Thế giới đang thay đổi nhanh chóng và cách chúng ta cung cấp năng lượng cho cuộc sống cũng thay đổi theo. Là chủ nhà máy ở Trung Quốc với bảy dây chuyền sản xuất dành riêng cho khí công nghiệp, tôi, Allen, đã theo dõi sự phát triển của ngành này trong nhiều năm. Chúng ta đang rời xa các loại nhiên liệu truyền thống và hướng tới một chân trời sạch hơn. Chân trời đó được thắp sáng bởi năng lượng hydro. Bài viết này được viết cho các nhà lãnh đạo doanh nghiệp như Mark Shen—những người quyết đoán, có tư duy cầu tiến và muốn hiểu rõ những điểm mấu chốt của sự thay đổi này.

Tại sao bạn nên đọc cái này? Bởi vì sự hiểu biết năng lượng hydro không chỉ là cứu hành tinh; đó là về kinh doanh thông minh. Chúng ta sẽ khám phá những công nghệ quan trọng đằng sau sản xuất hydro và bể chứa điều đó làm cho nó có thể. Chúng ta sẽ đi sâu vào thế giới phức tạp của lưu trữ năng lượng và công nghệ lưu trữ điều đó giữ cho nó an toàn. Từ công nghệ lưu trữ hydro giống hydro nén đến nâng cao lưu trữ hydro áp suất cao giải pháp, chúng tôi sẽ giải quyết tất cả. Chúng ta sẽ xem xét bình hydro trong một ánh sáng mới, sự hiểu biết các loại hydro hệ thống sẽ cung cấp năng lượng cho tương lai hệ thống năng lượng. Đây là lộ trình của bạn để nền kinh tế hydro.

Năng lượng hydro là gì và tại sao nó quan trọng cho tương lai?

năng lượng hydro thường được gọi là nhiên liệu của tương lai, nhưng thực ra nó là một chất mang năng lượng. Điều này có nghĩa là nó lưu trữ và di chuyển năng lượng, giống như pin, thay vì tạo ra năng lượng từ đầu như dầu hoặc than. năng lượng hydro sạch sẽ. Khi bạn sử dụng nó trong một pin nhiên liệu, khí thải duy nhất là nước tinh khiết. Vì một thế giới đang cố gắng giảm thiểu ô nhiễm, năng lượng hydro là một phép lạ.

Nhưng tại sao mọi người lại nói về năng lượng hydro bây giờ? Đó là bởi vì chúng ta cần một chất mang năng lượng sạch có thể nâng vật nặng. Pin rất tốt cho ô tô nhưng đối với xe tải lớn, tàu thủy và máy bay thì chúng lại quá nặng. năng lượng hydro gói rất nhiều cú đấm trong một gói nhẹ. Nó có độ cao mật độ năng lượng theo trọng lượng. Điều này làm cho năng lượng hydro đối tác hoàn hảo cho năng lượng tái tạo các nguồn như gió và mặt trời. Chúng ta có thể sử dụng thêm năng lượng mặt trời để tạo ra hydro, lưu trữ và sử dụng nó năng lượng hydro khi mặt trời không chiếu sáng.

Đối với các doanh nghiệp như của tôi và của bạn, năng lượng hydro đại diện cho một sự thay đổi lớn trong chuỗi cung ứng. Chúng tôi đang nhìn thấy một động thái hướng tới năng lượng bền vững ở đâu năng lượng hydro đóng vai trò trung tâm. Áp dụng năng lượng hydro không chỉ là một xu hướng; đó là một bước cần thiết cho một tương lai năng lượng bền vững. Khi chúng ta nhìn vào đánh giá hydro với tư cách là một nguồn tài nguyên toàn cầu, rõ ràng là năng lượng hydro ở đây để ở lại.

Sản xuất hydro hoạt động như thế nào để thúc đẩy nền kinh tế xanh?

Trước khi có thể lưu trữ nó, chúng ta phải tạo ra nó. Sản xuất hydro là bước đầu tiên trong chuỗi. Hiện nay, hầu hết hydro được sản xuất từ ​​khí tự nhiên. Điều này tuy rẻ nhưng lại tạo ra carbon dioxide. Tuy nhiên, ngành này đang chạy đua theo hướng hydro xanh. Đây là thế hệ hydro sử dụng nước và điện từ các nguồn tái tạo.

Tại nhà máy của tôi, chúng tôi hiểu rằng chất lượng khí đốt rất quan trọng. Sản xuất hydro phải nguyên chất, đặc biệt để sử dụng trong pin nhiên liệu hydro. Ngay cả những tạp chất nhỏ cũng có thể làm hỏng pin nhiên liệu. Đó là lý do tại sao sản xuất hydro công nghệ ngày càng tiên tiến hơn. Chúng tôi sử dụng máy điện phân để tách nước thành oxy và hydro. Cái này năng lượng sạch và bền vững phương pháp là trái tim của tương lai nền kinh tế hydro.

Nhưng sản xuất hydro mới chỉ là một nửa trận chiến. Một khi bạn tạo ra khí, bạn phải đặt nó ở đâu đó. Bạn cần một hệ thống lưu trữ. Đây là nơi thách thức nằm. Hydro là nguyên tố nhẹ nhất trong vũ trụ. Nó muốn trốn thoát. Kết nối hiệu quả sản xuất hydro với hiệu quả giải pháp lưu trữ hydro là chìa khóa để tạo nên toàn bộ hệ thống năng lượng làm việc. Nếu không bảo quản tốt, sản xuất hydro bị lãng phí.

Các loại công nghệ lưu trữ hydro chính hiện nay là gì?

Vậy làm cách nào để giữ lượng khí nhẹ này ở một nơi? Có ba chính công nghệ lưu trữ hydro: khí, lỏng, rắn. Mỗi phương pháp lưu trữ có ưu và nhược điểm của nó. Phổ biến nhất công nghệ lưu trữ là lưu trữ khí hydro. Điều này liên quan đến việc ép khí vào bể chứa ở áp suất rất cao.

Phương pháp thứ hai là lưu trữ hydro lỏng. Nếu bạn làm lạnh hydro xuống -253°C, nó sẽ chuyển thành chất lỏng. Điều này cho phép bạn lưu trữ nhiều hydro hơn trong cùng một không gian. Tuy nhiên, giữ lạnh như vậy tốn rất nhiều năng lượng. Cái này lưu trữ chất lỏng chủ yếu được sử dụng cho tên lửa không gian hoặc vận tải chuyên dụng.

Thứ ba và tương lai nhất là lưu trữ thể rắn. Điều này sử dụng vật liệu lưu trữ hydro để hấp thụ khí như một miếng bọt biển. Điều này rất an toàn, nhưng xe tăng có thể nặng. Khi chúng tôi khám phá công nghệ lưu trữ hydro, chúng ta phải cân bằng giữa trọng lượng, chi phí và sự an toàn. Dùng trong công nghiệp, như thứ Mark mua, hydro nén một cách mạnh mẽ bình hydro là tiêu chuẩn. Đó là người trưởng thành nhất công nghệ lưu trữ hydro chúng tôi có ngay bây giờ.

Bể chứa hydro nén thực sự hoạt động như thế nào?

Chúng ta hãy tìm hiểu sâu hơn hydro nén. Hãy tưởng tượng bạn đang cố gắng nhét một chiếc túi ngủ vào một chiếc bao tải nhỏ. Bạn phải đẩy mạnh. Đó là những gì chúng tôi làm với lưu trữ hydro nén. Chúng tôi sử dụng máy nén để ép khí vào một bình hydro. Đây không chỉ là những chiếc xe tăng bình thường; họ là bình áp lực được thiết kế để chịu được lực rất lớn.

Chúng tôi đo áp suất này bằng "bar". Lốp xe ô tô tiêu chuẩn có kích thước khoảng 2 bar. Hydro nén xe tăng thường hoạt động ở mức 350 bar hoặc thậm chí 700 bar! Tức là gấp 700 lần áp suất của khí quyển. Ở những áp lực này, khí hydro trở nên đủ dày đặc để có ích. Cái này lưu trữ hydro áp suất cao cho phép một xe điện chạy bằng pin nhiên liệu (FCEV) để lái xe hàng trăm dặm.

các hệ thống lưu trữ hydro trong một chiếc xe hoặc một nhà máy phải chắc chắn. Hệ thống lưu trữ hydro nén sử dụng van và bộ điều chỉnh tiên tiến để kiểm soát dòng chảy. Khi bạn mở van, hydro nén lao ra, sẵn sàng để sử dụng. Đó là một khái niệm đơn giản, nhưng kỹ thuật đằng sau những điều này bể chứa hydro áp suất cao cực kỳ chính xác. Chúng ta cần đảm bảo rằng mọi bình hydro là an toàn và đáng tin cậy.

Lưu trữ hydro lỏng là gì và khi nào nó được sử dụng?

Lưu trữ hydro lỏng là nhà vô địch hạng nặng về mật độ năng lượng. Bằng cách biến khí thành chất lỏng, chúng tôi tăng mật độ của nó lên đáng kể. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể đưa nhiều năng lượng hơn vào những thiết bị nhỏ hơn bể chứa. Điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng có không gian hạn chế nhưng bạn cần nhiều năng lượng, như trong ngành hàng không vũ trụ hoặc vận chuyển hạng nặng.

Tuy nhiên, lưu trữ hydro lỏng là khó khăn. Bạn cần một loại "đông lạnh" đặc biệt bình hydro. Bể này hoạt động giống như một siêu nhiệt. Nó có nhiều lớp cách nhiệt để giữ nhiệt. Nếu hydro nóng lên dù chỉ một chút, nó sẽ sôi trở lại thành khí và nở ra. Điều này được gọi là "đun sôi." Quản lý sự sôi sục này là một thách thức lớn trong bể chứa hydro lỏng.

Bất chấp những thách thức, lưu trữ hydro lỏng là quan trọng đối với toàn cầu cung cấp hydro. Những con tàu chở một lượng lớn khí hydro xuyên đại dương có thể sẽ sử dụng lưu trữ chất lỏng. Đó là cách hiệu quả nhất để di chuyển số lượng lớn trên một khoảng cách dài. Đối với một nền kinh tế hydro để vươn ra toàn cầu, chúng ta cần nắm vững lưu trữ hydro lỏng. Nó bổ sung kho chứa khí nén bằng cách xử lý hành trình đường dài.

Vật liệu thể rắn có thể cách mạng hóa việc lưu trữ hydro không?

Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta không cần áp suất cao hoặc cực lạnh? Đó là lời hứa của lưu trữ thể rắn. Trong phương pháp này, chúng tôi sử dụng các vật liệu đặc biệt, như hydrua kim loại, để lưu trữ hydro. các phân tử hydro thực sự liên kết với các nguyên tử kim loại. Nó giống như kim loại "thấm" hydro. Cái này lưu trữ hydrua kim loại cực kỳ an toàn vì hydro bị khóa trong cấu trúc rắn.

Để lấy hydro ra ngoài, bạn chỉ cần làm nóng vật liệu. Điều này giải phóng khí. Cái này phương pháp lưu trữ hydro cung cấp cao mật độ năng lượng thể tích, nghĩa là bạn có thể chứa nhiều hydro vào một không gian nhỏ mà không cần áp suất cao. Lưu trữ hydro kim loại hydrua rất lý tưởng cho các ứng dụng cố định, như nguồn điện dự phòng cho một tòa nhà.

Tuy nhiên, vật liệu rất nặng. A bình hydro chứa đầy bột kim loại nặng hơn rất nhiều so với một bình xăng đơn giản. Điều này làm cho lưu trữ thể rắn ít lý tưởng hơn cho ô tô. Nhưng các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu cái mới vật liệu lưu trữ hydro nhẹ hơn và nhanh hơn để lấp đầy. Khu vực này của công nghệ lưu trữ hydro rất thú vị vì nó giải quyết được nhiều mối lo ngại về an toàn liên quan đến áp suất cao.

Vật liệu nào được sử dụng để xây dựng bể chứa hydro áp suất cao?

Nếu định dự trữ gas ở áp suất 700 bar, bạn không thể chỉ sử dụng một lon cũ rỉ sét. Lưu trữ hydro áp suất cao đòi hỏi những vật liệu tiên tiến. Có bốn loại chính của bình hydro thiết kế, được phân loại từ Loại I đến Loại IV.

Loại I được làm hoàn toàn bằng thép. Nó nặng nhưng rẻ. Đây là những gì chúng ta thường sử dụng cho văn phòng phẩm kho chứa khí trong các nhà máy. Loại II có lớp lót bằng thép bọc sợi thủy tinh. Nó nhẹ hơn một chút. Loại III có lớp lót bằng nhôm bọc sợi carbon. Bây giờ chúng ta đang tiến vào lãnh thổ công nghệ cao.

Cao cấp nhất là loại IV bình hydro. Chiếc xe tăng này có một lớp lót nhựa được bọc bằng sợi carbon. Nó cực kỳ mạnh mẽ và rất nhẹ. Đây là bình hydro được sử dụng trong hiện đại xe chạy pin nhiên liệu hydro. Sợi carbon cung cấp sức mạnh để giữ hydro nén, trong khi nhựa giữ khí bên trong. Những cái này công nghệ xe tăng đắt tiền nhưng chúng rất cần thiết cho năng lượng hydro cuộc cách mạng. Với tư cách là một nhà sản xuất, tôi thấy nhu cầu về những sản phẩm composite này bình áp lực tăng trưởng hàng năm.

Làm thế nào để chúng tôi giải quyết vấn đề an toàn và hiện tượng giòn hydro trong bể chứa?

An toàn là mối quan tâm số một đối với bất kỳ ai mua khí công nghiệp. Mark biết rõ điều này. Một trong những mối nguy hiểm đặc biệt của hydro là cái gọi là sự giòn hydro. Các nguyên tử hydro nhỏ đến mức chúng có thể lung lay vào các bức tường kim loại của một bình hydro. Khi vào bên trong, chúng có thể làm cho kim loại trở nên giòn và dễ bị nứt. Một vết nứt lưu trữ hydro áp suất cao xe tăng là một thảm họa đang chực chờ xảy ra.

Để ngăn chặn sự giòn hydro, chúng ta phải rất cẩn thận với vật liệu của mình. Chúng tôi sử dụng hợp kim thép đặc biệt chống lại sự giòn hydro. Ở bể loại IV, lớp lót nhựa đóng vai trò như tấm chắn, bảo vệ cấu trúc bên ngoài. Chúng tôi cũng kiểm soát chặt chẽ việc áp suất và nhiệt độ trong quá trình làm đầy để giảm thiểu căng thẳng cho bình hydro.

các an toàn lưu trữ hydro cũng bao gồm việc kiểm tra nghiêm ngặt. Mỗi hệ thống lưu trữ hydro trải qua thử nghiệm nổ, thử nghiệm thả rơi và thử nghiệm lửa. Chúng tôi đối xử năng lượng hydro với sự tôn trọng. Khi xử lý đúng cách với quyền công nghệ lưu trữ hydro, nó an toàn như xăng hoặc khí tự nhiên. Chúng ta cần đảm bảo lưu trữ hydro an toàn để tạo dựng niềm tin trên thị trường.

Lưu trữ năng lượng hydro đóng vai trò gì trong hệ thống năng lượng tái tạo?

Lưu trữ năng lượng hydro là mảnh ghép còn thiếu của câu đố năng lượng tái tạo. Không phải lúc nào mặt trời cũng chiếu sáng và gió không phải lúc nào cũng thổi. Chúng ta cần một cách để lưu trữ năng lượng đó cho sau này. Pin tốt trong thời gian ngắn, nhưng lưu trữ năng lượng hydro là tốt nhất trong thời gian dài.

Chúng ta có thể sử dụng năng lượng gió dư thừa để chạy máy điện phân, tạo ra năng lượng hydro. Chúng tôi lưu trữ lượng hydro này trong các thùng chứa lớn hoặc thậm chí trong kho chứa hydro dưới lòng đất hang động. Sau đó, vài tuần hoặc vài tháng sau, khi cần điện, chúng tôi cho hydro chạy qua một pin nhiên liệu hoặc tua-bin để tạo ra điện. Điều này lần lượt năng lượng hydro thành một cục pin khổng lồ cho lưới điện.

Ứng dụng này làm cho năng lượng hydro một người chơi chủ chốt trong chuyển đổi năng lượng. Nó cho phép chúng ta sử dụng nhiều hơn năng lượng tái tạo mà không cần lo lắng về việc mất điện. Đối với các khu công nghiệp, có lưu trữ năng lượng hydro hệ thống có nghĩa là bạn có nguồn điện dự phòng sạch sẽ và đáng tin cậy. Nó làm giảm tiêu thụ năng lượng khỏi lưới điện và giảm lượng khí thải carbon.

Tương lai của nền kinh tế và cơ sở hạ tầng hydro là gì?

Tương lai tươi sáng cho năng lượng hydro. Chúng ta đang chứng kiến sự thúc đẩy toàn cầu nhằm xây dựng cơ sở hạ tầng hydro. Điều này có nghĩa là có nhiều đường ống hơn, nhiều trạm tiếp nhiên liệu hơn và tốt hơn lưu trữ và vận chuyển hydro mạng. các Sở năng lượng và các chính phủ trên toàn thế giới đang đầu tư hàng tỷ USD để tạo ra nền kinh tế hydro một thực tế.

Chúng ta sẽ thấy những tiến bộ trong công nghệ lưu trữ hydro. Xe tăng sẽ nhẹ hơn và rẻ hơn. Chất mang hydro hữu cơ lỏng (LOHC) có thể cho phép chúng ta vận chuyển hydro dưới dạng chất lỏng giống dầu ở nhiệt độ bình thường. Pin nhiên liệu hydro điện phương tiện giao thông sẽ trở nên phổ biến hơn trên đường của chúng ta.

Đối với các chủ doanh nghiệp, đây là cơ hội. Nhu cầu về năng lượng hydro thiết bị, từ bể chứa ĐẾN Khí đặc biệt có độ tinh khiết cao, sẽ tăng vọt. Những người đầu tư vào năng lượng hydro bây giờ sẽ dẫn đầu thị trường. Chúng ta đang hướng tới một thế giới nơi năng lượng hydro cung cấp năng lượng cho các nhà máy, xe tải và nhà cửa của chúng ta. Đây là thời điểm thú vị để kinh doanh khí đốt.

Bài học chính

• Năng lượng hydro là chất mang năng lượng: Nó lưu trữ năng lượng được sản xuất từ các nguồn khác, hoạt động giống như một cục pin sạch, mật độ cao cho thế giới.
• Ba công nghệ lưu trữ chính: Chúng ta lưu trữ hydro dưới dạng khí nén, Một chất lỏng đông lạnh, hoặc trong vật liệu rắn.
• Hydro nén là tiêu chuẩn: Đối với hầu hết các ứng dụng hiện nay, lưu trữ hydro áp suất cao trong bể sợi carbon (Loại III và IV) là giải pháp hiệu quả nhất.
• An toàn là điều tối quan trọng: Chúng ta phải sử dụng vật liệu có khả năng chống lại sự giòn hydro và tuân theo các quy trình nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn của hydro hệ thống.
• Kích hoạt năng lượng tái tạo: Lưu trữ năng lượng hydro cho phép chúng ta lưu trữ một lượng lớn năng lượng tái tạo trong thời gian dài, cân bằng lưới điện.
• Tăng trưởng cơ sở hạ tầng: các nền kinh tế hydro đang mở rộng với sự đầu tư lớn vào sản xuất hydro, bể chứavà mạng lưới giao thông toàn cầu.