waterstofproductie en-distributie

hoewel waterstof op aarde overvloedig aanwezig is als element, wordt waterstof bijna altijd aangetroffen als onderdeel van een andere verbinding, zoals water (H2O) of methaan (CH4), en moet worden gescheiden in zuivere waterstof (H2) voor gebruik in elektrische brandstofcellen. Waterstofbrandstof combineert met zuurstof uit de lucht via een brandstofcel, waardoor elektriciteit en water worden gecreëerd door middel van een elektrochemisch proces.,

productie

waterstof kan worden geproduceerd uit diverse binnenlandse bronnen, waaronder fossiele brandstoffen, biomassa en waterelektrolyse met elektriciteit. Het milieueffect en de energie-efficiëntie van waterstof hangen af van de manier waarop het wordt geproduceerd. Er zijn verschillende projecten aan de gang om de kosten van de waterstofproductie te verlagen.

Er zijn een aantal manieren om waterstof te produceren:

• Aardgasreforming/vergassing: synthesegas, een mengsel van waterstof, koolmonoxide en een kleine hoeveelheid kooldioxide, wordt gecreëerd door aardgas te reageren met stoom bij hoge temperatuur., De koolmonoxide reageert met water om extra waterstof te produceren. Deze methode is de goedkoopste, meest efficiënte en meest voorkomende. Aardgasreforming met behulp van stoom is verantwoordelijk voor het grootste deel van de waterstof die jaarlijks in de Verenigde Staten wordt geproduceerd.

  een synthesegas kan ook worden gecreëerd door kolen of biomassa te laten reageren met stoom en zuurstof bij hoge temperatuur in een gasvormer onder druk, die wordt omgezet in gasvormige componenten-een proces dat vergassing wordt genoemd. Het resulterende synthesegas bevat waterstof en koolmonoxide, dat reageert met stoom om de waterstof te scheiden.,

• elektrolyse: een elektrische stroom splitst water in waterstof en zuurstof. Als de elektriciteit wordt geproduceerd uit hernieuwbare bronnen, zoals zonne-of windenergie, zal de resulterende waterstof ook als hernieuwbaar worden beschouwd, en heeft het tal van emissievoordelen. Energie-waterstofprojecten starten, waar overtollige hernieuwbare elektriciteit, indien beschikbaar, wordt gebruikt om waterstof te maken door middel van elektrolyse.

• hernieuwbare vloeibare Reforming: hernieuwbare vloeibare brandstoffen, zoals ethanol, worden gereageerd met stoom bij hoge temperatuur om waterstof te produceren in de buurt van het eindgebruik.,

• fermentatie: biomassa wordt omgezet in suikerrijke grondstoffen die kunnen worden gefermenteerd om waterstof te produceren.

een aantal waterstofproductiemethoden zijn in ontwikkeling:

• Watersplitsing bij hoge temperatuur: hoge temperaturen die worden gegenereerd door zonneconcentratoren of kernreactoren drijven chemische reacties aan die water splitsen om waterstof te produceren.

• Fotobiologische Watersplitsing: microben, zoals groene algen, verbruiken water in aanwezigheid van zonlicht en produceren waterstof als bijproduct.,

• Foto-elektrochemische Watersplitsing: foto-elektrochemische systemen produceren waterstof uit water met behulp van speciale halfgeleiders en energie uit zonlicht.

De belangrijkste waterstofproducerende Staten zijn Californië, Louisiana en Texas. Tegenwoordig wordt bijna alle waterstof geproduceerd in de Verenigde Staten gebruikt voor het raffineren van aardolie, het behandelen van metalen, het produceren van kunstmest en het verwerken van voedsel.,

de primaire uitdaging voor waterstofproductie is het verlagen van de kosten van productietechnologieën om de daaruit voortvloeiende waterstofkosten concurrerend te maken met conventionele transportbrandstoffen. Onderzoek-en ontwikkelingsprojecten van overheid en industrie verminderen zowel de kosten als de milieueffecten van waterstofproductietechnologieën. Leer meer over waterstofproductie bij het waterstof-en Brandstofceltechnologiebureau.

distributie

De meeste waterstof die in de Verenigde Staten wordt gebruikt, wordt geproduceerd op of dicht bij de plaats waar het wordt gebruikt—meestal op grote industriële locaties., De infrastructuur die nodig is voor de distributie van waterstof naar het nationale netwerk van tankstations die nodig zijn voor het wijdverbreide gebruik van elektrische brandstofcelvoertuigen, moet nog worden ontwikkeld. De eerste uitrol voor voertuigen en stations richt zich op het uitbouwen van deze distributienetwerken, voornamelijk in Zuid-en Noord-Californië.

momenteel wordt waterstof gedistribueerd via drie methoden:

• pijpleiding: deze minst dure manier om grote hoeveelheden waterstof te leveren is beperkt, aangezien er momenteel slechts ongeveer 1600 mijl Amerikaanse pijpleidingen voor waterstoflevering beschikbaar zijn., Deze pijpleidingen bevinden zich in de buurt van grote aardolieraffinaderijen en chemische fabrieken in Illinois, Californië en de Golfkust.

• Hogedrukslangaanhangwagens: het vervoer van gecomprimeerd waterstofgas per vrachtwagen, treinstel, schip of binnenschip in hogedrukslangaanhangwagens is duur en wordt voornamelijk gebruikt voor afstanden van 200 mijl of minder.

• Vloeibaarwaterstoftankers: cryogene liquefactie is een proces dat waterstof afkoelt tot een temperatuur waarbij het vloeibaar wordt., Hoewel het liquefactieproces duur is, kan waterstof efficiënter worden getransporteerd (in vergelijking met het gebruik van hogedrukslangaanhangwagens) over langere afstanden per vrachtwagen, treinstel, schip of binnenschip. Als het vloeibaar gemaakte waterstof op het punt van verbruik niet in een voldoende hoog tempo wordt gebruikt, kookt het uit (of verdampt het) uit zijn insluitingsvaten. Daarom moeten de leverings-en verbruikspercentages van waterstof zorgvuldig op elkaar worden afgestemd.,

het creëren van een infrastructuur voor waterstofdistributie en-levering aan duizenden toekomstige individuele tankstations levert veel uitdagingen op. Omdat waterstof per volume-eenheid minder energie bevat dan alle andere brandstoffen, is het transporteren, opslaan en leveren van het naar het punt van eindgebruik duurder op basis van een per liter benzine equivalent (per BSE). De bouw van een nieuw waterstofpijpleidingnetwerk brengt hoge initiële kapitaalkosten met zich mee en de eigenschappen van waterstof vormen unieke uitdagingen voor pijpleidingmaterialen en compressorontwerp., Omdat waterstof echter uit een grote verscheidenheid aan hulpbronnen kan worden geproduceerd, kan de regionale of zelfs lokale waterstofproductie het gebruik van lokale hulpbronnen maximaliseren en distributieproblemen minimaliseren.

Er zijn afwegingen tussen gecentraliseerde en gedistribueerde productie te overwegen. Het centraal produceren van waterstof in grote fabrieken verlaagt de productiekosten, maar verhoogt de distributiekosten. De productie van waterstof op de plaats van eindgebruik-bijvoorbeeld in tankstations—verlaagt de distributiekosten, maar verhoogt de productiekosten vanwege de kosten voor de bouw van productiecapaciteiten op locatie.,

overheids-en industriële onderzoek-en ontwikkelingsprojecten overwinnen de belemmeringen voor een efficiënte waterstofdistributie. Leer meer over waterstofdistributie van het waterstof-en Brandstofceltechnologiebureau.