bár a földön elemként bőséges, a hidrogént szinte mindig egy másik vegyület részeként találják meg, például víz (H2O) vagy metán (CH4), és tiszta hidrogénre (H2) kell osztani az üzemanyagcellás elektromos járművekben történő felhasználás céljából. A hidrogén üzemanyag ötvözi a levegőből származó oxigénnel egy üzemanyagcellán keresztül, elektrokémiai eljárással villamos energiát és vizet hoz létre.,
termelés
a hidrogént különféle hazai forrásokból lehet előállítani, beleértve a fosszilis tüzelőanyagokat, a biomasszát és a víz elektrolízisét villamos energiával. A hidrogén környezeti hatása és energiahatékonysága attól függ, hogyan állítják elő. Több projekt is folyamatban van a hidrogéntermeléssel kapcsolatos költségek csökkentése érdekében.
a hidrogén előállításának számos módja van:
-
földgáz reformálás / gázosítás: szintézis gáz, hidrogén, szén-monoxid és kis mennyiségű szén-dioxid keveréke, a földgáz magas hőmérsékletű gőzzel történő reagálásával jön létre., A szén-monoxidot vízzel reagáljuk további hidrogén előállítására. Ez a módszer a legolcsóbb, leghatékonyabb és leggyakoribb. A gőzzel történő földgázreformálás az Egyesült Államokban évente előállított hidrogén nagy részét teszi ki.
A szintézis gáz is lehet által létrehozott reagál szén-vagy biomassza, magas hőmérsékletű gőz-oxigén egy túlnyomásos gasifier, ami átszámítva gáznemű komponensek—egy folyamat az úgynevezett elgázosítás. Az így létrejövő szintézis gáz hidrogént és szén-monoxidot tartalmaz, amelyet gőzzel reagálunk a hidrogén elválasztására.,
-
elektrolízis: egy elektromos áram hidrogénre és oxigénre osztja a vizet. Ha a villamos energiát megújuló forrásokból, például nap-vagy szélenergiából állítják elő, a keletkező hidrogén is megújulónak tekinthető, és számos kibocsátási előnnyel jár. Energia-hidrogén projektek felszáll, ahol a felesleges megújuló villamos energia, ha rendelkezésre áll, használják, hogy a hidrogén elektrolízissel.
-
megújuló folyadék reformálás: a megújuló folyékony tüzelőanyagokat, például az etanolt, magas hőmérsékletű gőzzel reagálják, hogy hidrogént állítsanak elő a végfelhasználási pont közelében.,
-
fermentáció: a biomasszát cukorban gazdag alapanyagokká alakítják át, amelyek hidrogén előállítására erjeszthetők.
több hidrogén-előállítási módszerek fejlesztés:
-
Magas Hőmérsékletű Vizet Hasító: Magas hőmérséklet által termelt napenergia-concentrators vagy nukleáris reaktorok meghajtó kémiai reakciók osztott víz előállítására hidrogén.
-
fotobiológiai Vízhasadás: a mikrobák, például a zöld algák, napfény jelenlétében vizet fogyasztanak, melléktermékként hidrogént termelnek.,
-
Fotoelektrokémiai Vízelválasztás: a Fotoelektrokémiai rendszerek speciális félvezetőkkel és napfényből származó energiával állítanak elő hidrogént a vízből.
a főbb hidrogéntermelő Államok Kalifornia, Louisiana és Texas. Ma az Egyesült Államokban előállított szinte az összes hidrogént kőolaj finomítására, Fémek kezelésére, műtrágya előállítására és élelmiszerek feldolgozására használják.,
a hidrogéntermelés elsődleges kihívása a termelési technológiák költségeinek csökkentése annak érdekében, hogy a keletkező hidrogénköltség versenyképes legyen a hagyományos szállítási üzemanyagokkal. A kormányzati és ipari kutatás-fejlesztési projektek csökkentik a hidrogéntermelési technológiák költségeit és környezeti hatásait. Tudjon meg többet a hidrogén előállításáról a hidrogén – és üzemanyagcellás technológiák irodájából.
Distribution
Az Egyesült Államokban használt legtöbb hidrogént ott vagy annak közelében állítják elő—jellemzően nagy ipari helyeken., Fejleszteni kell a hidrogén elosztásához szükséges infrastruktúrát az üzemanyagcellás elektromos járművek széles körű használatához szükséges üzemanyagtöltő állomások országos hálózatára. A járművek és állomások kezdeti kiépítése ezen elosztóhálózatok kiépítésére összpontosít, elsősorban Dél-és Észak-Kaliforniában.
jelenleg a hidrogén három módszerrel oszlik meg:
-
csővezeték: a nagy mennyiségű hidrogén szállításának ez a legolcsóbb módja korlátozott, mivel jelenleg csak körülbelül 1600 mérföldnyi amerikai csővezeték áll rendelkezésre hidrogén szállítására., Ezek a csővezetékek a nagy kőolajfinomítók és vegyipari üzemek közelében találhatók Illinois-ban, Kaliforniában és az öböl partján.
-
nagynyomású cső pótkocsik: a sűrített hidrogéngáz teherautóval, vasúti kocsival, hajóval vagy uszállyal történő szállítása nagynyomású cső pótkocsikban drága, és elsősorban 200 mérföld vagy annál kisebb távolságokra használják.
-
cseppfolyósított Hidrogéntartályok: a kriogén cseppfolyósítás olyan folyamat, amely a hidrogént olyan hőmérsékletre hűti, ahol folyadékká válik., Bár a cseppfolyósítási folyamat drága, lehetővé teszi a hidrogén hatékonyabb szállítását (összehasonlítva a nagynyomású Csöves pótkocsik használatával) nagyobb távolságokon teherautóval, vasúti kocsival, hajóval vagy bárkával. Ha a cseppfolyósított hidrogént nem használják elég nagy sebességgel a fogyasztás helyén, akkor az elzáró edényekből kifolyik (vagy elpárolog). Ennek eredményeként a hidrogén szállítási és fogyasztási arányát gondosan össze kell hangolni.,
a hidrogénelosztáshoz és a több ezer jövőbeli üzemanyagtöltő állomáshoz történő szállításhoz szükséges infrastruktúra létrehozása számos kihívást jelent. Mivel a hidrogén egységnyi térfogatra kevesebb energiát tartalmaz, mint az összes többi üzemanyag, a szállítás, a tárolás és a végfelhasználási pontra való eljuttatás drágább benzin gallononkénti (GGE) alapon. Az új hidrogénvezeték-hálózat kiépítése magas induló tőkeköltségekkel jár, a hidrogén tulajdonságai pedig egyedi kihívásokat jelentenek a csővezetékek és a kompresszor tervezése szempontjából., Mivel azonban a hidrogén sokféle forrásból előállítható, a regionális vagy akár helyi hidrogéntermelés maximalizálhatja a helyi erőforrások felhasználását, és minimalizálhatja az elosztási kihívásokat.
a központosított és elosztott termelés között vannak kompromisszumok, amelyeket figyelembe kell venni. A nagyüzemekben központilag hidrogén előállítása csökkenti a termelési költségeket, de növeli az elosztási költségeket. A hidrogén előállítása a végfelhasználás helyén—például üzemanyagtöltő állomásokon-csökkenti az elosztási költségeket, de növeli a termelési költségeket a helyszíni termelési képességek kiépítésének költsége miatt.,
a kormányzati és ipari kutatás-fejlesztési projektek leküzdik a hatékony hidrogénelosztás akadályait. Tudjon meg többet a hidrogénelosztásról a hidrogén – és üzemanyagcellás technológiák irodájából.