chociaż występuje na ziemi jako pierwiastek, Wodór prawie zawsze występuje jako część innego związku, takiego jak woda (H2O) lub Metan (CH4) i musi być rozdzielony na czysty Wodór (H2) do użytku w pojazdach elektrycznych z ogniwami paliwowymi. Paliwo wodorowe łączy się z tlenem z powietrza przez ogniwo paliwowe, tworząc energię elektryczną i wodę w procesie elektrochemicznym.,
produkcja
wodór może być wytwarzany z różnych, krajowych zasobów, w tym paliw kopalnych, biomasy i elektrolizy wody za pomocą energii elektrycznej. Wpływ wodoru na środowisko i jego efektywność energetyczna zależy od sposobu jego produkcji. W toku jest kilka projektów mających na celu obniżenie kosztów związanych z produkcją wodoru.
istnieje wiele sposobów produkcji wodoru:
-
Reforming / zgazowanie gazu ziemnego: gaz syntezowy, mieszanina wodoru, tlenku węgla i niewielkiej ilości dwutlenku węgla, powstaje w reakcji gazu ziemnego z parą wodną o wysokiej temperaturze., Tlenek węgla reaguje z wodą w celu wytworzenia dodatkowego wodoru. Metoda ta jest najtańsza, najskuteczniejsza i najczęstsza. Gaz ziemny reforming przy użyciu pary wodnej stanowi większość wodoru produkowanego w Stanach Zjednoczonych rocznie.
gaz syntezowy może być również wytwarzany przez reakcję węgla lub biomasy z parą wysokotemperaturową i tlenem w gazyfikatorze pod ciśnieniem, który jest przekształcany w składniki gazowe—proces zwany zgazowaniem. Powstały gaz syntezowy zawiera wodór i tlenek węgla, który reaguje z parą w celu oddzielenia wodoru.,
-
elektroliza: prąd elektryczny dzieli wodę na wodór i tlen. Jeśli energia elektryczna jest wytwarzana ze źródeł odnawialnych, takich jak energia słoneczna lub wiatrowa, otrzymany Wodór będzie również uważany za odnawialny i przyniesie wiele korzyści w zakresie emisji. Rozpoczynają się projekty „energia-wodór”, w których nadmiar energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, jeśli jest dostępny, jest wykorzystywany do wytwarzania wodoru w drodze elektrolizy.
-
odnawialny Reforming cieczowy: odnawialne paliwa ciekłe, takie jak etanol, są poddawane reakcji z parą o wysokiej temperaturze w celu wytworzenia wodoru w pobliżu punktu końcowego zastosowania.,
-
fermentacja: biomasa jest przekształcana w bogate w cukier surowce, które mogą być fermentowane w celu wytworzenia wodoru.
opracowuje się szereg metod produkcji wodoru:
-
wysokotemperaturowy podział wody: wysokie temperatury generowane przez Koncentratory słoneczne lub reaktory jądrowe napędzają reakcje chemiczne, które dzielą wodę w celu wytworzenia wodoru.
-
Fotobiologiczny podział wody: drobnoustroje, takie jak zielone algi, zużywają wodę w obecności światła słonecznego, wytwarzając wodór jako produkt uboczny.,
-
Fotoelektrochemiczny podział wody: Układy Fotoelektrochemiczne wytwarzają wodór z wody za pomocą specjalnych półprzewodników i energii słonecznej.
głównymi państwami produkującymi wodór są Kalifornia, Luizjana i Teksas. Obecnie prawie cały Wodór produkowany w Stanach Zjednoczonych jest używany do rafinacji ropy naftowej, obróbki metali, produkcji nawozów i przetwarzania żywności.,
głównym wyzwaniem dla produkcji wodoru jest zmniejszenie kosztów technologii produkcyjnych, aby powstały koszt wodoru był konkurencyjny w stosunku do konwencjonalnych paliw transportowych. Rządowe i przemysłowe projekty badawczo-rozwojowe zmniejszają koszty, a także wpływ technologii produkcji wodoru na środowisko. Dowiedz się więcej o produkcji wodoru z biura technologii wodoru i ogniw paliwowych.
Dystrybucja
większość wodoru stosowanego w Stanach Zjednoczonych jest produkowana w pobliżu miejsca, w którym jest używany—zazwyczaj w dużych zakładach przemysłowych., Infrastruktura potrzebna do dystrybucji wodoru do ogólnopolskiej sieci stacji paliw, wymagana do powszechnego stosowania pojazdów elektrycznych z ogniwami paliwowymi, nadal wymaga rozwoju. Początkowe wprowadzenie pojazdów i stacji koncentruje się na budowie tych sieci dystrybucji, głównie w południowej i północnej Kalifornii.
obecnie wodór jest rozprowadzany za pomocą trzech metod:
-
rurociąg: ten najtańszy sposób dostarczania dużych ilości wodoru jest ograniczony, ponieważ obecnie dostępnych jest tylko około 1600 Mil amerykańskich rurociągów do dostarczania wodoru., Rurociągi te znajdują się w pobliżu dużych rafinerii ropy naftowej i zakładów chemicznych w Illinois, Kalifornii i na wybrzeżu Zatoki Perskiej.
-
przyczepy z rurkami wysokociśnieniowymi: Transport sprężonego gazu wodorowego ciężarówką, wagonem, statkiem lub barką w przyczepach z rurkami wysokociśnieniowymi jest drogi i stosowany głównie na odległości 200 mil lub mniej.
-
skroplony Wodór: skraplanie kriogeniczne jest procesem, który chłodzi wodór do temperatury, w której staje się cieczą., Chociaż proces skraplania jest kosztowny, umożliwia on bardziej wydajny transport wodoru (w porównaniu z wykorzystaniem przyczep z rurkami wysokociśnieniowymi) na większe odległości ciężarówką, wagonem, statkiem lub barką. Jeśli skroplony Wodór nie jest używany z wystarczająco dużą szybkością w punkcie zużycia, to się gotuje (lub odparowuje) ze swoich zbiorników przechowawczych. W związku z tym należy starannie dobierać wskaźniki dostaw i zużycia wodoru.,
stworzenie infrastruktury do dystrybucji i dostarczania wodoru do tysięcy przyszłych indywidualnych stacji paliw stanowi wiele wyzwań. Ponieważ Wodór zawiera mniej energii na jednostkę objętości niż wszystkie inne paliwa, transport, magazynowanie i dostarczanie go do punktu końcowego wykorzystania jest droższe w przeliczeniu na ekwiwalent galonu benzyny (GGE). Budowa nowej sieci rurociągów wodorowych wiąże się z wysokimi kosztami kapitału początkowego, a właściwości wodoru stanowią wyjątkowe wyzwanie dla materiałów rurociągowych i konstrukcji sprężarek., Ponieważ jednak wodór może być wytwarzany z wielu różnych zasobów, regionalna lub nawet lokalna produkcja wodoru może zmaksymalizować wykorzystanie lokalnych zasobów i zminimalizować wyzwania związane z dystrybucją.
istnieją kompromisy między scentralizowaną i rozproszoną produkcją do rozważenia. Centralna produkcja wodoru w dużych zakładach obniża koszty produkcji, ale zwiększa koszty dystrybucji. Produkcja wodoru w punkcie końcowego wykorzystania-na przykład w stacjach paliwowych—obniża koszty dystrybucji, ale zwiększa koszty produkcji ze względu na koszty budowy zdolności produkcyjnych na miejscu.,
rządowe i przemysłowe projekty badawczo-rozwojowe pokonują bariery dla wydajnej dystrybucji wodoru. Dowiedz się więcej o dystrybucji wodoru z biura technologii wodoru i ogniw paliwowych.