10 dingen die u moet weten over waterstofbrandstofcellen

Waterstof, het eenvoudigste en meest voorkomende element in het heelal, is ongelooflijk veelzijdig en wordt sinds kort gebruikt in waterstof brandstofcellen via een elektrochemisch proces dat waterstof en zuurstof combineert om water en gas te produceren. Deze cellen kunnen mogelijk enkele van de meest urgente energiegerelateerde problemen oplossen. Terwijl het debat over de voor- en nadelen van waterstofbrandstofcellen voortduurt, is het niet betwist dat waterstof een milieuvriendelijk alternatief is voor fossiele brandstoffen dat een hogedichtheidsenergie kan leveren voor veel industriële installaties en transportmodi.

Hier duiken we in de manier waarop waterstofbrandstofcellen de toekomst van het energieverbruik kunnen veranderen en hoe bedrijven van deze ontwikkeling kunnen profiteren.

Inhoudsopgave
Wereldwijde markt voor waterstofbrandstofcellen
Feiten over waterstof-aangedreven brandstofcellen
Conclusie

Wereldwijde markt voor waterstofbrandstofcellen

De wereldwijde markt voor waterstofbrandstofcellen was naar schatting 6.6 miljard dollar in 2021en brandstofcelbedrijven blijven werken aan het lichter maken van waterstofbrandstofcellen, die goedkoper te produceren zijn en minder onderdelen nodig hebben.

Als zodanig wordt verwacht dat de markt in 19.5 2027 miljard USD waard zal zijn en een CAGR van 21% zal laten zien tussen 2022 en 2027. De vraag naar schone energie in bepaalde regio's, met name de regio Azië-Pacific, stimuleert de groei van de markt voor waterstofbrandstofcellen verder, waarbij Japan de uitbreiding van de sector domineert via een reeks toepassingen. Andere landen waar toekomstige groei onvermijdelijk lijkt, zijn China, Duitsland en Korea.

Feiten over waterstof-aangedreven brandstofcellen

Hier zijn de 10 feiten over waterstof brandstofcellen waardoor ze zich onderscheiden van andere brandstofopslagsystemen:

Brandstofcellen zijn een schone energiebron

Waterstofbrandstofcellen staan ​​als een schone energiebron met weinig impact op het milieu. Er is geen verbranding betrokken bij de opslag en de bijproducten zijn alleen warmte en water. Bovendien is er, in tegenstelling tot waterkracht of biobrandstof, geen behoefte aan uitgestrekte landoppervlakken om waterstof te produceren.

NASA werkt er zelfs aan om waterstof als hulpbron te gebruiken, waarbij het water dat als bijproduct wordt geproduceerd, wordt gebruikt als drinkwater voor de astronauten. Dit feit laat zien hoe waterstof brandstofcellen zijn een niet-giftige hulpbron en zijn daardoor beter dan steenkool, kernenergie of aardgas.

Waterstofcellen hebben weinig last van geluids- of visuele vervuiling

Net als andere energiebronnen, waterstof brandstofcellen genereren geen overmatig geluid. Zelfs voertuigen op waterstof maken minder geluid dan voertuigen die conventionele verbrandingsmotoren gebruiken. Traditionele voertuigmotoren hebben te maken met explosies en bewegende mechanische onderdelen, terwijl het elektrochemische proces in brandstofcellen stil is en minimale mechanische ruis produceert. Dit is een reden waarom het is geschat dat wereldwijd tegen 20 ongeveer 2030% van de voertuigen op brandstofcellen zal rijden.

Het eenvoudige ontwerp van brandstofcellen vermindert de behoefte aan complexe mechanische componenten die kunnen bijdragen aan visuele vervuiling. Het gestroomlijnde ontwerp van waterstof cellen verbetert de visuele compatibiliteit via verschillende toepassingen.

Brandstofcellen zijn veelzijdig

De veelzijdigheid van waterstof brandstofcellen is ook een belangrijke factor in hun groeiende acceptatie. Hun toepassingen variëren van het aandrijven van voertuigen en gebouwen tot draagbare elektronische gadgets en alternatieve energiestructuren.

Waterstofbrandstofcellen worden ook onderzocht voor de maritieme en lucht- en ruimtevaartindustrie. Deze neiging naar waterstofgebaseerde voortstuwing is gericht op het verminderen van emissies en het creëren van minimale milieu-impact.

Waterstofcellen hebben snelle oplaadtijden

De nieuwste waterstofbrandstofcelontwerpen hebben de laadtijden aanzienlijk verkort. Dit is bereikt door een semi-cilindrische spoel te gebruiken als interne warmtewisselaar, waardoor de vaste waterstofbrandstofcel sneller afkoelt, wat op zijn beurt helpt om sneller op te laden.

Met deze methode werd de waterstoflaadtijd met 59% verkort vergeleken met de conventionele spiraalwarmtewisselaar.

Brandstofcellen bieden een lange gebruiksduur

De exacte levensduur van een brandstofcel is afhankelijk van het gebruik omdat batterijen afhankelijk van hun toepassingen met verschillende snelheden leeglopen. Voertuigen met waterstofbrandstofcellen kunnen bijvoorbeeld gemiddeld 312 en 380 mijl rijden voordat ze moeten worden bijgetankt. De brandstofstapels in de cellen zijn ontworpen voor levenslang gebruik, ongeveer 150,000 tot 200,000 mijl. Wanneer de levensduur voorbij is, kunnen brandstofcellen worden gedemonteerd en kunnen de componenten worden gerecycled.

Deze duur is langer dan wat elektrische voertuigen (EV's) bieden. De buitentemperatuur heeft geen invloed op de efficiëntie van een brandstofcel. Deze verslechtert niet bij koud weer zoals bij gebruik in EV's. Dit voordeel van waterstofbrandstofcellen wordt versterkt in combinatie met hun snelle oplaadtijden.

Waterstofcellen zijn krachtiger

Brandstofcellen zijn een energiebron met een hoge dichtheid en een uitstekende energie-efficiëntie. Over het algemeen heeft waterstof de hoogste energie-inhoud van alle gangbare brandstoffen in termen van gewicht. Vloeibare waterstof en hogedrukgassen hebben drie keer de gravimetrische energiedichtheid van LNG en diesel, en een volumetrische energie die vergelijkbaar is met aardgas.

Brandstofefficiëntie zorgt voor de productie van meer energie per pond brandstof. Een traditionele verbrandingscentrale produceert bijvoorbeeld elektriciteit met een efficiëntie van 33-35%, in tegenstelling tot 65% van andere brandstofcellen. Hetzelfde gebeurt met voertuigen, waar waterstof brandstofcellen 40-60% van de energie inzetten en tegelijkertijd 50% besparen op brandstofverbruik.

Waterstofceltechnologie is ideaal voor plattelandsgemeenschappen

Energiecentrales in veel landen bevinden zich ver van stadscentra en distributienetwerken zijn nodig om ervoor te zorgen dat de stroom gestaag aan consumenten wordt geleverd. Ook zijn er concrete oplossingen nodig om plattelandsgemeenschappen van stroom te voorzien. Onderzoekers hebben onthuld dat het uitbreiden van stroom naar dergelijke gebieden economisch en technisch niet haalbaar is.

De eenvoud en effectiviteit van brandstofcellen maken ze een geschikte energiebron voor plattelandsgebieden. Hun werking is onafhankelijk van bewegende delen en heeft een lange levensduur, die kan oplopen tot 40,000 uur. Ook kunnen ze worden gestapeld om te voldoen aan verschillende energievereisten.

Door gebruik te maken van het feit dat brandstofcellen tegelijkertijd warmte en stroom genereren, kunnen beide voor verschillende doeleinden worden gebruikt. Warmte kan bijvoorbeeld worden onttrokken en gebruikt voor warmteventilatie- en airconditioningapparatuur (HVAC). In Zuid-Afrika wordt bijvoorbeeld 13% van de energie gebruikt voor ruimteverwarming, terwijl 32% wordt gebruikt voor warm water.

Brandstofcellen kunnen dienen als noodstroomvoorziening

Waterstofbrandstofcellen zijn een veelbelovende technologie geworden voor gebruik in back-upstroomtoepassingen. Back-upstroom verwijst naar het gebruik van secundaire energiebronnen om stroom te leveren in geval van een plotselinge stroomuitval. Dit is cruciaal voor infrastructuur zoals datacenters, ziekenhuizen en telecommunicatienetwerken. Waterstof energiecellen betrouwbare stroom leveren voor dergelijke infrastructuur, met een hoge uptime en lage onderhoudsvereisten. Veel organisaties wereldwijd zetten brandstofcellen in om het maximale uit hun voordelen te halen.

Waterstofcellen zijn draagbaar

Draagbare stroom is een must voor individuen en organisaties die in veel sectoren werken, en een grote afhankelijkheid van enorme stroomstructuren kan beperkingen veroorzaken in termen van beweging. Gelukkig, brandstofcellen zijn naar voren gekomen als een oplossing voor deze behoeften. Draagbare brandstofsystemen wegen minder dan 10 kg en leveren vermogen onder de 5 kW.

Kleinere microbrandstofcellen kan worden gebruikt om mobiele telefoons en laptops van stroom te voorzien en heeft voordelen met betrekking tot gewichtsvermindering en energiedichtheid in vergelijking met lithium-ionbatterijen. Aan de andere kant lijkt grootschalige draagbare energie veelbelovend voor geografisch afgelegen toepassingen zoals weerstations.

Brandstofcellen kunnen de macht democratiseren

Overmatige afhankelijkheid van fossiele brandstoffen voor de opwekking van energie put energiesystemen uit en vervuilt het milieu. Brandstofcellen gedistribueerde energieproductie mogelijk maken die gemeenschappen en kleinere entiteiten helpt meer stroom te genereren. Bovendien kan een verminderde afhankelijkheid van gecentraliseerde elektriciteitsnetten individuen en lokale gemeenschappen meer controle geven, wat helpt de kans te verkleinen dat de prijzen van fossiele brandstoffen stijgen in tijden dat de voorraden laag worden.

Gedecentraliseerde energieopwekking met fossiele brandstoffen vergroot de veerkracht bij stroomuitval of natuurrampen. Door lokale energieproductie kunnen cruciale faciliteiten en diensten blijven functioneren, zelfs als het gecentraliseerde net wordt verstoord.

Conclusie

Doorlopend onderzoek richt zich op het identificeren en ontwikkelen van brandstofceltechnologie om kosten te verlagen en de levensduur van brandstofcelstapelcomponenten zoals katalysatoren, membranen, bipolaire platen en membraan-elektrode-assemblages te verlengen. De productieprocessen met een hoog volume en lage kosten zullen brandstofcelstructuren ook kostenconcurrerend maken met conventionele technologieën.

Deze typen verbeterde brandstofcellen helpen steeds meer gemeenschappen en energiebehoevende industrieën van stroom te voorzien. Naarmate de technologie verbetert, zullen we deze waarschijnlijk in nog meer sectoren van de maatschappij zien worden ingezet.

Als u op zoek bent naar de nieuwste brandstofceltechnologie, blader dan door duizenden opties van vertrouwde leveranciers op Chovm.com.