Како се прави водонично гориво – 8 производних корака

Ако размислимо о томе како се производи водонично гориво, бићемо натерани да се запитамо зашто се водоник користи као гориво. Па, када се водоник користи као гориво у горивној ћелији, то је чисто гориво које производи искључиво воду.

Бројни ресурси, укључујући природни гас, нуклеарна енергија, биомаса, и Обновљиви извори енергије као соларни и ветар, може се користити за производњу водоника.

Његове предности чине га пожељним избором горива за апликације које укључују производњу енергије и транспорт. Има бројне употребе, укључујући преносиву енергију, куће, аутомобиле и још много тога.

Употреба водоничних горивних ћелија као чисте и ефикасне замене за конвенционални мотори са унутрашњим сагоревањем је значајно порастао. Једини резултат хемијске интеракције између водоника и кисеоника у овим горивним ћелијама који производи електричну енергију је вода.

Потребна је софистицирана производна процедура да би се у потпуности искористио потенцијал водоничних горивних ћелија.

Како се прави водонично гориво – 4 главна производна метода

Постоје разни начини производње водоничног горива. Данас су електролиза и реформисање природног гаса – термички процес – најчешће коришћене технике. Биолошки процеси и процеси на соларни погон су још два приступа.

• Тхермал Процессес
• Електролитички процеси
• Соларни процеси
• Биолошки процеси

1. Топлотни процеси

Најчешћи термички метод за производњу водоника је парни реформинг, што је реакција на високој температури између паре и угљоводоничног горива која даје водоник.

Водоник се може произвести реформисањем различитих угљоводоничних горива, као што су дизел, природни гас, гасификовани угаљ, гасификована биомаса и обновљива течна горива. Данас, природни гас који се реформише паром производи скоро 95% укупног водоника.

2. Електролитички процеси

Водоник и кисеоник се могу екстраховати из воде помоћу технике електролизе. Електролизатор је уређај који врши електролитичке процесе. Слична је горивној ћелији по томе што производи водоник из молекула воде, а не користећи енергију молекула водоника.

3. Соларни процеси

У системима на соларни погон, светлост делује као агенс за производњу водоника. Неколико соларних процеса су термохемијски, фотоелектрохемијски и фотобиолошки. Водоник се производи фотобиолошким процесима који се ослањају на природну фотосинтетичку активност бактерија и зелених алги.

Користећи специфичне полупроводнике, фотоелектрохемијске реакције деле воду на водоник и кисеоник. Концентрована соларна енергија се користи у соларној термохемијској синтези водоника за подстицање реакција цепања воде, често у спрези са додатним врстама попут металних оксида.

4. Биолошки процеси

Микроорганизми попут бактерија и микроалги користе се у биолошким процесима, а ови организми могу произвести водоник кроз биолошке реакције.

Разбијањем органских материјала попут биомасе или отпадне воде, бактерије могу произвести водоник у процесу познатом као конверзија микробне биомасе. Насупрот томе, фотобиолошки процеси користе сунчеву светлост као извор енергије за микробе.

Како се прави водонично гориво – 8 производних корака

Након разговора о различитим производним методама, хајде да испитамо специфичне процедуре укључене у производњу водоничне горивне ћелије, од лоцирања сировина до производње чистог извора енергије. Ми ћемо испитати поступке који чине електролитички процес.

• Набавка сировина
• Припрема катализатора
• Израда склопа мембранске електроде (МЕА).
• Производња биполарних плоча
• Монтажа гориве ћелије
• Биланс биљних компоненти
• Контрола квалитета и тестирање
• Примена и интеграција

1. Набавка сировина

Набавка сировина потребних за изградњу водоничних горивних ћелија је први корак у производном процесу. Основне компоненте укључују материјале на бази угљеника за биполарне плоче, полимере за електролитску мембрану и платину или друге катализаторе за реакције електрода.

Обично се набављају од многих добављача, ови материјали пролазе кроз строге процедуре осигурања квалитета како би се гарантовала њихова прикладност за производњу горивних ћелија.

2. Припрема катализатора

Катализатор, који је често направљен од платине, неопходан је за способност горивне ћелије да спроводи електрохемијске реакције.

Да би се произвео високо активан и стабилан слој катализатора, материјал катализатора се третира и производи коришћењем различитих метода, укључујући хемијско таложење и физичко таложење паре.

Површине електрода се затим прекривају овим слојем помоћу техника као што су премазивање спрејом или сито штампа.

3. Израда склопа мембранске електроде (МЕА).

Електроде обложене катализатором и мембрана полимерног електролита чине склоп мембранске електроде, који је суштински део горивне ћелије. Полимерна електролитска мембрана је пажљиво произведена и обликована тако да одговара архитектури горивих ћелија.

Обично се састоји од полимера перфлуорсулфонске киселине. МЕА се затим формира интеграцијом електрода обложених катализатором у сваку страну мембране.

4. Производња биполарних плоча

У хрпи горивих ћелија, биполарне плоче су задужене за дисперговање реактантних гасова и пренос електричне енергије између горивих ћелија. Обично се за израду ових плоча користе материјали на бази угљеника који су отпорни на корозију и лагани.

Да би се постигао потребан облик и структура, током процеса производње користе се процеси калуповања, машинске обраде или пресовања. Канали и поља протока су такође укључени у биполарне плоче како би се олакшао ефикасан пролаз гасова кисеоника и водоника.

5. Монтажа гориве ћелије

Суштинска компонента система водоничних горивих ћелија је сноп горивих ћелија, који се састоји од неколико горивих ћелија повезаних у паралелном и серијском распореду. Склоп се састоји од савршено наслаганих биполарних плоча, слојева за дифузију гаса и МЕА.

Спречава се цурење гаса, а добро заптивање је обезбеђено употребом заптивних материјала као што су лепкови и заптивке. Склоп димњака је направљен да производи највише снаге уз очување идеалног протока расхладне течности и гаса.

6. Биланс биљних компоненти

Потпуном систему горивих ћелија потребно је неколико компонената равнотеже постројења (БОП) поред наслага горивних ћелија. Они се састоје од овлаживача, система за хлађење, система за снабдевање водоником и кисеоником и енергетске електронике за управљање и регулисање електричног излаза.

Да би се обезбедио одговарајући проток горива и расхладне течности, управљање топлотом и електрична повезаност, БОП компоненте су интегрисане у целокупни дизајн система.

7. Контрола квалитета и тестирање

Строге процедуре контроле квалитета користе се током процеса производње како би се гарантовала поузданост и ефикасност сваке горивне ћелије. У неколико фаза се спроводе провере квалитета као што су визуелна инспекција, електрична испитивања и прегледи перформанси.

Комплетно тестирање се врши на коначним склоповима горивих ћелија како би се потврдила њихова електрична снага, издржљивост, ефикасност и сигурност. Да би се задовољили захтевани стандарди квалитета, све неисправне ћелије или компоненте се пронађу и замене.

8. Примена и интеграција

Горивне ћелије су припремљене за примену и интеграцију у низ апликација након њихове успешне производње и тестирања. Преносива електроника, стационарна опрема за производњу енергије и аутомобили могу да потпадају под ову категорију.

Да би се конструисао користан и ефикасан уређај са погоном на водоник, процедура интеграције подразумева повезивање система горивих ћелија са потребним помоћним системима, као што су резервоари за складиштење водоника, системи за усис ваздуха и јединице за управљање енергијом.

Zakljucak

Производња водоничних горивих ћелија је процес у више корака који почиње набавком сировина и завршава се интеграцијом система горивих ћелија.

Овај сложени процес гарантује производњу чистих, поузданих и ефикасних извора енергије који имају потенцијал да у потпуности трансформишу производњу електричне енергије, транспорт и друге индустрије.

Процес производње водоничних горивних ћелија се увек развија захваљујући континуираном истраживању и развоју, што подстиче развој одрживих енергетских решења.

Препоруке

• 20 чињеница о һидроелектранама које никада нисте знали
  .
• Возила на водоник: Знајте предности и недостатке
  .
• Како функционише хидроелектрична енергија
  .
• Хидролошки циклус животне средине
  .
• Како метан утиче на глобално загревање?