väte produktion och Distribution

Även om riklig på jorden som ett element, väte är nästan alltid finns som en del av en annan förening, såsom vatten (H2O) eller metan (CH4), och måste separeras i rent väte (H2) för användning i bränslecell elfordon. Vätgasbränsle kombinerar med syre från luften genom en bränslecell, vilket skapar el och vatten genom en elektrokemisk process.,

produktion

väte kan produceras från olika, inhemska resurser, inklusive fossila bränslen, biomassa och vattenelektrolys med el. Väteens miljöpåverkan och energieffektivitet beror på hur det produceras. Flera projekt pågår för att minska kostnaderna i samband med vätgasproduktion.

det finns ett antal sätt att producera väte:

• Naturgas reformering / förgasning: syntesgas, en blandning av väte, kolmonoxid och en liten mängd koldioxid, skapas genom att reagera naturgas med högtemperaturånga., Kolmonoxiden reageras med vatten för att producera ytterligare väte. Denna metod är den billigaste, mest effektiva och vanligaste. Naturgas reformering med ånga står för majoriteten av väte produceras i USA årligen.

  en syntesgas kan också skapas genom att reagera kol eller biomassa med hög temperatur ånga och syre i en trycksatt förgasare, som omvandlas till gasformiga komponenter—en process som kallas förgasning. Den resulterande syntesgasen innehåller väte och kolmonoxid, som reageras med ånga för att separera vätet.,

• elektrolys: en elektrisk ström delar vatten i väte och syre. Om elen produceras av förnybara källor, såsom sol eller vind, kommer det resulterande vätet också att betraktas som förnybart och har många utsläppsfördelar. Energi-till-väte-projekt startar, där överskott av förnybar el, när det är tillgängligt, används för att göra väte genom elektrolys.

• förnyelsebar flytande reformering: förnyelsebara flytande bränslen, såsom etanol, reageras med högtemperaturånga för att producera väte nära slutanvändningspunkten.,

• jäsning: biomassa omvandlas till sockerrika råvaror som kan jäsas för att producera väte.

ett antal vätgasproduktionsmetoder är under utveckling:

• Högtemperaturvattenuppdelning: höga temperaturer som genereras av solkoncentratorer eller kärnreaktorer Driver kemiska reaktioner som delar vatten för att producera väte.

• Fotobiologisk Vattenuppdelning: mikrober, såsom gröna alger, konsumerar vatten i närvaro av solljus och producerar väte som en biprodukt.,

• fotoelektrokemisk Vattenuppdelning: fotoelektrokemiska system producerar väte från vatten med hjälp av speciella halvledare och energi från solljus.

de stora väteproducerande staterna är Kalifornien, Louisiana och Texas. Idag används nästan allt väte som produceras i USA för raffinering av petroleum, behandling av metaller, produktion av gödningsmedel och bearbetning av livsmedel.,

den främsta utmaningen för vätgasproduktion är att minska kostnaderna för produktionsteknik för att göra den resulterande vätgaskostnaden konkurrenskraftig med konventionella transportbränslen. Regeringens och industrins forsknings-och utvecklingsprojekt minskar kostnaderna samt miljöeffekterna av vätgasproduktionsteknik. Läs mer om vätgasproduktion från kontoret för vätgas-och Bränslecellteknik.

Distribution

de flesta väte som används i USA produceras vid eller nära där det används—vanligtvis vid stora industrianläggningar., Den infrastruktur som behövs för att distribuera väte till det rikstäckande nätet av bränslestationer som krävs för utbredd användning av bränslecellsdrivna elfordon behöver fortfarande utvecklas. Den första utrullningen för fordon och stationer fokuserar på att bygga ut dessa distributionsnät, främst i södra och norra Kalifornien.

för närvarande distribueras väte genom tre metoder:

• Pipeline: detta billigaste sätt att leverera stora volymer väte är begränsat eftersom endast cirka 1 600 miles av amerikanska rörledningar för väte leverans är för närvarande tillgängliga., Dessa rörledningar ligger nära Stora petroleumraffinaderier och kemiska anläggningar i Illinois, Kalifornien och Gulf Coast.

• Högtrycksrörsvagnar: transport av komprimerad vätgas med lastbil, järnväg, fartyg eller pråm i högtrycksrörsvagnar är dyrt och används främst för avstånd på 200 miles eller mindre.

• flytande väte tankfartyg: Kryogen kondensering är en process som kyler väte till en temperatur där det blir en vätska., Även om kondenseringsprocessen är dyr, gör det möjligt att transportera väte mer effektivt (jämfört med att använda högtrycksrörsvagnar) över längre avstånd med lastbil, järnväg, fartyg eller pråm. Om det flytande vätet inte används i tillräckligt hög takt vid konsumtionspunkten, kokar det av (eller avdunstar) från dess inneslutningskärl. Som ett resultat måste vätgasleveranser och förbrukningshastigheter noggrant matchas.,

att skapa en infrastruktur för vätedistribution och leverans till tusentals framtida enskilda bränslestationer innebär många utmaningar. Eftersom väte innehåller mindre energi per volymenhet än alla andra bränslen, är transport, lagring och leverans till slutanvändning dyrare på en per bensin gallon ekvivalent (per-GGE) basis. Att bygga ett nytt vätgasledningsnät innebär höga startkapitalkostnader, och vätgas egenskaper utgör unika utmaningar för rörledningsmaterial och kompressordesign., Men eftersom väte kan produceras från en mängd olika resurser kan regional eller till och med lokal väteproduktion maximera användningen av lokala resurser och minimera distributionsutmaningar.

det finns kompromisser mellan centraliserad och distribuerad produktion att överväga. Att producera väte centralt i stora anläggningar minskar produktionskostnaderna men ökar distributionskostnaderna. Att producera väte vid slutanvändning-vid bränslestationer, till exempel-sänker distributionskostnaderna men ökar produktionskostnaderna på grund av kostnaden för att bygga produktionsmöjligheter på plats.,

forsknings-och utvecklingsprojekt inom den offentliga sektorn och industrin övervinner hindren för effektiv vätedistribution. Läs mer om vätedistribution från kontoret för vätgas-och Bränslecellteknik.