Водород, самый простой, но самый распространенный элемент во Вселенной, невероятно универсален и совсем недавно был использован в водородные топливные элементы посредством электрохимического процесса, в котором водород и кислород соединяются с образованием воды и газа. Эти клетки потенциально могут решить некоторые из наиболее насущных проблем, связанных с энергетикой. Хотя дебаты о плюсах и минусах водородных топливных элементов продолжаются, не оспаривается тот факт, что водород является экологически чистой альтернативой ископаемому топливу, которая может обеспечить высокую плотность энергии для многих промышленных предприятий и видов транспорта.
Здесь мы углубимся в то, как водородные топливные элементы могут изменить будущее использования энергии и как предприятия могут извлечь выгоду из этой эволюции.
Содержание
Мировой рынок водородных топливных элементов
Факты о топливных элементах на водороде
Заключение
Мировой рынок водородных топливных элементов
Мировой рынок водородных топливных элементов стоил оценивается в 6.6 млрд долларов США в 2021 году.и компании, производящие топливные элементы, продолжать работать над тем, чтобы сделать водородные топливные элементы более легкими, менее дорогими в производстве и требующими меньшего количества деталей.
Таким образом, ожидается, что к 19.5 году рынок будет стоить 2027 миллиардов долларов США, а среднегодовой темп роста составит 21% в период с 2022 по 2027 год. Спрос на чистую энергию в некоторых регионах, особенно в Азиатско-Тихоокеанском регионе, еще больше стимулирует рост водородной энергетики. рынок топливных элементов, при этом Япония доминирует в расширении сектора за счет ряда приложений. Другие страны, где будущий рост кажется неизбежным, включают Китай, Германию и Корею.
Факты о топливных элементах на водороде
Вот 10 фактов о водородные топливные элементы которые отличают их от других систем хранения топлива:
Топливные элементы — экологически чистый источник энергии
Водородные топливные элементы являются экологически чистым источником энергии с минимальным воздействием на окружающую среду. При хранении не происходит горения, а побочными продуктами являются только тепло и вода. Кроме того, в отличие от гидроэнергетики или биотоплива, для производства водорода не нужны обширные земельные площади.
НАСА даже работает над использованием водорода в качестве ресурса, а получаемая в качестве побочного продукта вода будет использоваться в качестве питьевой воды для астронавтов. Этот факт показывает, насколько водородные топливные элементы являются нетоксичным ресурсом, что делает их превосходящими уголь, ядерную энергию или природный газ.
Водородные элементы практически не загрязняют звук и изображение.
Как и другие источники энергии, водородные топливные элементы не создавать чрезмерного шума. Даже автомобили с водородным двигателем издают меньше шума, чем автомобили с обычными двигателями внутреннего сгорания. Традиционные автомобильные двигатели сопровождаются взрывами и движущимися механическими частями, тогда как электрохимический процесс в топливных элементах тихий и производит минимальный механический шум. Это одна из причин, почему По оценкам что к 20 году около 2030% автомобилей во всем мире будут работать на топливных элементах.
Простая конструкция топливных элементов снижает потребность в сложных механических компонентах, которые могут способствовать визуальному загрязнению. Обтекаемый дизайн водородные элементы улучшает их визуальную совместимость с помощью нескольких приложений.
Топливные элементы универсальны
Универсальность водородные топливные элементы также является основным фактором их растущего внедрения. Их области применения варьируются от питания транспортных средств и зданий до портативных электронных устройств и альтернативных силовых структур.
Водородные топливные элементы также исследуются для использования в морской и аэрокосмической промышленности. Эта склонность к движению на основе водорода направлена на сокращение выбросов и минимальное воздействие на окружающую среду.
Водородные элементы имеют быстрое время зарядки
В последнем конструкции водородных топливных элементов значительно сократили время зарядки. Это было достигнуто за счет использования полуцилиндрической катушки в качестве внутреннего теплообменника, ускоряющего охлаждение твердоводородного топливного элемента, что, в свою очередь, помогает ему быстрее заряжаться.
Благодаря этому методу время зарядки водородом сократилось на 59% по сравнению с использованием обычного теплообменника со спиральным змеевиком.
Топливные элементы обеспечивают длительный срок использования
Точный срок службы топливных элементах зависит от его использования, поскольку батареи разряжаются с разной скоростью в зависимости от их применения. Например, автомобили на водородных топливных элементах могут проехать в среднем 312 и 380 миль без дозаправки. Топливные батареи в элементах рассчитаны на срок службы от 150,000 200,000 до XNUMX XNUMX миль. Когда срок службы заканчивается, топливные элементы можно разобрать, а компоненты отправить на переработку.
Эта продолжительность больше, чем у электромобилей (EV). Внешняя температура не влияет на эффективность топливного элемента. Он не портится в холодную погоду, как при использовании в электромобилях. Это преимущество водородных топливных элементов усиливается в сочетании с их быстрым временем зарядки.
Водородные элементы питания более мощные
Топливные элементы являются источником энергии высокой плотности с превосходной энергоэффективностью. Как правило, водород имеет самое высокое энергосодержание среди любого обычного топлива с точки зрения веса. Жидкий водород и газы высокого давления имеют в три раза большую весовую плотность энергии, чем СПГ и дизельное топливо, а объемную энергию аналогичны природному газу.
Топливная эффективность позволяет производить больше энергии на фунт топлива. Например, традиционная электростанция внутреннего сгорания производит электроэнергию с КПД 33-35% по сравнению с 65% других топливных элементов. То же самое происходит и с транспортными средствами, где водородные топливные элементы использовать 40-60% энергии, обеспечивая при этом 50%-ное сокращение расхода топлива.
Технология водородных элементов идеально подходит для сельских сообществ.
Энергетические станции во многих странах расположены вдали от центров городов, и распределительные сети необходимы для обеспечения стабильной доставки электроэнергии потребителям. Аналогичным образом, необходимы конкретные решения для обеспечения электроэнергией сельских общин. Исследователи показали, что распространение власти на такие территории экономически и технически нецелесообразно.
Простота и эффективность топливные элементы сделать их подходящим энергетическим ресурсом для сельских районов. Их функционирование не зависит от движущихся частей и имеет длительный срок службы, который может достигать 40,000 XNUMX часов. Кроме того, они могут быть сложены друг с другом в соответствии с различными требованиями к мощности.
Благодаря тому, что топливные элементы генерируют тепло и электроэнергию одновременно, их можно использовать для разных целей. Например, тепло можно извлекать и использовать для оборудования вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Например, в Южной Африке 13% энергии используется для отопления помещений, а 32% — для горячего водоснабжения.
Топливные элементы могут работать в качестве резервного источника питания
Водородные топливные элементы стали многообещающей технологией для использования в системах резервного питания. Резервное питание подразумевает использование вторичных источников питания для обеспечения электропитания в случае внезапного отключения электроэнергии. Это критически важно для такой инфраструктуры, как центры обработки данных, больницы и телекоммуникационные сети. Водородные энергетические элементы обеспечить надежное электроснабжение такой инфраструктуры с длительным временем безотказной работы и низкими требованиями к техническому обслуживанию. Многие организации по всему миру внедряют топливные элементы, чтобы максимально использовать свои преимущества.
Водородные элементы портативны
Портативная электроэнергия является необходимостью для отдельных лиц и организаций, работающих во многих областях, а высокая зависимость от огромных силовых структур может привести к ограничениям в плане передвижения. К счастью, топливные элементы появились как решение этих потребностей. Портативные топливные системы весят менее 10 кг и обеспечивают мощность менее 5 кВт.
Меньшие микротопливные элементы могут использоваться для питания мобильных телефонов и ноутбуков и имеют преимущества, связанные со снижением веса и плотностью энергии по сравнению с литий-ионными батареями. С другой стороны, крупномасштабные портативные источники питания перспективны для географически удаленных приложений, таких как метеостанции.
Топливные элементы могут демократизировать власть
Чрезмерная зависимость от ископаемого топлива для производства электроэнергии истощает энергетические системы и загрязняет окружающую среду. Топливные элементы разрешить распределенное производство энергии, которое поможет общинам и более мелким предприятиям генерировать больше энергии. Кроме того, снижение зависимости от централизованных энергосетей может дать отдельным лицам и местным сообществам больше контроля, помогая снизить вероятность резкого скачка цен на ископаемое топливо в периоды, когда запасы становятся недостаточными.
Децентрализованное производство электроэнергии с использованием ископаемого топлива повышает устойчивость сети во время сбоев в энергосистеме или стихийных бедствий, а локализованное производство электроэнергии означает, что критически важные объекты и услуги могут продолжать функционировать даже в случае сбоя в работе централизованной сети.
Заключение
Текущие исследования сосредоточены на выявлении и разработке технологии топливных элементов для снижения стоимости и увеличения срока службы компонентов батареи топливных элементов, таких как катализаторы, мембраны, биполярные пластины и сборки мембранных электродов. Масштабные производственные процессы и низкие затраты также сделают конструкции топливных элементов конкурентоспособными по стоимости по сравнению с традиционными технологиями.
Эти типы улучшенных топливных элементов все чаще помогают обеспечивать электроэнергией сообщества и отрасли, нуждающиеся в электроэнергии. По мере совершенствования технологии мы, вероятно, увидим, что она будет использоваться еще в большем количестве слоев общества.
Если вы ищете новейшую технологию топливных элементов, просмотрите тысячи вариантов от надежных поставщиков на сайте Alibaba.com.
