i když bohaté na zemi jako prvek, vodík je téměř vždy nalézt jako součást jiné sloučeniny, jako je voda (H2O) a methanu (CH4), a musí být odděleny do čistého vodíku (H2) pro použití v palivové články elektrických vozidel. Vodíkové palivo se kombinuje s kyslíkem ze vzduchu přes palivový článek, vytváří elektřinu a vodu elektrochemickým procesem.,
výroba
vodík lze vyrábět z různých domácích zdrojů, včetně fosilních paliv, biomasy a elektrolýzy vody s elektřinou. Dopad vodíku na životní prostředí a energetická účinnost závisí na jeho výrobě. Probíhá několik projektů na snížení nákladů spojených s výrobou vodíku.
Existuje řada způsobů, jak k výrobě vodíku:
-
Zemní Plyn Reforma/Zplyňování: Syntézní plyn, směs vodíku, oxidu uhelnatého a malé množství oxidu uhličitého, je vytvořen reakcí zemního plynu s vysokou teplotou páry., Oxid uhelnatý reaguje s vodou za vzniku dalšího vodíku. Tato metoda je nejlevnější, nejúčinnější a nejběžnější. Reforma zemního plynu pomocí páry představuje většinu vodíku vyrobeného ve Spojených státech ročně.
syntézní plyn může být také vytvořeny tím, že reaguje uhlí nebo biomasy s vysokou teplotou páry a kyslíku v přetlakové zplyňovače, který je převeden do plynné složky—proces tzv. zplyňování. Výsledný syntézní plyn obsahuje vodík a oxid uhelnatý, který reaguje parou k oddělení vodíku.,
-
elektrolýza: elektrický proud rozděluje vodu na vodík a kyslík. Pokud je elektřina vyráběna z obnovitelných zdrojů, jako je sluneční nebo větrná, bude výsledný vodík považován za obnovitelný a má řadu emisních výhod. Startují projekty Power-to-vodík, kde se přebytečná obnovitelná elektřina, pokud je k dispozici, používá k výrobě vodíku elektrolýzou.
-
reformu obnovitelných kapalin: obnovitelná kapalná paliva, jako je ethanol, reagují vysokoteplotní párou na výrobu vodíku v blízkosti místa konečného použití.,
-
fermentace: biomasa se přemění na suroviny bohaté na cukr, které mohou být fermentovány za vzniku vodíku.
počet vodíkových výrobní metody jsou ve vývoji:
-
High-Teplota Štěpení Vody: Vysoké teploty generované solární koncentrátory nebo jaderné reaktory řídit chemické reakce rozkladu vody k výrobě vodíku.
-
Fotobiologické štěpení vody: mikroby, jako jsou zelené řasy, konzumují vodu za přítomnosti slunečního světla a produkují vodík jako vedlejší produkt.,
-
Fotoelektrochemické štěpení vody: Fotoelektrochemické systémy produkují vodík z vody pomocí speciálních polovodičů a energie ze slunečního záření.
hlavními státy produkujícími vodík jsou Kalifornie, Louisiana a Texas. Dnes se téměř veškerý vodík vyráběný ve Spojených státech používá k rafinaci ropy, zpracování kovů, výrobě hnojiv a zpracování potravin.,
primární výzva pro výrobu vodíku je snížení výrobních nákladů technologií, aby výsledný vodík konkurenceschopná s konvenční pohonné hmoty. Vládní a průmyslové výzkumné a vývojové projekty snižují náklady i dopady technologií výroby vodíku na životní prostředí. Přečtěte si více o výrobě vodíku z Úřadu pro technologie vodíku a palivových článků.
distribuce
většina vodíku používaných ve Spojených státech se vyrábí v místě, kde se používá—obvykle ve velkých průmyslových lokalitách., Infrastruktura potřebná pro distribuci vodíku do celostátní sítě čerpacích stanic potřebných pro rozšířené používání elektrických vozidel s palivovými články musí být stále rozvíjena. Počáteční zavádění vozidel a stanic se zaměřuje na budování těchto distribučních sítí, především v jižní a severní Kalifornii.
v současné době je vodík distribuován třemi způsoby:
-
potrubí: tento nejméně nákladný způsob dodání velkých objemů vodíku je omezen, protože v současné době je k dispozici pouze asi 1 600 mil amerických potrubí pro dodávku vodíku., Tyto potrubí se nacházejí v blízkosti velkých ropných rafinérií a chemických závodů v Illinois, Kalifornie, a pobřeží Mexického zálivu.
-
High-Tlaková Trubka Přípojná vozidla: Přepravu stlačeného plynného vodíku do auta, vozy, lodi, nebo člunu v high-tlaková trubka přípojná vozidla je drahé a používá se především pro vzdálenosti 200 mil nebo méně.
-
zkapalněné vodíkové tankery: kryogenní zkapalňování je proces, který ochlazuje vodík na teplotu, kde se stává kapalinou., I když zkapalnění proces je drahé, to umožňuje vodíku přepravovat efektivněji (ve srovnání s použitím high-tlaková trubka přípojná vozidla) na delší vzdálenosti vozík, motorový vůz, loď, nebo člun. Pokud se zkapalněný vodík v místě spotřeby nepoužívá dostatečně vysokou rychlostí, vypaří se (nebo se odpaří) ze svých kontejnerových nádob. V důsledku toho musí být míra dodání a spotřeby vodíku pečlivě přizpůsobena.,
vytvoření infrastruktury pro distribuci vodíku a dodávky do tisíců budoucích jednotlivých čerpacích stanic představuje mnoho výzev. Protože vodík obsahuje méně energie na jednotku objemu než u všech ostatních paliv, přepravu, skladování, a dodává, že k bodu end-použití je dražší na jeden galon benzínu ekvivalentní (na-HEP) základ. Budování nové vodíkové potrubní sítě zahrnuje vysoké počáteční kapitálové náklady a vlastnosti vodíku představují jedinečné výzvy pro potrubní materiály a konstrukci kompresorů., Nicméně,, protože vodík může být vyroben z široké škály zdrojů, regionální nebo dokonce místní výroby vodíku může maximalizovat využití místních zdrojů a minimalizovat distribučních problémů.
mezi centralizovanou a distribuovanou výrobou je třeba zvážit kompromisy. Výroba vodíku centrálně ve velkých závodech snižuje výrobní náklady, ale zvyšuje náklady na distribuci. Výroba vodíku v místě konečného použití—na čerpacích stanicích, například—řezy distribuční náklady, ale zvyšuje výrobní náklady, protože náklady postavit na místě výrobní kapacity.,
vládní a průmyslové výzkumné a vývojové projekty překonávají překážky účinné distribuce vodíku. Další informace o distribuci vodíku od Úřadu pro technologie vodíku a palivových článků.