Vi går bort från traditionella bränslen och ser mot en renare horisont. Den horisonten är upplyst av väteenergi. Den här artikeln är skriven för företagsledare som Mark Shen – beslutsamma, framåtblickande människor som vill förstå muttrarna och bultarna i detta skifte.

Varför ska du läsa detta? För förståelse väteenergi handlar inte bara om att rädda planeten; det handlar om smarta affärer. Vi kommer att utforska den kritiska tekniken bakom väteproduktion och den lagringstankar som gör det möjligt. Vi kommer att dyka in i den komplexa världen av energilagring och den lagringsteknik som håller det säkert. Från teknik för lagring av väte som komprimerat väte till avancerad högtrycksvätelagring lösningar kommer vi att täcka allt. Vi kommer att titta på vätgastank i ett nytt ljus, att förstå typer av väte system som kommer att driva framtiden energisystem. Detta är din färdplan till väteekonomi.

Vad är väteenergi och varför är det kritiskt för framtiden?

Vätgasenergi kallas ofta för framtidens bränsle, men det är faktiskt en energibärare. Detta innebär att den lagrar och flyttar energi, ungefär som ett batteri gör, snarare än att skapa den från grunden som olja eller kol. Vätgasenergi är ren. När du använder den i en bränslecell, det enda avloppet är rent vatten. För en värld som försöker minska föroreningarna, väteenergi är ett mirakel.

Men varför pratar alla om väteenergi nu? Det är för att vi behöver en ren energibärare som kan göra tunga lyft. Batterier är bra för bilar, men för stora lastbilar, fartyg och flygplan är de för tunga. Vätgasenergi packar mycket punsch i ett lätt paket. Den har hög energidensiteter efter vikt. Detta gör väteenergi den perfekta partnern för förnybar energi källor som vind och sol. Vi kan använda extra solenergi för att tillverka väte, lagra det och sedan använda det väteenergi när solen inte skiner.

För företag som mitt och ditt, väteenergi representerar en massiv förändring i leveranskedjan. Vi ser en utveckling mot hållbar energi var väteenergi spelar en central roll. Adopterar väteenergi är inte bara en trend; det är ett nödvändigt steg för a hållbar energiframtid. När vi tittar på utvärdering av väte som en global resurs är det tydligt att väteenergi är här för att stanna.

Hur fungerar väteproduktion för att driva på den gröna ekonomin?

Innan vi kan lagra det måste vi göra det. Vätgasproduktion är det första steget i kedjan. För närvarande tillverkas det mesta av väte av naturgas. Detta är billigt, men det skapar koldioxid. Men branschen tävlar mot grönt väte. Detta är vätegenerering använda vatten och el från förnybara källor.

I min fabrik förstår vi att kvaliteten på gasen har betydelse. Vätgasproduktion måste vara ren, speciellt för användning i en vätebränslecell. Även små föroreningar kan förstöra en bränslecell. Det är därför väteproduktion tekniker blir mer avancerade. Vi använder elektrolysatorer för att dela upp vatten till syre och väte. Detta ren och hållbar energi Metoden är framtidens hjärta väteekonomi.

Men väteproduktion är bara halva striden. När du väl har gjort gasen måste du lägga den någonstans. Du behöver en lagringssystem. Det är här utmaningen ligger. Väte är det lättaste grundämnet i universum. Den vill fly. Anslutningseffektiv väteproduktion med effektiva vätelagringslösningar är nyckeln till att göra helheten energisystem arbete. Utan bra förvaring, väteproduktion är bortkastad.

Vilka är de huvudsakliga typerna av teknik för lagring av väte som är tillgängliga idag?

Så, hur håller vi denna lätta gas på ett ställe? Det finns tre huvudsakliga teknik för lagring av väte: gas, flytande och fast. Varje lagringsmetod har sina för- och nackdelar. Den vanligaste lagringsteknik är lagring av gasformigt väte. Detta innebär att man pressar in gasen lagringstankar vid mycket höga tryck.

Den andra metoden är lagring av flytande väte. Om du kyler ned väte till -253°C förvandlas det till en vätska. Detta gör att du kan lagra mycket mer väte i samma utrymme. Men att hålla det så kallt kräver mycket energi. Detta lagring av vätska används mest för rymdraketer eller specialiserad transport.

Den tredje, och mest futuristiska, är lagring i fast tillstånd. Detta använder vätelagringsmaterial att absorbera gasen som en svamp. Detta är mycket säkert, men tankarna kan vara tunga. När vi utforskar teknik för lagring av väte, måste vi balansera vikt, kostnad och säkerhet. För industriellt bruk, som det Mark köper, komprimerat väte i en stark vätgastank är standarden. Det är den mest mogna vätelagringsteknik vi har just nu.

Hur fungerar lagringstankar för komprimerat väte egentligen?

Låt oss gräva djupare i komprimerat väte. Föreställ dig att försöka få in en sovsäck i en liten säck. Du måste pressa hårt. Det är vad vi gör med lagring av komprimerat väte. Vi använder kompressorer för att tvinga in gasen i en vätgastank. Dessa är inte bara normala tankar; de är tryckkärl designad för att motstå enorma krafter.

Vi mäter detta tryck i "bar". Ett standardbildäck är cirka 2 bar. Komprimerat väte tankar arbetar ofta vid 350 bar eller till och med 700 bar! Det är 700 gånger trycket i atmosfären. Vid dessa tryck, vätgas blir tillräckligt tät för att vara användbar. Detta högtrycksvätelagring tillåter a bränslecells elfordon (FCEV) för att köra hundratals mil.

De vätelagringssystem i ett fordon eller en fabrik måste vara robust. Lagringssystem för komprimerat väte använd avancerade ventiler och regulatorer för att styra flödet. När du öppnar ventilen, komprimerat väte rusar ut, redo att användas. Det är ett enkelt koncept, men ingenjörskonsten bakom dessa högtrycksvätgaslagringstankar är otroligt exakt. Vi måste se till att varje vätgastank är säker och pålitlig.

Vad är lagring av flytande väte och när används det?

Lagring av flytande väte är tungviktsmästaren för energitäthet. Genom att förvandla gasen till en vätska ökar vi dess densitet avsevärt. Detta innebär att vi kan lägga mer energi i mindre lagringstankar. Detta är avgörande för applikationer där utrymmet är begränsat men du behöver mycket kraft, till exempel inom flyg eller tung sjöfart.

Men lagring av flytande väte är knepigt. Du behöver en speciell "kryogen" vätgastank. Denna tank fungerar som en supertermos. Den har lager av isolering för att hålla värmen ute. Om vätet värms upp ens en liten bit, kokar det tillbaka till en gas och expanderar. Detta kallas "avkokning". Att hantera denna uppvärmning är en stor utmaning i lagringstankar för flytande väte.

Trots utmaningarna, lagring av flytande väte är avgörande för det globala vätgasförsörjning. Fartyg som transporterar enorma mängder väte över haven kommer sannolikt att använda vätskelagring. Det är det mest effektiva sättet att flytta stora mängder över långa avstånd. För en väteekonomi för att bli global måste vi bemästra lagring av flytande väte. Det kompletterar lagring av komprimerad gas genom att hantera långfärden.

Kan material i fast tillstånd revolutionera lagringen av väte?

Tänk om vi inte behövde högtryck eller extrem kyla? Det är löftet om lagring i fast tillstånd. I denna metod använder vi speciella material, som metallhydrider, för att lagra väte. De vätemolekyler binder faktiskt till metallatomerna. Det är som att metallen "suger upp" vätet. Detta lagring av metallhydrid är otroligt säkert eftersom vätet är inlåst i den fasta strukturen.

För att få ut vätet värmer man helt enkelt upp materialet. Detta frigör gasen. Detta vätelagringsmetod erbjuder höga volymetrisk energitäthet, vilket innebär att du kan packa mycket väte i ett litet utrymme utan högt tryck. Lagring av metallhydridväte är utmärkt för stationära applikationer, som reservkraft för en byggnad.

Materialen är dock tunga. A vätgastank fylld med metallpulver väger mycket mer än en enkel bensintank. Detta gör lagring i fast tillstånd mindre idealisk för bilar. Men forskare jobbar på nya material för vätelagring som är lättare och snabbare att fylla. Detta område av teknik för lagring av väte är spännande eftersom det löser många säkerhetsproblem i samband med högt tryck.

Vilka material används för att bygga högtryckstankar för vätgas?

Om du ska lagra gas i 700 bar kan du inte bara använda en rostig gammal dunk. Högtrycksvätgaslagring kräver banbrytande material. Det finns fyra huvudtyper av vätgastank mönster, klassificerade som typ I till typ IV.

Typ I är gjord av helt stål. Den är tung men billig. Detta är vad vi ofta använder för stationära gasförråd i fabriker. Typ II har ett stålfoder insvept i glasfiber. Det är lite lättare. Typ III har ett aluminiumfoder insvept i kolfiber. Nu är vi på väg in på högteknologiskt territorium.

Den mest avancerade är Type IV vätgastank. Denna tank har en plastliner insvept i kolfiber. Den är extremt stark och väldigt lätt. Detta är vätgastank används i modern vätebränslecellsfordon. Kolfibern ger styrkan att hålla komprimerat väte, medan plasten håller gasen inne. Dessa tankteknologier är dyra, men de är viktiga för väteenergi revolution. Som tillverkare ser jag efterfrågan på dessa kompositer tryckkärl växer varje år.

Hur åtgärdar vi säkerhet och väteförsprödning i tankar?

Säkerhet är det viktigaste för alla som köper industrigaser. Mark vet detta väl. En av de unika farorna med väte är något som kallas väteförsprödning. Väteatomer är så små att de kan vicka in i metallväggarna på en vätgastank. Väl inne kan de göra metallen spröd och benägen att spricka. En sprucken högtrycksvätelagring tank är en katastrof som väntar på att hända.

För att förhindra väteförsprödning, vi måste vara mycket försiktiga med våra material. Vi använder speciella stållegeringar som är resistent mot väteförsprödning. I typ IV-tankar fungerar plastfodret som en barriär som skyddar den yttre strukturen. Vi kontrollerar också strikt tryck och temperatur under fyllning för att minimera stressen på vätgastank.

De säkerheten vid lagring av väte innebär också rigorösa tester. Varje vätelagringssystem genomgår sprängtestning, falltestning och brandtestning. Vi behandlar väteenergi med respekt. Vid rätt hantering med höger teknik för lagring av väte, det är lika säkert som bensin eller naturgas. Vi måste se till säker lagring av väte att bygga förtroende på marknaden.

Vilken roll spelar väteenergilagring i förnybara kraftsystem?

Lagring av väteenergi är den saknade biten i pusslet för förnybar energi. Solen skiner inte alltid, och vinden blåser inte alltid. Vi behöver ett sätt att lagra den energin för senare. Batterier är bra för korta tider, men lagring av väteenergi är bäst för långa varaktigheter.

Vi kan använda överskott av vindkraft för att köra elektrolysörer, skapa väteenergi. Vi lagrar detta väte i stora tankar eller till och med i underjordisk vätelagring grottor. Sedan, veckor eller månader senare, när vi behöver ström, kör vi vätgasen genom en bränslecell eller turbin för att göra el. Det här vänder väteenergi till ett massivt batteri för elnätet.

Denna applikation gör väteenergi en nyckelspelare i energiomställning. Det gör att vi kan använda mer förnybar energi utan att oroa dig för strömavbrott. För industrianläggningar, med en lagring av väteenergi systemet innebär att du har reservkraft som är ren och pålitlig. Det minskar energiförbrukning från nätet och sänker koldioxidavtryck.

Vad är framtiden för väteekonomin och infrastrukturen?

Framtiden är ljus för väteenergi. Vi ser en global push för att bygga väteinfrastruktur. Detta innebär fler rörledningar, fler tankstationer och bättre vätgaslagring och transport nätverk. Den Institutionen för energi och regeringar över hela världen investerar miljarder för att göra det väteekonomi en verklighet.

Vi kommer att se framsteg inom teknik för lagring av väte. Tankar kommer att bli lättare och billigare. Flytande organiska vätebärare (LOHC) kan tillåta oss att transportera väte som en oljeliknande vätska vid normala temperaturer. Vätgas bränslecell elektrisk fordon kommer att bli vanligare på våra vägar.

För företagare är detta en möjlighet. Efterfrågan på väteenergi utrustning, från lagringstankar till Specialgaser med hög renhet, kommer att skjuta i höjden. De som investerar i väteenergi nu kommer att leda marknaden. Vi går mot en värld där väteenergi driver våra fabriker, våra lastbilar och våra hem. Det är en spännande tid att vara i gasbranschen.

Viktiga takeaways

• Vätgasenergi är en energibärare: Den lagrar energi som produceras från andra källor och fungerar som ett rent batteri med hög densitet för världen.
• Tre huvudsakliga lagringstekniker: Vi lagrar väte som en komprimerad gas, a kryogen vätska, eller in material i fast tillstånd.
• Komprimerat väte är standard: För de flesta aktuella applikationer, högtrycksvätelagring i kolfibertankar (Typ III och IV) är den mest effektiva lösningen.
• Säkerheten är av största vikt: Vi måste använda material som är resistenta mot väteförsprödning och följ strikta protokoll för att säkerställa vätgas säkerhet system.
• Aktivera förnybara energikällor: Lagring av väteenergi tillåter oss att lagra enorma mängder förnybar energi under långa perioder, vilket balanserar elnätet.
• Infrastrukturtillväxt: De väteekonomi expanderar, med massiva investeringar i väteproduktion, lagringstankaroch transportnätverk globalt.