Kragbatterye is 'n kritieke komponent van moderne tegnologie wat energie stoor en vrystel, wat dit noodsaaklik maak vir slimfone, skootrekenaars en selfs elektriese voertuie.
Kragbatterye het onlangse ontwikkeling gesien in terme van werkverrigting en doeltreffendheid. Een van hierdie vooruitgang is die begin van waterstofbrandstofsel tegnologie, wat gewild raak vanweë sy potensiaal om volhoubare energie te verskaf. Anders as konvensionele fossielbrandstowwe, is waterstofkrag 'n alternatiewe vervoerbrandstof wat geen emissies produseer en hernubaar is.
Hierdie tegnologie is relatief nuwer as standaard elektriese voertuie, wat die afgelope tyd aanslag gekry het. Sedert 2015 het net drie motormaatskappye waterstofaangedrewe motors verkoop, met die hoogste verkope van net meer as 10,700 XNUMX oor twee generasies. Hierdie drie motormaatskappye is Hyundai, Honda en Toyota.
Veral gewilde mediamaatskappye soos CNN het verslae oor waterstof gemaak. Byvoorbeeld, een van hulle onlangse artikels het die planne tussen RWE, een van Duitsland se kragprodusente, en die Noorse staatsenergiefirma Equinox onthul om waterstofaangedrewe kragsentrales in Duitsland oor die volgende paar jaar te bou, insluitend 'n pypleiding vir hul vervoer.
Weer, 'n ander verslag dek 'n verklaring deur 'n lugvaartmaatskappy, Airbus, wat hul ontwikkeling van 'n waterstofaangedrewe brandstofselenjin in die openbaar aangekondig het as deel van hul inisiatief om 'n nul-emissievliegtuig teen 2035 te lanseer. Al hierdie is pogings om tegnologiese groei aan te dryf.
INHOUDSOPGAWE
Wat is waterstofbrandstofseltegnologie?
Watter voertuie kan waterstofkragtegnologie gebruik?
Wat is die toekoms van waterstofbrandstofseltegnologie?
Harde Gedagtes
Wat is waterstofbrandstofseltegnologie?
Waterstofbrandstofseltegnologie gebruik 'n elektrochemiese proses wat die chemiese energie van waterstof en suurstof in elektriese energie omskakel.
Dit word bewerkstellig deur 'n brandstofselstapel te gebruik, 'n reeks individuele brandstofselle wat klein hoeveelhede elektrisiteit produseer wat opgetel word om elektriese energie 'n hupstoot te gee.
Die kragopwekkingsbeginsel is gebaseer op die redoksreaksie van waterstof en suurstof. Waterstofgas word by die anode ingevoer terwyl suurstof deur die katodekant van die brandstofsel inkom. Beide gasse word geskei deur 'n elektroliet, wat positief gelaaide ione toelaat om deur te gaan sonder dat die gasse meng.
Vervolgens kom waterstof in kontak met 'n katalisator wat by die anode geplaas is en word geoksideer om protone (positief gelaaide waterstofione) en elektrone (negatief gelaaide waterstofione) te produseer. Die protone gaan deur die elektroliet na die katode, terwyl die elektrone wat nie deur die elektroliet kan gaan nie gedwing word om om die stroombaan na die katode te beweeg. Hierdie vloei van ione is wat 'n elektriese stroom skep.
By die katode vind reduksie plaas met suurstof, wat reageer met die protone en elektrone wat ontvang word om water te produseer. Die totale reaksie gee elektriese energie af deur die vloei van hierdie ione, óf gebruik om die elektriese motor wat die motor aandryf of om 'n klein litium-ioon battery wat energie bespaar vir later gebruik.
Hierdie battery vang ook krag van die voertuig se hervormende remstelsel op en stoor oortollige energie wat vrygestel word van die brandstofstapel tydens lae-energie bestuur.
Watter voertuie kan waterstofkragtegnologie gebruik?
Waterstofkragtegnologie word hoofsaaklik in busse en vragmotors gebruik op die huidige toepassingsvlak. Die ontplooiing is egter baie laag aangesien verskeie faktore, soos hoë koste en beperkte infrastruktuur, hierdie tegnologie se uitbreiding verhinder.
Nietemin het waterstofaangedrewe voertuie sekere voordele wat vreemd is aan hul eweknieë in verbranding. Eerstens stel busse wat op waterstofbrandstof ry, nie skadelike besoedelende stowwe of kweekhuisgasse uit soos konvensionele voertuie nie. Dit is omdat die chemiese proses van die selle net waterdamp en hitte as neweprodukte vrystel, wat hulle 'n skoon alternatief vir fossielbrandstof maak.
Waterstofaangedrewe busse loop ook glad en stil sonder vibrasie of geraas, wat algemeen is met tradisionele voertuie. Hierdie HFC-batterye het ook hoër digtheid, sodat hulle langer kan hou en beter voertuigverrigting bied.
Ten tyde van hierdie publikasie kan tipiese waterstof-energievoertuie 300-400 myl hou voordat brandstof aangevul word, terwyl gemiddelde elektriese voertuie slegs 250 myl hou. Boonop neem hul hervullingstyd net 'n paar minute en is dit aansienlik laag in vergelyking met gemiddelde elektriese voertuie, wat 'n paar uur kan neem om te herlaai.
Ongelukkig het waterstofenergie-tegnologie 'n paar terugslae. So volhoubaar soos wat waterstofbrandstof voorkom, is die produksie en berging van die waterstof self duurder as tradisionele diesel en petrol. Ten spyte daarvan dat dit die volopste element in die heelal is, word waterstof nooit suiwer gevind nie.
As gevolg van sy atomiese aard, word dit altyd gekombineer met ander elemente, wat moeilik kan wees om te skei. Byvoorbeeld, die verkryging van waterstofenergie uit aardgas (CH4) vereis groot krag om te "kraak" en stel CO2 as 'n neweproduk vry.
Gevolglik is die doeltreffendheid van die industriële vervaardigingsproses relatief laag, wat beteken dat meer energie benodig word om die brandstof te vervaardig en te verskeep as die energie wat dit sal verskaf. Dit lei tot die vraag of dit wel volhoubaar is.
Boonop is daar baie min waterstofvulstasies, wat bestuurders ontmoedig om lang reise aan te pak. Byvoorbeeld, statistieke wys dat die aantal waterstofvulstasies in Kalifornië slegs 60 is. Intussen het tradisionele gas meer as 100,000 XNUMX goed ontwikkelde vulstasies landwyd.
Die koste van waterstofbrandstof is ook hoog van VS$10 tot VS$17 in vergelyking met petrolstasies wat wissel van VS$5 tot VS$8.50 per liter. Boonop is daar kommer oor die veiligheid of waterstofvulstasies redelik is, aangesien waterstof hoogs vlambaar kan wees as dit nie behoorlik hanteer word nie.
Wat is die toekoms van waterstofbrandstofseltegnologie?
Ten spyte van sy gebreke, kan die vraag na waterstofaangedrewe voertuie oor die volgende paar jaar toeneem namate die kommer oor lugbesoedeling en klimaatsverandering aanhou toeneem. Hierdie toename is te danke aan sy nul-emissiestatus wat voorsiening maak vir die oorskakeling na skoner vervoeropsies.
Net so word verwag dat tegnologiese vooruitgang waterstofbrandstofselle se doeltreffendheid, kostedoeltreffendheid en betroubaarheid sal verbeter, wat waterstofaangedrewe voertuie meer aantreklik en bekostigbaar vir verbruikers sal maak.
Regering en private maatskappye belê ook in die bou van meer infrastruktuur, soos vulstasies. Gevolglik is mense meer geneig om waterstofaangedrewe voertuie in die daaropvolgende jare aan te neem.
Maar dit is nie al nie. Met die huidige energiekrisis wat wêreldwyd dreig, volg regerings vinnig toekomsvaste strategieë. Gevolglik belê hulle in LNG en nuwe aardgas-infrastruktuur, wat plek maak vir toekomstige implementering van skoon waterstofenergie.
As alle huidige projekte suksesvol afskop teen 2030, kan lae-koolstofwaterstof tot 16-24 Mt jaarliks 'n hupstoot gee. Op grond van hierdie voorspellings sal groen waterstof van elektroliseerders 9-14 Mt uitmaak, terwyl blou waterstof 7-10 Mt sal uitmaak.
Die waterstofenergiesektor ly egter voortdurend onder inkonsekwente regulatoriese raamwerke, onsekerhede oor toekomstige eise en 'n gebrek aan toerusting om waterstofbrandstofselle te vervoer. Ongelukkig het net 4% van nuwe projekte die finale beleggingsbesluit bereik of is in die werke.
Alhoewel die 2022 jaar-tot-jaar jaarlikse elektroliseerderkapasiteit tot 8 gigawatt opgradeer, kan dit teen 60 2030 gigawatt per jaar bereik as alle nuwe projekte vorder. Belangriker nog, daar kan 'n potensiële prysdaling van 70% teen 2030 wees as die vervaardigingskapasiteit opskaal - waarvan die uitwerking soortgelyk sou wees aan die onverwagte prysdalings wat gehelp het om son- en windkraggroei 'n hupstoot te gee.
Terwyl die toekoms belowend lyk, is dit nodig om daarop te let dat skoon waterstofproduksie nie vinnig genoeg beweeg om IEA se netto nul-emissies teen 2050 te bereik nie. Om hierdie rede het die sektor dringende optrede nodig om groter aansporings en investering aan te moedig om vraag en aanbod na premium-prys, lae-koolstof waterstofenergie te verhoog.
Harde Gedagtes
Waterstofaangedrewe voertuie is beslis belowende uitvindings. Alhoewel hierdie tegnologie nog in sy kinderskoene is, het dit ongetwyfeld die potensiaal om 'n lewensvatbare en volhoubare oplossing vir die klimaatsveranderingkrisis te skep.
Hierdie artikel het insig in hierdie nuwe en inspirerende veld verskaf, en selfs met die talle struikelblokke, kan die vervoerbedryf optimisties wees oor die impak van hierdie tegnologie in die nabye toekoms.
