Sedert die eerste verbrandingsenjin 200 jaar gelede deur waterstof aangedryf is, het waterstoftegnologie die aandag van mense regoor die wêreld getrek. Die doel van waterstoftegnologie is om waterstof te skep en te gebruik as 'n skoon en hernubare bron van energie wat gebruik kan word om motors, huise en 'n verskeidenheid ander kommersiële doeleindes aan te dryf.
Waterstof is uniek in sy vermoë om 'n liggewig en energiedigte brandstof te wees met geen direkte vrystelling van besoedelingstowwe soos kweekhuisgasse nie. Dit is betekenisvol omdat dit na verwagting die wêreld minder afhanklik van fossielbrandstowwe sal maak en terselfdertyd kweekhuisgasvrystellings sal verminder.
In die nabye toekoms sal waterstof waarskynlik uit 'n verskeidenheid energiebronne gemaak word, geberg word, verskuif word na waar dit nodig is, en dan skoon in hitte en elektrisiteit verander word, wat dit die wêreld se hoofbron van energie maak.
INHOUDSOPGAWE
Die huidige stand van waterstofenergietegnologie
Onlangse tegnologiese ontwikkelings in waterstofenergie
Die toekoms van waterstofenergietegnologie
Waterstofenergie: potensiaal en uitdagings
Die huidige stand van waterstofenergietegnologie
Waterstof is 'n veelsydige energiedraer wat gebruik kan word om koolstofvrystellings in baie verskillende gebiede te verminder, soos vervoer, chemikalieë, metale, geboue en kragopwekking. Daar is voorheen geglo dat hierdie sektore moeilik was in terme van die vermindering van emissies.
Die Internasionale Energie-agentskap (IEA) sê dat waterstof meestal in die chemiese en petrochemiese nywerhede gebruik word. Dit word byvoorbeeld gebruik om olie te raffineer en ammoniak en metanol te maak. Dit word ook gebruik vir metaalverwerking en voedselproduksie. Nog 'n IEA verslag noem dat waterstof ook as brandstof in ruimteverkenning en as suurstofopvanger in die hittebehandeling van metale gebruik word.
Hier is 'n paar meer gebruiksgevalle van waterstofenergie wat tans in massaproduksie is of aansienlike vordering of deurbrake maak.
- Pakhuis logistiek: Waterstofbrandstofselle kan vragmotors, vurkhysers, paletdomkragte en ander binnenshuise fabrieksvoertuie wat vinnige brandstof en lang looptye benodig, aandryf.
- Globale voorsieningsketting: Waterstofenergie kan langafstandvragmotors en plaaslike afleweringsvoertuie die reikafstand en krag gee wat hulle nodig het, terwyl koolstofvrystellings en geraasbesoedeling verminder word.
- Glasproduksie: Waterstof word gebruik om grondstowwe soos silikasand teen hoë temperature te smelt, aardgas te vervang en CO2-emissies te verlaag.
- Elektroniese produksie: Waterstof word as 'n "draergas" gebruik om dun lae materiaal op silikonwafels te plaas, wat die vervaardiging van sonselle en mikroskyfies moontlik maak.
Elektroliseerders is toestelle wat elektrisiteit gebruik om water in waterstof en suurstof te verdeel. Hierdie toestelle kan beter markkant-buigsaamheid bied, aangesien hulle waterstof kan produseer wanneer daar 'n oormaat beskikbaarheid van hernubare elektrisiteit is en waterstof kan gebruik om elektrisiteit op te wek wanneer daar 'n tekort aan hernubare elektrisiteit is. Elektroliseerders kan ook suurstof as 'n neweproduk produseer. Dit kan vir verskeie industriële toepassings gebruik word of op die mark verkoop word.
In teenstelling met ander hernubare energiebronne, kan waterstof van baie verskillende brandstowwe gemaak word en is dit maklik om in verskillende vorme te vervoer. Dit kan dan in elektrisiteit verander word. Maar waterstof word tans hoofsaaklik uit fossielbrandstowwe vervaardig. Daarom is die CO2-emissies van die huidige toepassings van waterstofenergie rekening vir meer as 900 metrieke ton per jaar.
Waterstof is 'n skoon energiebron as dit gemaak word van lae-koolstofbronne soos hernubare energie, kernkrag of fossielbrandstowwe met koolstofopvang en -berging (CCS). Die enigste manier om koolstofvrystellings te verminder, is om oor te skakel na skoner waterstofproduksiemetodes.
Vandag beleggings in waterstoftegnologie en regering ondersteun styg. Meer as 30 lande het waterstofpadkaarte, en 228 grootskaalse waterstofprojekte is regoor die waardeketting aangekondig, wat meer as $300 miljard se besteding tot 2030 beloop.
Onlangse tegnologiese ontwikkelings in waterstofenergie
Verskeie onlangse deurbrake en innovasies word met waterstofenergietegnologie geassosieer. Die prominente sluit in:
- Die Amerikaanse departement van energie (DOE) is gefokus op die ontwikkeling van tegnologieë wat waterstof teen $2 per kilogram teen 2025 kan produseer en teen $1 per kilogram teen 2030 deur netto-nul-koolstof paaie.
- navorsers aan die Universiteit van Calgary se Schulich Skool vir Ingenieurswese het 'n nuwe tipe brandstofsel ontwikkel wat direk metaan of ander koolwaterstofbrandstowwe kan gebruik om elektrisiteit met hoë doeltreffendheid en lae koste op te wek. Hierdie innoverende waterstofenergietegnologie skakel die behoefte aan duur en komplekse hervormingsprosesse uit.
- Die groen waterstof rewolusie word versnel danksy nuwe tegnologieë soos elektrolise, brandstofselle, waterstofberging en waterstofvermenging. Groen waterstof is waterstof wat uit hernubare energiebronne, soos wind en sonkrag, vervaardig word.
- Die Universiteit van Waterloo het ontwikkel ’n nuwe tipe brandstofsel wat tien keer langer kan hou as bestaandes. Die brandstofsel gebruik 'n dun laag platinum en koolstof om agteruitgang te verminder en duursaamheid te verhoog. Hierdie innovasie het die potensiaal om die koste van waterstofbrandstofselvoertuie (FCV's) te verminder en dit meer mededingend met tradisionele voertuie te maak.
Die toekoms van waterstofenergietegnologie
Die momentum van waterstofenergietegnologie as die mees betroubare bron van energie in die toekoms kan nie gestop word nie. Dit kan 'n sleutelrol speel in skoon energie oorgange deur 'n buigsame, laekoolstof-energiebron vir verskeie sektore te voorsien.
Waterstofenergietegnologie kan dit moontlik maak om elektrisiteit van hernubare bronne op groot skaal te maak en te gebruik, terwyl koolstofvrystellings verminder word. Maar die verhoging van die produksie, infrastruktuur, handel en gebruik van waterstof kom met 'n paar uitdagings.
Waterstofenergie: potensiaal en uitdagings
Die hoë koste van tegnologiese vooruitgang vir waterstofproduksie, vervoer, berging en gebruik is een van die uitdagings van waterstofenergietegnologie. Nog 'n uitdaging is om meer beleggings vir waterstofprojekte te lok en koördinasie tussen die verskillende belanghebbendes in waterstofwaardekettings te verbeter.
Hierdie probleme kan opgelos word deur navorsing en ontwikkeling beter te maak, die koste van kapitaal te verlaag en waterstof meer waardevol te maak. Ons moet ook ondersteunende beleide en regulasies ontwikkel, asook samewerking en kommunikasie tussen verskeie akteurs aanmoedig.
Deur hierdie uitdagings te oorkom, kan waterstofenergietegnologie 'n sleutelrol speel in skoon energie-oorgange en bydra tot globale klimaatdoelwitte, wat lei tot 'n "waterstofekonomie."
