Wodór, najprostszy, a zarazem najbardziej rozpowszechniony pierwiastek we wszechświecie, jest niezwykle wszechstronny i ostatnio został wykorzystany w wodorowe ogniwa paliwowe poprzez proces elektrochemiczny, który łączy wodór i tlen, aby wytworzyć wodę i gaz. Te ogniwa mogą potencjalnie rozwiązać niektóre z najbardziej palących problemów związanych z energią. Podczas gdy debata na temat zalet i wad ogniw paliwowych wodorowych trwa, nie ulega wątpliwości, że wodór jest przyjazną dla środowiska alternatywą dla paliw kopalnych, która może zapewnić moc o wysokiej gęstości dla wielu zakładów przemysłowych i środków transportu.
W tym artykule przyjrzymy się bliżej temu, w jaki sposób ogniwa paliwowe zasilane wodorem mogą zmienić przyszłość wykorzystania energii i jakie korzyści odniosą przedsiębiorstwa z tej ewolucji.
Spis treści
Globalny rynek ogniw paliwowych wodorowych
Fakty dotyczące ogniw paliwowych zasilanych wodorem
Podsumowanie
Globalny rynek ogniw paliwowych wodorowych
Wartość światowego rynku ogniw paliwowych wodorowych wyniosła szacunkowo 6.6 mld USD w 2021 r.a firmy zajmujące się ogniwami paliwowymi będą kontynuować prace nad tym, aby ogniwa paliwowe wodorowe były lżejsze, tańsze w produkcji i wymagały mniejszej liczby części.
W związku z tym przewiduje się, że rynek będzie wart 19.5 mld USD do 2027 r. i odnotuje CAGR na poziomie 21% w latach 2022–2027. Popyt na czystą energię w niektórych regionach, szczególnie w regionie Azji i Pacyfiku, dodatkowo napędza wzrost rynku ogniw paliwowych wodorowych, przy czym Japonia dominuje w ekspansji sektora poprzez szereg zastosowań. Inne kraje, w których przyszły wzrost wydaje się nieunikniony, to Chiny, Niemcy i Korea.
Fakty dotyczące ogniw paliwowych zasilanych wodorem
Oto 10 faktów na temat wodorowe ogniwa paliwowe co odróżnia je od innych systemów magazynowania paliwa:
Ogniwa paliwowe są czystym źródłem energii
Wodorowe ogniwa paliwowe jest czystym źródłem energii o niewielkim wpływie na środowisko. W magazynowaniu nie występuje spalanie, a produktami ubocznymi są tylko ciepło i woda. Ponadto, w przeciwieństwie do energii wodnej lub biopaliw, nie ma potrzeby posiadania rozległych obszarów lądowych do produkcji wodoru.
NASA pracuje nawet nad wykorzystaniem wodoru jako zasobu, a woda produkowana jako produkt uboczny jest wykorzystywana jako woda pitna dla astronautów. Ten fakt pokazuje, jak wodorowe ogniwa paliwowe są surowcem nietoksycznym, co czyni je lepszymi od węgla, energii jądrowej lub gazu ziemnego.
Ogniwa wodorowe powodują niewielkie zanieczyszczenie dźwiękowe i wizualne
Podobnie jak inne źródła energii, wodorowe ogniwa paliwowe nie generują nadmiernego hałasu. Nawet pojazdy napędzane wodorem generują mniej dźwięku niż te wykorzystujące konwencjonalne silniki spalinowe. Tradycyjne silniki pojazdów obejmują eksplozje i ruchome części mechaniczne, podczas gdy proces elektrochemiczny w ogniwach paliwowych jest cichy i wytwarza minimalny hałas mechaniczny. To jeden z powodów, dla których szacuje się że do 20 roku około 2030% pojazdów na świecie będzie napędzanych ogniwami paliwowymi.
Prosta konstrukcja ogniw paliwowych zmniejsza potrzebę stosowania skomplikowanych elementów mechanicznych, które mogłyby przyczyniać się do zanieczyszczenia wizualnego. Opływowa konstrukcja ogniwa wodorowe zwiększa ich kompatybilność wizualną za pomocą kilku aplikacji.
Ogniwa paliwowe są wszechstronne
Wszechstronność wodorowe ogniwa paliwowe jest również głównym czynnikiem ich rosnącej adopcji. Ich zastosowania obejmują zasilanie pojazdów i budynków, przenośne gadżety elektroniczne i alternatywne struktury zasilania.
Ogniwa paliwowe wodorowe są również badane pod kątem przemysłu morskiego i lotniczego. Ta skłonność do napędu opartego na wodorze ma na celu redukcję emisji i minimalny wpływ na środowisko.
Ogniwa zasilane wodorem charakteryzują się szybkim czasem ładowania
Aktualności projekty ogniw paliwowych wodorowych znacznie skróciły czas ładowania. Osiągnięto to poprzez zastosowanie półcylindrycznej cewki jako wewnętrznego wymiennika ciepła, co pozwoliło na szybsze chłodzenie ogniwa paliwowego na stały wodór, co z kolei pomaga w szybszym ładowaniu.
Dzięki tej metodzie czas ładowania wodoru został skrócony o 59% w porównaniu do zastosowania konwencjonalnego wymiennika ciepła z wężownicą śrubową.
Ogniwa paliwowe zapewniają długi czas użytkowania
Dokładna długość życia ogniwo paliwowe polega na jego użytkowaniu, ponieważ baterie rozładowują się w różnym tempie w zależności od ich zastosowania. Na przykład pojazdy z ogniwami paliwowymi wodorowymi mogą przejechać średnio 312 i 380 mil przed ponownym zatankowaniem. Stosy paliwowe w ogniwach są zaprojektowane do użytkowania przez cały okres użytkowania, około 150,000 200,000 do XNUMX XNUMX mil. Po zakończeniu okresu eksploatacji ogniwa paliwowe można zdemontować, a komponenty można poddać recyklingowi.
Ten czas jest dłuższy niż ten oferowany przez pojazdy elektryczne (EV). Temperatura zewnętrzna nie wpływa na wydajność ogniwa paliwowego. Nie pogarsza się w zimne dni, jak w przypadku pojazdów elektrycznych. Ta zaleta ogniw paliwowych wodorowych jest wzmacniana w połączeniu z ich szybkim czasem ładowania.
Ogniwa wodorowe są mocniejsze
Ogniwa paliwowe są źródłem energii o wysokiej gęstości i doskonałej efektywności energetycznej. Generalnie wodór ma najwyższą zawartość energii spośród wszystkich powszechnie stosowanych paliw pod względem masy. Ciekły wodór i gazy wysokociśnieniowe mają trzykrotnie większą gęstość energii grawimetrycznej niż LNG i olej napędowy oraz energię objętościową podobną do gazu ziemnego.
Wydajność paliwowa pozwala na produkcję większej ilości energii na funt paliwa. Na przykład tradycyjna elektrownia spalinowa produkuje energię elektryczną przy wydajności 33-35% w porównaniu z 65% innych ogniw paliwowych. To samo dzieje się z pojazdami, gdzie wodorowe ogniwa paliwowe wykorzystuje 40-60% energii, oferując jednocześnie 50-procentowe ograniczenie zużycia paliwa.
Technologia ogniw wodorowych jest idealna dla społeczności wiejskich
Elektrownie energetyczne w wielu krajach znajdują się daleko od centrów miast, a sieci dystrybucyjne są potrzebne, aby zapewnić stałe dostarczanie energii do konsumentów. Podobnie, potrzebne są konkretne rozwiązania, aby zapewnić energię społecznościom wiejskim. Naukowcy ujawnili, że rozszerzenie energii na takie obszary jest ekonomicznie i technicznie niewykonalne.
Prostota i skuteczność ogniwa paliwowe uczynić je odpowiednim źródłem energii dla obszarów wiejskich. Ich funkcjonowanie jest niezależne od jakichkolwiek ruchomych części i mają długą żywotność, która może wynosić do 40,000 XNUMX godzin. Ponadto można je układać w stosy, aby dopasować do różnych wymagań energetycznych.
Wykorzystując fakt, że ogniwa paliwowe generują ciepło i energię jednocześnie, można wykorzystać je do różnych celów. Na przykład ciepło można wydobyć i wykorzystać do urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych (HVAC). Na przykład w Republice Południowej Afryki 13% energii jest wykorzystywane do ogrzewania pomieszczeń, a 32% do podgrzewania wody.
Ogniwa paliwowe mogą służyć jako źródło zasilania zapasowego
Ogniwa paliwowe wodorowe stały się obiecującą technologią do wykorzystania w aplikacjach zasilania awaryjnego. Zasilanie awaryjne odnosi się do wykorzystania drugorzędnych źródeł zasilania w celu zapewnienia zasilania w przypadku nagłej przerwy w dostawie prądu. Jest to krytyczne dla infrastruktury, takiej jak centra danych, szpitale i sieci telekomunikacyjne. Ogniwa wodorowe zapewniają niezawodną moc dla takiej infrastruktury, z wysokim czasem sprawności i niskimi wymaganiami konserwacyjnymi. Wiele organizacji na całym świecie wdraża ogniwa paliwowe, aby w pełni wykorzystać ich zalety.
Ogniwa wodorowe są przenośne
Przenośna moc jest koniecznością dla osób i organizacji działających w wielu dziedzinach, a duże uzależnienie od ogromnych struktur energetycznych może powodować ograniczenia w zakresie przemieszczania się. Na szczęście, ogniwa paliwowe wyłoniły się jako rozwiązanie dla tych potrzeb. Przenośne systemy paliwowe ważą mniej niż 10 kg i dostarczają moc poniżej 5 kW.
Mniejszy mikroogniwa paliwowe może być używany do zasilania telefonów komórkowych i laptopów i ma zalety związane z redukcją wagi i gęstością energii w porównaniu z bateriami litowo-jonowymi. Z drugiej strony, przenośne zasilanie na dużą skalę jest obiecujące dla geograficznie odległych zastosowań, takich jak stacje pogodowe.
Ogniwa paliwowe mogą demokratyzować energię
Nadmierne uzależnienie od paliw kopalnych w celu wytwarzania energii wyczerpuje systemy energetyczne i zanieczyszcza środowisko. Ogniwa paliwowe umożliwiają rozproszoną produkcję energii, która pomaga społecznościom i mniejszym podmiotom wytwarzać więcej energii. Ponadto zmniejszona zależność od scentralizowanych sieci energetycznych może dać jednostkom i lokalnym społecznościom większą kontrolę, pomagając zmniejszyć ryzyko gwałtownego wzrostu cen paliw kopalnych w okresach, gdy zapasy stają się krótkie.
Zdecentralizowane wytwarzanie energii elektrycznej przy użyciu paliw kopalnych zwiększa odporność na awarie sieci elektroenergetycznej lub klęski żywiołowe, a lokalna produkcja energii oznacza, że kluczowe obiekty i usługi mogą funkcjonować nawet w przypadku zakłóceń w działaniu scentralizowanej sieci elektroenergetycznej.
Podsumowanie
Trwające badania koncentrują się na identyfikacji i rozwijaniu technologii ogniw paliwowych w celu obniżenia kosztów i wydłużenia żywotności komponentów stosu ogniw paliwowych, takich jak katalizatory, membrany, płyty bipolarne i zespoły membrana-elektroda. Procesy produkcyjne o dużej objętości i niskie koszty sprawią również, że struktury ogniw paliwowych będą konkurencyjne cenowo w porównaniu z technologiami konwencjonalnymi.
Tego typu ulepszone ogniwa paliwowe coraz częściej pomagają zasilać społeczności i branże potrzebujące energii. W miarę rozwoju technologii prawdopodobnie zobaczymy jej wykorzystanie w jeszcze większej liczbie sektorów społeczeństwa.
Jeśli chcesz pozyskać najnowszą technologię ogniw paliwowych, przejrzyj tysiące opcji od zaufanych dostawców na Cooig.com.
