С тех пор как 200 лет назад первый двигатель внутреннего сгорания работал на водороде, водородная технология привлекла внимание людей во всем мире. Целью водородной технологии является создание и использование водорода в качестве чистого и возобновляемого источника энергии, который можно использовать для питания автомобилей, домов и множества других коммерческих целей.
Водород уникален своей способностью быть легким и энергоемким топливом без прямых выбросов загрязняющих веществ, таких как парниковые газы. Это важно, потому что ожидается, что мир станет менее зависимым от ископаемого топлива и в то же время сократит выбросы парниковых газов.
В ближайшем будущем водород, скорее всего, будет производиться из различных источников энергии, храниться, перемещаться туда, где он необходим, а затем чисто превращаться в тепло и электричество, что сделает его основным источником энергии в мире.
Содержание
Современное состояние технологии водородной энергетики
Последние технологические разработки в области водородной энергетики
Будущее водородных технологий
Водородная энергетика: потенциал и проблемы
Современное состояние технологии водородной энергетики
Водород является универсальным энергоносителем, который можно использовать для сокращения выбросов углерода во многих различных областях, таких как транспорт, химические вещества, металлы, здания и производство электроэнергии. Ранее считалось, что эти сектора являются сложными с точки зрения сокращения выбросов.
Международное энергетическое агентство (МЭА) говорит что водород в основном используется в химической и нефтехимической промышленности. Например, он используется для очистки нефти и производства аммиака и метанола. Он также используется для обработки металлов и производства продуктов питания. Еще одно МЭА отчету утверждает, что водород также используется в качестве топлива при исследовании космоса и в качестве поглотителя кислорода при термообработке металлов.
Вот еще несколько вариантов использования водородной энергетики, которые в настоящее время находятся в массовом производстве или достигают значительного прогресса или прорывов.
- Складская логистика: Водородные топливные элементы может питать чистые грузовики, вилочные погрузчики, домкраты для поддонов и другие заводские транспортные средства, требующие быстрой дозаправки и длительного времени работы.
- Глобальная цепочка поставок: Водородная энергия может обеспечить грузовикам дальнего следования и транспортным средствам местной доставки необходимую им дальность хода и мощность, одновременно снижая выбросы углекислого газа и шумовое загрязнение.
- Производство стекла: Водород используется для плавления сырья, такого как кварцевый песок, при высоких температурах, заменяя природный газ и снижая выбросы CO2.
- Производство электроники: Водород используется в качестве «газа-носителя» для нанесения тонких слоев материалов на кремниевые пластины, что позволяет производить солнечные элементы и микрочипы.
Электролизеры — это устройства, которые используют электричество для расщепления воды на водород и кислород. Эти устройства могут обеспечить лучшую рыночную гибкость, поскольку они могут производить водород при избытке возобновляемой электроэнергии и использовать водород для выработки электроэнергии при нехватке возобновляемой электроэнергии. Электролизеры также могут производить кислород в качестве побочного продукта. Его можно использовать для различных промышленных применений или продавать на рынке.
в отличие от других возобновляемые источники энергииводород можно производить из различных видов топлива, и его легко транспортировать в различных формах. Затем его можно превратить в электричество. Но в настоящее время водород производится в основном из ископаемого топлива. Таким образом, выбросы CO2 от текущих применений водородной энергии аккаунт более 900 метрических тонн в год.
Водород является чистым источником энергии, если он производится из низкоуглеродных источников, таких как возобновляемые источники энергии, ядерная энергия или ископаемое топливо с улавливанием и хранением углерода (CCS). Единственный способ сократить выбросы углерода — перейти на более чистые методы производства водорода.
Cегодня в вложения в водородных технологиях и правительстве поддержка растут. Более 30 стран имеют дорожные карты по водороду, и было объявлено о 228 крупномасштабных водородных проектах по всей цепочке создания стоимости, на которые до 300 года будет потрачено более 2030 миллиардов долларов.
Последние технологические разработки в области водородной энергетики
Несколько недавних прорывов и инноваций связаны с технологией водородной энергетики. К наиболее известным относятся:
- Министерство энергетики США (DOE) сосредоточено на разработке технологий, которые могут производить водород по цене 2 доллара США за килограмм к 2025 году и по цене 1 доллар США за килограмм к 2030 году за счет чистого нулевого выброса углерода. пути.
- Исследователи Инженерная школа им. Шулиха Университета Калгари разработала топливный элемент нового типа, который может напрямую использовать метан или другое углеводородное топливо для выработки электроэнергии с высокой эффективностью и низкой стоимостью. Эта инновационная технология получения водородной энергии устраняет необходимость в дорогостоящих и сложных процессах риформинга.
- Зеленый водород революция ускоряется благодаря новым технологиям, таким как электролиз, топливные элементы, хранение водорода и смешивание водорода. Зеленый водород — это водород, полученный из возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце.
- Университет Ватерлоо имеет развитый новый тип топливного элемента, который может работать в десять раз дольше, чем существующие. В топливном элементе используется тонкий слой платины и углерода для уменьшения деградации и повышения долговечности. Эта инновация может снизить стоимость транспортных средств на водородных топливных элементах (FCV) и сделать их более конкурентоспособными по сравнению с традиционными автомобилями.
Будущее водородных технологий
Развитие технологии водородной энергетики как самого надежного источника энергии в будущем невозможно остановить. Он может сыграть ключевую роль в чистая энергия перехода, предоставляя гибкий низкоуглеродный источник энергии для различных секторов.
Технология водородной энергетики может позволить производить и использовать электроэнергию из возобновляемых источников в больших масштабах при одновременном снижении выбросов углерода. Но увеличение производства, инфраструктуры, торговли и использования водорода сопряжено с некоторыми проблемами.
Водородная энергетика: потенциал и проблемы
Высокая стоимость технологических достижений для производства, транспортировки, хранения и использования водорода является одной из проблем технологии водородной энергетики. Еще одной задачей является привлечение дополнительных инвестиций в водородные проекты и усиление координации между различными заинтересованными сторонами в цепочках создания стоимости водорода.
Эти проблемы можно решить, улучшив исследования и разработки, снизив стоимость капитала и сделав водород более ценным. Мы также должны разработать поддерживающую политику и правила, а также поощрять сотрудничество и общение между различными участниками.
Преодолев эти проблемы, технология водородной энергетики может сыграть ключевую роль в переходе к чистой энергии и внести вклад в достижение глобальных целей в области климата, что приведет к «водородной экономике».
