Как мы будем двигаться в будущем? Что могло прийти на смену сырой нефти и природному газу? Один вариант уже существует. Его удельная энергия в три раза выше, чем у бензина. Он доступен в огромных количествах, на самом деле, в каждом из нас даже около 7 кг, и он оказывает незначительное воздействие на окружающую среду; Водород может быть идеальным партнером для более зеленого будущего. Сегодня водород уже движет обществом и может создать более экологичное будущее.
Страны ЕС и G8 согласились с тем, что будущее требует более строгой климатической политики, и обязались сократить выбросы CO2 к 2050 году. В этот период количество частных автомобилей во всем мире увеличится более чем вдвое и составит 2.5 миллиарда, поэтому спрос на энергию продолжает расти. в то время как ископаемое топливо сокращается. Мир не может просто продолжаться, как прежде.
Водород является чистым источником топлива и горит без образования парниковых газов и других вредных выхлопных газов. Одним из устойчивых решений проблемы изменения климата является извлечение углерода из топлива и пропеллентов, тем самым снижая выбросы парниковых газов при сгорании. Водород как источник топлива - отличное решение. Его можно превратить в энергию электрохимически в топливном элементе, что, в свою очередь, приведет к обеспечению транспорта, который полностью свободен от углекислого газа.
Водород и его вездесущность.
Впервые водород был открыт в 1766 году британским ученым Хенри Кавендиш. Совершенно случайно он обнаружил, что вода состоит из водорода и кислорода. Водород происходит от латинского Hydrogenium, что буквально означает создание воды. Это первый элемент периодической таблицы и не зря. Нет другого элемента легче водорода, и нет другого элемента в большем количестве [во Вселенной. Водород - это чистая энергия. Пожалуй, лучший пример - Солнце, 92.1% которого состоит из водорода. Здесь, на Земле, шансы немного другие, поскольку водород преобладает только в химическом соединении в молекулах, и для получения чистого водорода необходимо извлечь водород из соответствующей молекулы. Один из способов сделать это - электролиз, когда электричество используется для разделения воды на водород и кислород, но для этого требуется много энергии.
Однако на рынке есть доступный водород благодаря паровому риформингу. Пар из Hre вводится в ископаемое топливо, такое как природный газ, и нагревается до 830 градусов по Цельсию. Затем смесь пропускают через более тонкие фильтры, пока не останется только чистый водород. В настоящее время это один из наиболее эффективных способов получения водорода. Но в этом процессе по-прежнему используются наши старые и ограниченные ископаемые виды топлива. Ученые выходят за рамки использования невозобновляемых методов, таких как получение драгоценного водорода из воды, сокращение энергии, необходимой для производства водорода, было бы огромным прорывом, например, использование энергии Солнца.
Водородное топливо трансформирует промышленность.
До беспрецедентной вспышки COVID-19 Япония была готова продемонстрировать всему миру инновационный пример устойчивого развития, зажег Олимпийский факел в Токио во время Реле торжественное и торжественное освещение олимпийского котла с использованием водородного топлива. Этот чистый, безуглеродный источник энергии открыт для многих приложений помимо спортивных мероприятий.
Автомобильные Приложения
Одно из наиболее многообещающих применений водородных топливных элементов - в автомобильной промышленности. Ряд крупных игроков отрасли, в том числе BMW и Toyota, уже объявили о планах по развитию парка автомобилей с водородным двигателем, поскольку источник топлива, похоже, может предложить дополнительное экологически безопасное решение для электроэнергетики.
Электромобили широко рассматриваются как решающий способ сокращения выбросов и загрязнения воздуха автомобильным транспортом. Однако ускорение потребления электроэнергии может привести к увеличению нагрузки на сеть, в результате чего жизненно важно, чтобы автомобили подзаряжались в нужное время суток.
Топливные элементы могут предложить альтернативу. Поскольку водородные автомобили сами производят электричество, они не получают энергию от встроенной батареи, которую необходимо заряжать от внешнего источника питания. Как и другие электромобили, водородные автомобили также могут регенерировать энергию торможения, поскольку электродвигатели преобразуют кинетическую энергию обратно в электрическую энергию, которая подается в резервную батарею.
Hyundai была первой автомобильной компанией, которая произвела массовое производство топливных элементов в 2013 году, и она была готова иметь запас хода около 300 миль с максимальной скоростью 100 миль в час. Японские компании полностью сосредоточились на топливных элементах для использования в транспортных средствах (FCEV). Иногда по ошибке, но стоимость падает по мере technology приближается к массовому производству.
Водородные топливные элементы могут иметь больше смысла для более тяжелых транспортных средств, путешествующих на большие расстояния, таких как автобусы, грузовики и поезда. Например, в 2016 году в США насчитывалось 12000 вилочных погрузчиков на водородных топливных элементах. Помимо автомобильного и железнодорожного транспорта, Airbus рассчитывает на экологически чистый водород, который позволит к 2030 году продвигать свои самолеты с нулевым уровнем выбросов.
В то время как идея сделать все электрическое кажется излишним для большинства исследователей и ученых, зеленый водород может работать как удлинитель для возобновляемых источников энергии. Кроме того, зеленый H2 может храниться, поэтому его можно использовать для компенсации перебоев в возобновляемой энергии. Это имеет большой смысл, поскольку дает нам гибкость и более устойчивую сеть при использовании в сочетании с возобновляемыми источниками энергии. Вот почему это чистое топливо может иметь стратегическое значение, поскольку мы очищаем различные сектора, такие как отопление и другие приложения, зависящие от ископаемого топлива.
Возможность переносимости
Хотя умные устройства становятся все более совершенными, их мощность все еще ограничена. Технологические и автомобильные компании слишком хорошо осведомлены об ограничениях литий-ионных аккумуляторов, и, хотя микросхемы и операционные системы становятся более эффективными с точки зрения экономии энергии, мы все еще рассматриваем только один или два дня автономной работы.
Топливные элементы H2 могут питать любое портативное устройство, которое использует батареи. В отличие от обычной батареи, водородный топливный элемент продолжает вырабатывать энергию при непрерывной подаче топлива. Эта возможность позволяет им питать различные устройства, включая смартфоны, ноутбуки и слуховые аппараты.
В оборонном секторе технология топливных элементов может более чем в три раза увеличить время полета дронов или снизить вес аккумуляторных батарей, которые несут солдаты в полевых условиях, с примерно 15 килограммов до одного или двух килограммов. В центре зоны бедствия эти преимущества могут революционизировать способ реагирования аварийных бригад и военного персонала на ситуацию.
Страны, занимающие поул-позицию в гонке H2
Австралия, пожалуй, излюбленное место использования возобновляемых источников энергии в мире. Австралия разрабатывает проект мощностью 5 гигаватт по производству экологически чистого водорода для экспорта в страны Азии. Мега-электролизер будет питаться от солнечной и ветровой энергии и будет использовать опресненную воду, взятую из океана.
Великобритания планирует использовать морскую ветроэнергетику для производства водорода мощностью 5 ГВт к 2030 году.
Green H2 также вдохновляет на создание футуристических городов. Точно так же, как саудовский Neom, городской проект стоимостью 500 миллиардов долларов, в котором потребность в энергии будет обеспечиваться за счет возобновляемого водорода.
Китай планирует превратить Ухань в водородный город, в котором к 100 году будет построено до 2025 заправочных станций.
Производство зеленого водорода и уменьшение глобального потепления могут быть двумя сторонами одной медали.
Южнокорейские исследователи разработали катализатор, сделанный из дешевых материалов, таких как магний, для превращения двух худших парниковых газов, co2 и ch4, в водород. Их экологически безопасный процесс называется сухим риформингом.
Еще одно дешевое, но эффективное решение - из Японии. Токийский университет производил водород из легких органических отходов и катализатора, сделанного из ржавчины, и с помощью этого метода произвел в 25 раз больше, чем обычные методы.
Средняя температура поверхности планеты повысилась почти на один градус Цельсия с конца 19 века, что было вызвано увеличением выбросов углекислого газа (CO2).
Поиск альтернатив углеродоемким источникам топлива имеет решающее значение для будущего нашего мира, и инженеры должны продемонстрировать приверженность инновациям и решению проблем, чтобы совершить сдвиг, который приведет к более комфортного будущее.
Маянк Вашишт | Журналист по технологиям | ELE Times