Водородное топливо плюсы и минусы: Плюсы и минусы водородного топлива • MonsterAuto.ru

Содержание

Плюсы и минусы водородного топлива • MonsterAuto.ru

Водородное топливо уже давно занимает ведущие позиции среди других источников энергии. Обладающий уникальными свойствами, водород по праву называют топливом ближайшего будущего. По сравнению с дизельным и бензиновым топливом, у него больший КПД, а также экологичность. Попытаемся разобраться, почему его до сих пор не используют?

Водородный коктейль

Хотя водород обладает чудесными характеристиками, его почти не применяют на автотранспорте потому, что люди привыкли использовать бензин, хотя он и дорожает с каждым днем. Также ведущие автокомпании постоянно откладывают сроки перехода на водородное топливо, мотивируя это тем, что установки для получения водорода появятся только к 2030 году. Европейские и американские аналитики могут быть правы в этих подсчетах, но есть множество доказательств экстренного перевода на водород целого автопарка, причем буквально за 10 -12 дней!

История двигателя внутреннего сгорания на водороде

Применение водорода в качестве топлива началось еще в XIX веке, когда французский изобретатель Франсуа Исаака де Риваз в 1806 году разработал самый первый в мире ДВС, потребляющий водородное топливо. Необходимую электрическую энергию он получал методом электролиза воды. Позже бельгийский изобретатель Жан Жозеф Этьен Ленуар заставил самоходный экипаж двигаться с помощью энергии водорода. Так бы водород и служил бы человечеству в качестве основного топлива, но в 1870 году в ДВС стали применять бензин, сведя на нет первые опыты с водородным топливом.

Водородное топливо в блокадном Ленинграде


О водороде вспомнили только в блокадном Ленинграде в конце 1941 года, благодаря военному технику Б. И. Шелищу, который предложил использовать отработанный водородный газ для заправки автотранспорта. От налетов вражеской авиации Ленинград защищался зенитными орудиями, а также заградительными аэростатами, наполненными водородом, чтобы помешать прицельной бомбардировке города.

Когда водородные аэростаты спускались на землю, их использовали в качестве альтернативного источника топлива. Всего лишь за неделю группа техников переоборудовала на водородное топливо 600 грузовиков ГАЗ. После войны об этом изобретении снова забыли, перейдя опять на бензин.

В 1970 годах, когда произошел энергетический кризис, люди опять оценили необходимость альтернативных источников энергии. Так, Украинским ИПМ был переоборудован весь свой автомобильный парк водородное топливо, отлично справившись с топливным кризисом. Об успешных экспериментах снова забыли после распада советского союза.

Современные автомобили на водороде находятся пока в стадии проектирования, а вернее выпускать серийно опытные модели пока не собираются из-за неразвитой инфраструктуры заправок автотранспорта водородным топливом. В промышленных масштабах получить водород электролизом воды недешево, поэтому автокомпании пока не спешат на него переходить, ожидая более дешевый и простой способ получения топлива.

Преимущества водородных ДВС

  1. Главное неоспоримое преимущество автомобилей на водороде – это высокая экологичность, так как продуктом горения водорода является водяной пар. Конечно, при этом сгорают еще различные масла, но токсичных выбросов гораздо меньше, чем у бензиновых выхлопов.

  2. Простая конструкция.

  3. Отсутствие дорогостоящих систем топливоподачи, которые к тому же опасны и ненадежны.

  4. Бесшумность.

  5. КПД электродвигателя на водородном топливе намного выше, чем у ДВС.

Недостатки

Имеются и недостатки у автомобилей на водородном топливе:

  1. Дорогой и сложный способ получений топлива в промышленных объемах.

  2. Отсутствие водородной инфраструктуры заправок автотранспорта.

  3. Не разработаны стандарты транспортировки, хранения и применения топлива на водороде.

  4. Несовершенство технологий хранения такого топлива.

  5. Дорогие водородные элементы.

  6. Большой вес транспорта. Работа электродвигателя на водородном топливе требуют водородные преобразователи тока и мощные аккумуляторные батареи, которые весят не мало, а также обладают внушительными габаритами.

  7. Существует опасность возгорания и взрыва при работе водорода с традиционным топливом.

Ознакомившись с достоинствами и недостатками водородного топлива можно понять, почему до сих пор откладывается серийный выпуск водородных автомобилей. Однако из-за ухудшающейся экологии этот альтернативный источник энергии может оказаться единственным решением проблемы.

Производители транспорта на водородном топливе

Мировые производители все же проводят испытание в этой сфере и даже выпускают автотранспорт на водородном топливе:

  • Toyota — модель Toyota Highlander FCHV;

  • Ford Motor Company проводит испытания с концептом Focus FCV;

  • Honda со своей моделью Honda FCX;

  • Hyundai выпускает Tucson FCEV;

  • Daimler AG отвечает за модель Mercedes-Benz A-Class;

  • General Motors.

Перспективы развития

Все же водород является единственной приемлемой экологической энергией с огромным будущим. От ученых зависит только разработать инфраструктуру, обнаружить способ добычи водорода, наладить порядок в инструкциях по эксплуатации топлива, и тогда навсегда уже забыть о выхлопных газах, нефтяных вышках и других проблемах бензиновой зависимости.

Водородное топливо для ДВС, самолетов и автомобилей: производство, плюсы и минусы

Водород — наиболее распространённый элемент во вселенной. Его атомы и молекулы присутствуют во всём, что окружает нас — воде, еде, растениях, жидком топливе, природном газе. Водород составляет две трети массы Солнца.

Давно известно, что газ водород — очень лёгкий (молекулярный вес водорода 2, воздуха 29) и взрывоопасный. Первые дирижабли заполняли именно им, однако после жуткой трагедии с «Гинденбургом» его стали применять с опаской.

Преимущества и недостатки топлива из водорода

Все углеводородные виды топлива, особенно нефтяного происхождения, выделяют в окружающую среду много вредных веществ. Это окись кислорода (угарный газ), ряд окислов азота NOx, соединения серы и сажевые частицы. Все эти вредности — продукты сжигания химических соединений, входящих в состав топлива. Человечество тратит огромные средства на устранение токсичных выбросов. Для этого принимают ограничительные стандарты, очищают топливо, дорабатывают выхлопные системы автомобилей.

Если водород применять в качестве топлива, то борьба с вредными выбросами не потребуется — при его сжигании образуется только чистый водяной пар. Другим преимуществом водорода является его огромная теплотворная способность — 120 МДж/м³, это в 2-3 раза превышает количество энергии, получаемой от сопоставимой массы бензина.

Использование водородного топлива позволит на всё проглядываемое будущее обеспечить человечество неиссякаемой энергией. Люди забудут о заканчивающихся нефти и газе, о проблемах с их очисткой, о заболеваниях, связанных с вредными выхлопами двигателей.

Первостепенными задачами сегодня являются освоение производства водородного топлива и разработка технологий использования его в двигателях и других преобразователях энергии.

Поскольку научный мир и производственные сферы давно занимаются исследованиями водородной энергетики, к нашему времени имеются положительные результаты. Одной из первых опыт применения водородного топлива для автомобилей воплотила компания Honda. Ею выпущено 220 серийных авто FCX Clarity с водородными топливными элементами Они стоят дорого, но интенсивно используются и дают ценный опыт эксплуатации.

Другие автопроизводители также активно работают над созданием водородных автомобилей. Уже не один год выпускаются экспериментальными партиями автобусы, грузовики, тепловозы, подводные лодки, погрузчики, работающие на топливных элементах с водородом.

ДВС на газообразном водородном топливе без доработки двигателя используются редко. Это связано с агрессивным воздействием водорода на детали и смазку и особенностями воспламенения чистого водорода. Для такого топлива используют специальные роторные двигатели с разнесенными впускным патрубком и выпускным коллектором.

Схема водородной двигательной установки в автомобиле

Основой водородного автомобиля является водородный топливный элемент, в котором энергия химической реакции превращается в электрическую энергию. Последняя питает электродвигатель, передающий вращающий момент на трансмиссию. Кроме батареи топливных элементов, весящей 67 кг, в авто стоит бак для сжатого водорода объёмом 170 л (давление 350 бар) и литиево-ионный аккумулятор. Топливного элемента хватает примерно на 120 тыс. км, а водородного бака — на 450 км, потом его нужно зарядить на заправочной станции. Время заправки невелико — всего несколько минут.

Химическая реакция происходит между водородом, поступающим из бака, и кислородом из окружающего воздуха. В результате реакции образуются вода и электроэнергия, снимаемая с катода и анода. Выделение энергии водорода происходит не во взрывном, а в спокойном, управляемом режиме.

Пока нет сообщений о водородном топливе для серийных самолётов, но известно об испытаниях компанией Boeing лёгкого самолёта на топливных элементах. Сжиженный при температуре -252 ºС водород используется в космических двигателях.

Кроме описанных выше плюсов, специалисты отмечают и минусы водородного топлива, которые тормозят развитие этого вида энергетики. Они сводятся к следующему:

  • технологии хранения водорода пока несовершенны;
  • отсутствует инфраструктура заправочных станций;
  • отсутствуют стандарты применения, хранения и безопасности;
  • большие объёмы водородных баков требуют уменьшения размеров багажника или увеличения размеров легкового автомобиля;
  • опасность взрыва на водородных автомобилях пока выше, чем на бензиновых и дизельных;
  • водородные автомобили на топливных элементах и чистом водороде обходятся пока дорого и в производстве, и в эксплуатации.

Развитие водородных технологий, техники и транспортных средств на водороде продолжается.

Звоните по номеру +7 (812) 426-10-10. С нами удобно, доставка 24/7

Преимущества и недостатки автомобилей на водородном топливе

Преимущества автомобилей  на водородном топливе

  • Водород при горении в среде чистого кислорода не выделяет никаких загрязняющих веществ.
  • Массовое производство и использование водорода может облегчить проблемы, связанные с меняющимися ценами и перерывами в поставках обычных видов топлива.
  • Рост производства водорода мог бы, как дополнительный выигрыш, стимулировать рост поставок водорода для отопления домов и офисов.
  • Во многих странах, включая США, уже существуют сети трубопроводов для метана. Некоторые из них можно было бы адаптировать для прокачки водорода и доставки его к заправочным станциям.
  • Водород можно получать как в малых масштабах на местных предприятиях, так и массово на крупных централизованных производствах. Это способствует повышению безопасности цивилизованного мира благодаря распределению энергетических ресурсов и благ в его пределах.

Недостатки автомобилей  на водородном топливе
  • В горючей форме водород при комнатной температуре и нормальном давлении представляет собой газ. Это вызывает трудности при его хранении, переноске и перевозке. Особенно сложная проблема — это конструирование безопасных баллонов или других резервуаров для автомобилей на водородном топливе.
  • На момент написания этой книги водород не распространен широко на заправочных станциях в большинстве стран, включая США.
  • Баллоны с водородом требуют периодической проверки и сертификации. Это может выполняться только квалифицированным персоналом, имеющим лицензию.
  • На момент написания этой книги водород считается достаточно дорогим топливом, в основном из-за высокой стоимости процессов, необходимых для выделения его природных соединений — метана и воды.

Вопрос

Какое расстояние может преодолеть автомобиль на? водороде, полученном методом электролиза из 1 л воды?

Ответ

Автомобиль на водородном топливе, работающий с высокой эффективностью, может проехать то же расстояние на водороде, полученном из 1 л воды, что и обычный автомобиль тех же размеров на 1 л бензина.

опасно или выгодно?, утилизация автомобилей и машин, #утилизация

С поисками все новых альтернативных источников топлива человечество логично пришло к использованию водорода в двигателях внутреннего сгорания. Самыми известными моделями на водородном топливе, выпускаемыми в наши дни, являются:

  • Honda FCX Clarity;
  • Mercedes-Benz F-Cell;
  • Toyota Mirai;
  • BMW 7 Hydrogen;
  • Mazda RX-8 Hydrogen.

Казалось бы, это решение может распространиться смело и на другие концерны, решив проблему нефтяного кризиса. Однако водород – во-первых, не единственная, а во-вторых, не самая безопасная альтернатива. Недаром электромобили вроде Tesla сейчас выигрывают партию.

Знаете ли вы? Что первый ДВС на водородном топливе изобрел француз де Риваз в 1806 году. А в период Ленинградской блокады, когда не было бензина, гениальные конструкторы переделали двигатели более, чем 500 транспортных средств под водород, и те работали без отказа до конца блокады.

Плюсы водородного топлива

Согласно исследованиям, водород понижает номинальную мощность мотора почти на 80%, однако если исправить под него систему зажигания, водород, наоборот, повысит ее мощность на 18%. И в этом плюс: изменения, которые вносятся в конструкцию автомобиля, небольшие и недорого стоящие.

Второе преимущество – неоспоримая экологическая чистота топлива. Когда Toyota презентовала свой последний «водородный» автомобиль, один из журналистов демонстративно сделал несколько глотков выхлопов, которые после водорода выходят жидкими. Следовательно, планете подобные автомобили вредят гораздо меньше.

Наконец, доступность водорода говорит в его пользу: это топливо можно получать даже из компоста, канализационных вод, биомусора. То есть, не нужно платить нефтяникам.

Есть ли минусы?

Опасность довольно большая состоит в том, что водород – один из самых легких газов, который в чистом виде без удержания просто улетит в верхние слои атмосферы. Поэтому его связывают в виде воды или метана, и уже внутри двигателя высвобождают. Этот процесс делает более дорогой технологию, да и стоимость сжиженного водорода, которая колеблется от 2 до 8 евро.

Пока что ни у нас, ни в Европе нет достаточного количества водородных заправок. Во многом это обусловлено низкой рентабельностью. А также тем, что стоит чистому водороду просочиться сквозь любую щель, он превращается в гремучий легко взрываемый газ. Для его воспламенения достаточно в 10 раз меньше энергии, чем для воспламенения бензина. Горит водород неярко, его сложно сразу заметить, но задохнуться ядовитыми газами очень просто. Так вывод – пока что водородные ДВС слишком дороги и для кошелька, и для здоровья человека.

Водородная энергетика, ее плюсы и минусы

Водород – элемент, который считается наиболее распространённым на нашей планете

. Именно на основе водорода и существует водородная энергетика. На данный момент единого способа добычи нет. Учёные разделились на две половины. Одна половина считает, что использование водородной энергетики существенно упростит жизнь человечеству. Вторая часть утверждает, что водородная энергетика приведёт к серьёзной опасности.

Общая информация

Современные технологии позволяют использовать водород в качестве топлива. Такое топливо хватает на дольшее время. Водитель, использующий водородное топливо, может проехать на машине в два раза больше, чем при использовании топлива на другой основе. Но сейчас водородное топливо практически не используется. Только несколько изготовителей машин склоняются к выбору такого вида топлива.

Водород добывается тремя способами:

  1. Химический.
  2. Электролиз.
  3. Термохимический.

Каждый из способов, так или иначе, захватывает природные ресурсы. Поэтому этот способ считают экономически невыгодным. Использование природных ресурсов в качестве топлива встречает достаточное количество отрицательных отзывов среди защитников природы. Хоть способ и считается экологически чистым, но многие считают, что использовать природные ресурсы попросту нельзя.

Использование природных ресурсов при получении водорода, связано с тем, что в чистом виде водорода в природе сейчас нельзя встретить. А все современные способы добычи либо затрагивают природные ресурсы, либо большое количество финансов.

Плюсы

Преимущества водородной энергетики:

  • Является экологически чистым продуктом. Применение водорода в качестве топлива не наносит вред окружающей среде. Учёные выявили, что при использовании природного водорода в окружающую среду не выделяется никаких вредных веществ, что нельзя сказать про топливо на другой основе. Именно поэтому водородное топливо становится ведущей идеей учёных. Но, увы, пока не получается распространить использование водородной энергетики по всему миру.
  • Автомобили на водородном топливе проезжают в 2-3 раза больше километров, чем автомобили на другом топливе. Подобное связано с тем, что водородное топливо меньше расходуется, но позволяет извлекать из себя такое же количество энергии.
  • Перевозка водорода осуществляется без проблем. Водород хранится в газообразном состоянии, поэтому его легко перевозить по трубам или большим ёмкостям.
  • Больший срок хранения. Условия хранения также проще, чем у другого топлива.
  • Разнообразное применение. Водородная энергетика может быть применена в автомобильной сфере, промышленности, жилищном хозяйстве, инженерном деле.

Большое количество преимуществ водородной энергетики побуждают учёных задумываться над целесообразным применением природного элемента. На данный момент изучаются и разрабатываются более дешёвые способы получения водорода. Но пока всё находится на стадии изучения и разработки. Нельзя за стопроцентной уверенностью сказать, когда именно водородная энергетика будет использоваться повсеместно.

Минусы

Несмотря на плюсы, существуют также недостатки, которые оттягивают использование природного материала назад:

  • Нет единого механизма по добыче. Получение водорода всё ещё представляет собой трудоёмкий процесс, который ничем не регламентирован. Существует несколько способов получения водорода. Но каждый из них не приобрёл должного распространения. Такое связано с тем, что каждый способ (указаны выше) имеет свои преимущества и недостатки. Но, как правила, недостатки перевешивают количество плюсов. Из-за этого не выбран единый способ по добыче водорода.
  • Для получения используются природные ресурсы (нефть, газ и другие природные материалы). Природные ресурсы не вечны и имеют свойство заканчиваться. Поэтому учёные считают, что использовать природные ресурсы для выделения водорода нецелесообразно. Природные ресурсы лучше направить на развитие другой сферы.
  • При добыче существует вероятность взрыва, так как этот элемент имеет повышенную взрывоопасность. При получении должны применяться специальные инструкции, малейшее нарушение которых может повлечь за собой большие проблемы. Но даже при соблюдении всех условий существует вероятность возникновения взрыва.
  • Финансовый аспект. Добыча этого природного элемента считается неоправданно дорогой. На получение даже небольшого количества элемента отправляется очень много средств.

Сейчас учёные обращают всё большее внимание на добычу из воды. Воды на планете огромное количество – мировой океан занимает огромную часть планеты. А значит, получение водорода из этого элемента будет наиболее выгодным. Не нанесёт вред убывающим природным ресурсам и окружающей среде.

Но получение водород из воды находится только на стадии обсуждения и согласования. На данный момент не разработано однозначного способа добычи важного природного элемента их воды.

Выводы

Преимущества примерно равны недостаткам, поэтому перспектива использования водородной энергетики в будущем неоднозначна. Никто не может заявить со 100-процентной уверенностью, что будет в дальнейшем. Учёные разделились на два лагеря.

Первые утверждают, что в ближайшем будущем энергетика на природном материале станет популярной и найдёт своих клиентов. Сейчас найден дешёвый аналог добычи водорода – из воды. Осталось лишь создать устройства, с помощью которого будет осуществляться получение. Этот вопрос легко решаем, и инженеры уже ищут, чем ответить на такую задачу.

Второй лагерь учёных говорит, что использовать водород как элемент для энергетики нельзя. При его распространении мир будет на грани катастрофы. Водород – взрывоопасный элемент. Никто не знает, что можно ожидать от него в следующий момент. Как поведёт себя сам элемент при такой добыче.

Чёткого мнения нет ни в первом случае, ни во втором. Все разговоры учёных строятся лишь на догадках и гипотезах, которые пока не нашли своего практического подтверждения.

Похожие записи

Водородное топливо: что это, плюсы и минусы

Одной из самых острых экологических проблем современности является возможное исчерпание природных ресурсов в ближайшем будущем. Никому не известно, куда направится энергетическая промышленность, когда закончится нефть, водородное топливо – одна из возможных альтернатив. Чем хорошо и чем плохо топливо, которое может стать главным энергетическим ресурсом будущего?

Плюсы

  • Доказанная эффективность. Мало того, что первый водородный двигатель был разработан уже в XIX веке, в истории есть и другие примеры его использования. К примеру, водородное топливо генерировалось во времена Великой Блокады Ленинграда: им заправляли автомобили, перевозившие раненых, и съестные припасы.
  • Повышенный КПД. Многие почему-то игнорируют тот факт, что энергия, высвобождаемая сгоранием водородного топлива, гораздо больше, чем сгоранием того же бензина. Стоимость его производства при этом гораздо меньше.
  • Экологичность. Одной из самых распространённых проблем современных городов является загрязнённый воздух. Не последнюю роль в ухудшении ситуации сыграли бензиновые выхлопы, выделяющиеся из машины после переработки бензина. Водород решает эту проблему, так как основная субстанция, которая остаётся после его внутреннего сгорания – водяной пар настолько чистый, что при повторной конденсации его можно даже пить. Это доказал один из японских журналистов, испив химический остаток на испытаниях водородной модели Toyota.
  • Простая генерация. Первый опыт использования водородного топлива был зафиксирован ещё в 1806 году – один из французских химиков получил его, пустив электрический ток через воду. И всё! Вода – единственное, что необходимо для получения водородного топлива. Следовательно, и производящие его машины будут менее затратными, что может положительно сказаться на финансовом состоянии крупных промышленных предприятий.
  • Простота использования. Более того: для подачи топлива в мотор не нужны сложные системы топливоподачи, устанавливаемые в современные автомобили. Мало того, что они не благонадёжны, так ещё и повышают стоимость автомобилей. Если бы учёные задались целью разработать единую конфигурацию мотора, который без проблем бы работал на двух главных топливах, изменения не были бы радикальными, а вот производительность мотора увеличилась бы в разы. В теории, машина на водородном двигателе будет гораздо дешевле, но популярность бензиновых двигателей, к сожалению, не позволяет учёным начать двигаться в этом направлении.
  • Бесшумность. Водородное топливо позволяет автомобилю двигаться практически бесшумно.

Минусы

  • Сложность добычи. Несмотря на то, что водород широко распространён в природе в различных химических соединениях, добыть его в чистом виде чрезвычайно сложно. Будучи природным газом, водород очень лёгок, поэтому без осознанного ограничения со стороны человека, сразу после отделения он поднимается и оседает в верхних слоях атмосферы. Это, конечно, несколько усложняет технологии: разные способы добычи требуют разных затрат.
  • Отсутствие стандартов хранения и разработки. Из-за того, что изучение водородного топлива прекратилось после появления на арене бензина, эта сфера так и остаётся неизученной. Промышленным компаниям до сих пор неизвестно, как стоит хранить водород, как его перевозить – необходимые для этого эксперименты никем не проводились. Если их проводить, нужно, опять же, тратить огромные суммы.
  • Неразработанные размеры. Несмотря на то, что сложность самого водородного механизма несколько меньше, чем бензодвигателя, к сожалению, эта технология до сих пор не совершенна, из-за чего машины, в которых устанавливается двигатель, имеют огромные габариты. Конечно, эта проблема решается путём исследований и экспериментов, но ими пока что занимаются немногие.
  • Массивность производства. Если водород позволяет ездить на экологически безвредном транспорте, почему промышленные гиганты до сих пор не обращаются к этому способу? Увы, причина кроется в радикальных отличиях добычи бензина и водородного топлива: машины и механизмы в корне отличаются. Для полной переработки производства потребуется много времени и ресурсов, потратить которые готовы немногие. К тому же, полноценный переход на производство водородного топлива – это всё-таки риск, так как неизвестно, примут ли его покупатели, что, кстати говоря, отдельный минус.
  • Неподготовленность общества. Если в теории допустить, что какая-либо промышленная компания всё-таки начнёт использовать водородное топливо, она поставит себя в очень тесное положение, так как большинство заправок оборудовано именно под бензин. Представляете, сколько труда и денег понадобится, чтобы обеспечить наличие водородных заправок? Без чёткой уверенности в том, что людям это пригодится, компании не готовы так рисковать. А люди, к сожалению (по крайней мере, большая их часть) весьма безответственно относятся к экологической ситуации и не готовы прислушиваться к призывам экологически настроенной общественности.
  • Взрывоопасность. Ещё одна причина, по которой исследования водородного топлива приостановлены – его взрывоопасность. Если стандарты работы, например, с атомной энергетикой уже выработаны (учёным известно, как себя вести, чтобы соблюдать безопасность), о водороде так не скажешь. Известно, что водородная бомба высвобождает огромное количество энергии, снося и разрушая всё на своём пути. Опасность таких исследований, напрямую связанных с риском для человеческой жизни, останавливает учёных.

Вывод

Возможно, водородное топливо однажды и станет основным энергетическим топливом для человечества, но если такое и произойдёт, то точно не в одночасье. Для его интеграции в общество необходимо несколько десятков лет и несколько сотен энтузиастов, которые переубедят энергетические компании в действенности этого топлива и смогут склонить большинство на свою сторону.

Похожие записи

Когда поедет водородный поезд: плюсы и минусы новой технологии

Первый водородный поезд совершил тестовый рейс три года назад. По мнению экспертов, водородное топливо — идеальный с точки зрения экологии вариант для общественного транспорта. Действительно ли у водородных поездов преимуществ больше, чем недостатков? Разберемся.

Преимущества:

1. Экологичность

В выхлопах водородного поезда содержится только конденсированная вода в виде пара, и так присутствующая в окружающей среде. Эти выхлопы не оказывают никакого негативного воздействия на природу.

2. Возобновляемое топливо

Водород считается возобновляемым видом топлива. Его запасы практически безграничны и могут быть использованы во многих областях. При этом его легко можно хранить в больших количествах. В то время как нефть для производства дизельного топлива — исчерпаема. При сохранении нынешних объемов добычи ее запасы могут иссякнуть в течение ближайшего столетия.

3. Высокая эффективность

Показатели существующих водородных поездов не уступают дизельным — максимальная скорость движения составляет 140 км/ч, а характеристики разгона и торможения очень схожи. Проехать на полном баке водорода такой поезд сможет около 1 тыс. км, дозаправка составляет всего 15 минут.

Недостатки:

1. Не все так экологично

Самым «чистым» способом получения водорода является электролиз воды. Для этого необходимо воздействовать на нее электрическим током. Минимизировать парниковые выбросы получится только в том случае, если для его генерации будут использоваться возобновляемые источники энергии (ветер, солнце).

Водород также можно получать из природного газа. И вот тут возникает проблема — во время этого процесса выделяются побочные газы, которые увеличивают парниковый эффект. Поэтому водород, полученный таким способом, нельзя считать полностью «чистым».

2. Дорогая технология

Водород производится в небольших количествах, и цена на него очень высока. Чтобы проекты водородных поездов стали рентабельными, цена на этот вид топлива должна снизиться минимум в четыре раза. Поэтому на данный момент только государственная поддержка может обеспечить дальнейшее развитие отрасли. Поддержка нужна на всех этапах водородного цикла (производство, транспортировка, хранение).

Ранее +1Платформа рассказала о мифах и реальных угрозах, связанных с электромагнитным излучением.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.

Каковы плюсы и минусы водородных топливных элементов?

Водородные топливные элементы используют водород в качестве топлива в электрохимическом процессе, который объединяет водород и кислород для производства электроэнергии и воды. Обратный процесс электролиза, который производит «зеленый» водород и кислород из воды, может использовать ряд возобновляемых источников энергии (ветер, волны, солнце) для производства водорода в качестве топлива для производства возобновляемой энергии. Также растет интерес к водородной энергетике как к уникальному экологически чистому источнику энергии, который может производить тепло и единственным побочным продуктом которого является вода.

Зеленый водород, получаемый в результате электролиза (высокоэнергетический процесс) и возобновляемых источников энергии, является высокозатратным вариантом, на который приходится только около 5% от общего объема производства H 2 . В настоящее время подавляющее большинство мирового производства водорода происходит из источников ископаемого топлива (конверсия метанового газа) и будет продолжаться в течение нескольких десятилетий. Однако по мере роста производственных мощностей для более эффективных и рентабельных электролизеров ожидается, что затраты на производство заметно упадут вместе с развертыванием зрелых технологий и мощностей для производства энергии из возобновляемых источников.

Для создания безопасной, отказоустойчивой и декарбонизированной энергетической системы производство и хранение водорода в больших объемах будут играть важную роль в уравновешивании периодических поставок энергии из возобновляемых источников энергии с потребностями конечных пользователей (например, для электросети, бытовой и промышленной отопление и топливо для транспорта).

Продолжаются споры о преимуществах и недостатках водородных топливных элементов, но, несмотря на текущие ограничения, водород по-прежнему является экологически чистой альтернативой ископаемому топливу и может использоваться для обеспечения гибкой и высокой плотности энергии и движения для широкого диапазона промышленных установок и режимов. перевозки с использованием технологии водородных топливных элементов (часто

Технология водородных топливных элементов имеет ряд преимуществ по сравнению с другими источниками энергии, в том числе:

1.Возобновляемый и доступный

Водород является самым распространенным элементом во Вселенной и, несмотря на проблемы, связанные с его извлечением из воды, является уникально богатым и возобновляемым источником энергии, идеально подходящим для наших будущих потребностей с нулевым выбросом углерода для комбинированных источников тепла и электроэнергии.

2. Водород — чистый и гибкий источник энергии для поддержки энергетических стратегий без выбросов углерода

Водородные топливные элементы представляют собой экологически чистый источник энергии без вредного воздействия на окружающую среду во время работы, поскольку побочными продуктами являются просто тепло и вода.В отличие от биотоплива или гидроэнергетики, для производства водорода не требуются большие площади земли. Фактически, НАСА даже работало над использованием водорода в качестве ресурса, а вода, полученная в качестве побочного продукта, использовалась в качестве питьевой воды для астронавтов. Это показывает, что водородные топливные элементы являются нетоксичным источником топлива и поэтому превосходят в этом отношении уголь, природный газ и ядерную энергию, которые либо потенциально опасны, либо труднодоступны. Производство, хранение и использование водорода будут играть важную роль в стимулировании дальнейшего развития возобновляемых источников энергии за счет уравновешивания условий их прерывистого энергоснабжения со сложными потребностями конечных пользователей, избегая необходимости значительных инвестиций на раннем этапе для модернизации сетевой инфраструктуры.

3. Более мощный и энергоэффективный, чем ископаемое топливо

Технология водородных топливных элементов обеспечивает источник энергии высокой плотности с хорошей энергоэффективностью. По весу водород имеет самое высокое энергосодержание из всех обычных видов топлива. Газообразный и жидкий водород под высоким давлением имеют примерно в три раза большую гравиметрическую плотность энергии (около 120 МДж / кг), чем дизельное топливо и СПГ, и такую ​​же объемную плотность энергии, как природный газ. Эти

4. Высокая эффективность по сравнению с другими источниками энергии

Водородные топливные элементы более эффективны, чем многие другие источники энергии, в том числе многие решения для зеленой энергетики.Такая топливная эффективность позволяет производить больше энергии на фунт топлива. Например, обычная электростанция, работающая на сжигании, вырабатывает электроэнергию с КПД 33-35% по сравнению с 65% для водородных топливных элементов. То же самое и с автомобилями, в которых водородные топливные элементы используют 40-60% энергии топлива, а также обеспечивают сокращение расхода топлива на 50%.

5. Почти нулевые выбросы

Водородные топливные элементы не производят выбросов парниковых газов, как источники ископаемого топлива, тем самым снижая загрязнение и улучшая качество воздуха.

6. Снижает углеродный след

Водородные топливные элементы практически без выбросов не выделяют парниковые газы, что означает, что они не оставляют углеродного следа во время использования.

7. Быстрая зарядка

Время зарядки силовых агрегатов на водородных топливных элементах чрезвычайно короткое, как и у обычных транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), и заметно меньше по сравнению с электромобилями с батарейным питанием. Если для зарядки электромобилей требуется от 30 минут до нескольких часов, водородные топливные элементы можно перезарядить менее чем за пять минут.Такое быстрое время зарядки означает, что автомобили с водородным двигателем обеспечивают такую ​​же гибкость, как и обычные автомобили.

8. Отсутствие шумового загрязнения

Водородные топливные элементы не производят шумового загрязнения, как другие источники возобновляемой энергии, такие как энергия ветра. Это также означает, что, как и электромобили, автомобили, работающие на водороде, намного тише, чем те, которые используют обычные двигатели внутреннего сгорания.

9. Отсутствие визуального загрязнения

Некоторые низкоуглеродные источники энергии, в том числе ветровая энергия и биотопливные электростанции, могут вызывать раздражение, однако водородные топливные элементы не имеют таких же требований к пространству, что означает меньшее визуальное загрязнение.

10. Длительное использование

Водородные топливные элементы обладают большей эффективностью в отношении продолжительности использования. Водородный автомобиль имеет такую ​​же дальность действия, как и автомобили, работающие на ископаемом топливе (около 300 миль). Это превосходит то, что в настоящее время предлагают электромобили (EV), которые все чаще разрабатываются с силовыми установками на топливных элементах в качестве «расширителей запаса хода». Водородные топливные элементы также не подвержены значительному воздействию окружающей температуры и не портятся в холодную погоду, в отличие от электромобилей.Это преимущество еще больше увеличивается в сочетании с коротким временем зарядки.

11. Идеально подходит для использования в удаленных районах

Там, где позволяют местные условия, наличие водорода за счет местного производства и хранения может оказаться альтернативой дизельным источникам энергии и отоплению в отдаленных районах. Это не только снизит потребность в транспортировке топлива, но и улучшит жизнь людей, живущих в отдаленных регионах, за счет предложения экологически чистого топлива, получаемого из легкодоступных природных ресурсов.

12. Универсальность использования

По мере развития технологий водородные топливные элементы смогут обеспечивать энергией целый ряд стационарных и мобильных приложений. Транспортные средства, работающие на водороде, являются лишь одним из примеров, но они также могут использоваться в небольших приложениях, таких как бытовые товары, а также в более крупных системах отопления. Подобно силовым установкам с ДВС, функции емкости накопителя энергии (т. Е. Топливного бака) и размера двигателя разделены, в отличие от питания от батарей (т. Е.мощность которого линейно зависит от массы), что обеспечивает большую гибкость конструкции.

13. Демократизация электроснабжения

Водородные топливные элементы могут снизить зависимость страны от ископаемого топлива, что поможет демократизировать энергоснабжение и энергоснабжение во всем мире. Эта возросшая независимость принесет пользу многим странам, которые в настоящее время зависят от поставок ископаемого топлива. Конечно, это также позволит избежать проблемы роста цен на ископаемое топливо по мере сокращения запасов.

Примеры использования водородной энергетики

TWI имеет большой опыт и знания в секторе производства электроэнергии, и вы можете узнать об этом больше здесь.

5 За и против водородной энергетики!

Наша зависимость от невозобновляемых ископаемых видов топлива вернулась, чтобы преследовать нас. Если мы не будем действовать быстро, углеродный след будет достаточно большим, чтобы охватить весь мир. Вот почему ученые упорно работают над поиском альтернативных источников энергии, одним из которых является водород.

Потенциальных целей использования водорода множество. Несмотря на то, что он является третьим по численности элементом на поверхности земли, он существует только в химических соединениях, таких как углеводород и вода. Однако его можно отделить методом электролиза, что довольно дорого.

Вот некоторые из наиболее распространенных плюсов и минусов использования водорода в качестве нового источника энергии.

  1. Возобновляемые источники энергии и изобилие

Один из лучших потенциалов использования водорода в качестве альтернативного источника топлива заключается в том, что он никогда не закончится.На его приобретение может уйти некоторое время, но он является возобновляемым, поэтому никому не придется беспокоиться о его трате, как о других источниках топлива.

  1. Нет катастрофических выбросов

В отличие от окиси углерода, водород не оставляет вредных выбросов. Фактически, когда он используется на космических кораблях НАСА, единственное, что остается после сжигания водорода, — это чистая питьевая вода для астронавтов.

  1. Очень мощный

Помимо возобновляемости и отсутствия вредных выбросов, водород также является довольно мощным, поскольку используется в качестве ракетного топлива.Вот забавный факт; водород в три раза мощнее бензина и других ископаемых видов топлива. В некотором смысле это означает, что вы можете сделать гораздо больше с меньшими усилиями.

  1. Экологичность -Friendly

Еще одна удивительная и уникальная черта, которая отделяет водород от других источников топлива, — это его нетоксичность. Он приносит пользу не только людям и животным, но и окружающей среде.

  1. Топливная эффективность

Водород чрезвычайно эффективен, потому что он дает больше энергии с каждым фунтом топлива.На самом деле это означает, что вы можете пойти даже дальше, чем с традиционным бензином.

К сожалению, несмотря на то, что водород является относительно дешевым источником энергии для многих, он также имеет свои недостатки.

  1. Дорого для извлечения

Извлечение водорода из химических соединений требует больших усилий. Имея это в виду, он также отнимает у нас много времени и ресурсов, что в конечном итоге оказывается довольно дорогостоящим.На данный момент водорода достаточно только для питания гибридных автомобилей, пока не будут предприняты дальнейшие усовершенствования, чтобы упростить процесс.

  1. Нелегко заменить существующую инфраструктуру

Помимо того, что добывать водород дорого, его также довольно дорого заменять бензин. Это потому, что нет инфраструктуры, которая могла бы заменить водород в качестве основного источника для наземных транспортных средств. Попытки переоборудовать каждую машину и заправочную станцию ​​будут дорого обходиться налогоплательщикам и правительствам.

В настоящее время, пока не будет найдено более доступное решение, бензин остается для многих более предпочтительным источником топлива.

  1. Трудно транспортировать

Несмотря на то, что водород имеет небольшую плотность, его может быть сложно перемещать. Из-за этого также может быть очень дорого собрать даже небольшое его количество. Это связано с тем, что транспортировка водорода требует больших затрат времени и средств.

  1. Очень огнеопасно

Если вы не поняли намек с битом ракетного топлива, то мы должны сообщить вам, что он очень легковоспламеняющийся. Водород склонен к возгоранию или, что еще хуже, к взрыву. Так что было бы разумно подумать о том, чтобы носить его с собой.

  1. Хранение

Поскольку водород имеет более низкую плотность, чем бензин, его необходимо поддерживать при более низких температурах, чтобы сохранить его жидкую форму и эффективность в качестве источника топлива.Вот почему водород должен храниться и транспортироваться под высоким давлением, что затем делает весь этот процесс трудным и дорогим.

Hydrogen Power, плюсы и минусы

Вам необходимо включить JavaScript для голосования Рубрика: блоги, энергетика Теги: изменение климата, рынок энергии, геотермальная энергия, гидро, плюсы и минусы геотермальной энергии, возобновляемые источники, солнечная энергия, тепловая энергия, энергия волн, ветроэнергетика

Водородные топливные элементы высокоэффективны и менее опасны, чем бензиновые

Водород — самый чистый из известных нам источников энергии.В электрическом топливном элементе электричество создается путем объединения водорода и кислорода.

Без горения единственными побочными продуктами являются вода и тепло.

Хотя водород уже можно производить из различных возобновляемых источников, главная проблема — это стоимость. Большая часть затрат на производство водорода путем электролиза связана с покупкой электроэнергии в сети. Итак, новые исследования хороши для будущего доступного водорода.

Производство водорода из возобновляемых источников энергии было непростым делом.Один из методов получения водорода — электролиз. Но для этого требуется постоянная мощность сети.

Эта новая инновационная система позволяет производить водород при более низких энергетических нагрузках, предлагаемых возобновляемыми источниками энергии, такими как ветер и солнце.

Топливные элементы, работающие при высоких температурах, хорошо подходят для комбинированного производства тепла и электроэнергии, что увеличивает их общую эффективность. А также в крупных промышленных масштабах, как у вас дома. Он очень эффективен и менее опасен, чем бензин.По топливным элементам все еще проводится много исследований, поэтому мы можем ожидать, что они будут продолжать совершенствоваться.

  • Высокая эффективность и отсутствие углерода при использовании H 2 и O 2 .
  • Может использовать возобновляемые виды топлива
  • Не требует подзарядки
  • Может работать 24/7, обеспечивая мощность базовой нагрузки
  • Ни движущихся частей, ни шума
  • Некоторые типы хорошо подходят для ТЭЦ
  • Хорошо подходит для распределенной генерации, без потерь
  • Может работать в обратном направлении для хранения энергии, получения водорода из электричества и воды
  • Высокая стоимость из-за дорогого сырья, такого как платина
  • Надежность, долговечность и надежность все еще исследуются
  • Растущая инфраструктура для доставки водорода
  • Проблемы безопасности с водородом
  • Низкая плотность топлива по сравнению с бензином

Системы хранения энергии Smart Grid (досье)

Зарегистрироваться

или

по электронной почте info @ betterworldsolutions.eu

Преимущества и недостатки водородной энергетики

Вселенная состоит из множества компонентов. Каждый компонент играет жизненно важную роль в устройстве мира. Наиболее распространенные компоненты во Вселенной включают водород, азот и кислород. Водород — наиболее часто встречающийся компонент, занимающий 75% Вселенной, и он играет большую роль в обеспечении устойчивости жизни. Помимо помощи другим живым видам в выживании, водород можно использовать для выработки энергии.

Водород присутствует почти во всех растительных веществах, а также естественным образом встречается в воде. Хотя на Солнце больше процентного содержания водородного газа, этот газ слишком легкий, поэтому он практически исчезает с поверхности земли, когда переносится солнечными лучами. Итак, для эффективного получения газообразного водорода его необходимо извлекать из воды, природного газа или биомассы.

Водород — самый основной из всех элементов Земли. Атом водорода состоит из одного протона и одного электрона.Как такового, его очень много, но на самом деле он не существует как отдельная форма материи. Вместо этого он обычно сочетается с другими элементами. Чтобы отделить газообразный водород от сопутствующих ему веществ, требуется много усилий, но при этом получается мощный, почти чистый источник энергии. В качестве газа он может использоваться в топливных элементах для питания двигателей.

Газообразный водород извлекается из воды методом, известным как электролиз, при котором через воду пропускают большой электрический ток для разделения атомов водорода и кислорода.Процесс электролиза довольно дорог, поскольку требует больших затрат энергии.

Энергия, используемая для выработки электроэнергии в процессе электролиза, поступает из ископаемых видов топлива, таких как нефть, природный газ или уголь. Его также можно использовать из возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, ветровая и гидроэнергетика, чтобы гарантировать отсутствие выбросов парниковых газов.

Объемы получения водорода этим методом все еще исследуются, чтобы разработать жизнеспособный метод его получения внутри страны по относительно низкой цене.

Другой метод извлечения газообразного водорода — это паровой риформинг метана или паровая экстракция, который влечет за собой отделение атомов водорода в метане от атомов углерода. Это современная технология, используемая для получения газообразного водорода в огромных количествах. Обратной стороной парового риформинга метана является то, что он выбрасывает в атмосферу большое количество парниковых газов, таких как углекислый газ и окись углерода, которые являются рецептами глобального потепления.

Для получения электричества из газообразного водорода его подают в топливные элементы, где он соединяется с кислородом, в результате чего возникает химическая реакция, в результате которой вырабатывается электричество и тепло.Газообразный водород также можно просто сжигать для питания двигателей транспортных средств. Побочными продуктами этой химической реакции являются вода и углерод, которые используются для производства метана и угля.

Различные виды использования водорода

Водород образуется как побочный продукт в хлорно-щелочной промышленности. Раньше он частично использовался для неэнергетических целей, а балансовая часть либо сжигалась, либо выбрасывалась в атмосферу. В настоящее время побочный продукт водорода используется для производства химикатов и внутренних (в основном, энергетических) применений.

Водород производится для неэнергетических применений, например, в производстве удобрений и нефтеперерабатывающих заводах. Также были разработаны и продемонстрированы малые энергетические установки, работающие на водороде, автобусы на топливных элементах, трех-, двухколесные (мотоциклы) и системы каталитического сгорания для жилого и промышленного секторов.

Преимущества водородной энергетики

1. Это возобновляемый источник энергии, богатый запасами

Водород является богатым источником энергии по многим причинам, главная из которых — его изобилие.Хотя для его освоения может потребоваться много ресурсов, ни один другой источник энергии не может сравниться с водородом. По сути, это означает, что он не может иссякнуть, как другие источники энергии.

2. Многочисленные источники местного производства водорода

Водород можно производить либо на месте, где он будет использоваться, либо централизованно, а затем распределять. Водородный газ можно производить из метана, бензина, биомассы, угля или воды. Такие факторы, как степень загрязнения, технические проблемы и потребности в энергии, различаются в зависимости от используемых источников.

3. Практически чистый источник энергии

Когда водород сжигается для производства топлива, побочные продукты полностью безопасны, что означает, что они не имеют известных побочных эффектов. Авиационные компании фактически используют водород в качестве источника питьевой воды. После использования водорода он обычно превращается в питьевую воду для космонавтов на кораблях или космических станциях.

4. Водородная энергия нетоксична

Это нетоксичное вещество, которое редко используется в качестве источника топлива. Это означает, что он не наносит вреда окружающей среде и не причиняет вреда здоровью человека.

Этот аспект делает его предпочтительным по сравнению с другими источниками топлива, такими как ядерная энергия, природный газ, которые чрезвычайно опасны или сложны для безопасного использования. Это также позволяет использовать водород в местах, где использование других видов топлива недопустимо.

5. Использование водорода значительно снижает загрязнение окружающей среды

Когда водород объединяется с кислородом в топливном элементе, вырабатывается электричество, которое можно использовать для питания транспортных средств или привода электродвигателя в качестве источника тепла и для многих других целей.Когда он соединяется с кислородом, единственными побочными продуктами являются вода и тепло, что является преимуществом использования водорода в качестве энергоносителя.

Использование водородных топливных элементов не приводит к выделению диоксида углерода и других парниковых газов или других твердых частиц, когда в производственном процессе используются возобновляемые источники, такие как вода или солнечная энергия.

6. Он намного эффективнее других источников энергии

Водород — это эффективный вид энергии, поскольку он способен передавать много энергии на каждый фунт топлива по сравнению с дизельным топливом или газом.Это категорически означает, что автомобиль, использующий водородную энергию, проедет больше миль, чем автомобиль с таким же количеством бензина.

Например, по сравнению с традиционной электростанцией, работающей на сжигании, которая обычно вырабатывает электричество с КПД от 33 до 35%, водородные топливные элементы способны вырабатывать электричество с КПД до 65%, имея мощность примерно в три раза больше.

7. Используется для питания космических кораблей

Эффективность и мощность водородной энергии делают его идеальным источником топлива для космических кораблей.Его мощность настолько велика, что он может быстро запускать космические корабли для исследовательских миссий.

Это также самый безопасный вид энергии для выполнения такой энергоемкой задачи. Фактически, водородная энергия в 3 раза мощнее бензина и других ископаемых источников топлива. В идеале это означает, что вам нужно меньше водорода для выполнения огромной задачи.

Он также предлагает движущую силу для самолетов, лодок, автомобилей, а также переносных и стационарных топливных элементов. Обратной стороной использования водорода в автомобилях является то, что его практически трудно хранить в криогенных резервуарах или резервуарах высокого давления.

8. Устойчивая производственная система

Электролиз — это метод разделения воды на водород и кислород. В этом случае возобновляемая энергия может использоваться для питания электролизеров для производства водорода из воды, что обеспечивает устойчивую систему, независимую от нефтепродуктов, а также не загрязняет окружающую среду, не производя выбросов. Некоторые из возобновляемых источников энергии электролизеров — это энергия ветра, воды, солнца и приливов.

После того, как водород произведен в электролизере, его можно использовать в топливном элементе для производства электроэнергии.Побочные продукты, образующиеся в процессе топливных элементов, — это вода и тепло. Если топливные элементы работают при высоких температурах, система может быть настроена как совместный генератор с отходами энергии, используемыми для нагрева.

Недостатки водородной энергетики

Хотя водородная энергия имеет множество замечательных преимуществ, на самом деле это не совсем предпочтительный, чистый и дешевый источник энергии для большинства правительств и компаний. В газообразном состоянии он довольно летуч.

Несмотря на то, что его непостоянство дает ему преимущество перед другими источниками энергии с точки зрения выполнения множества задач, оно в равной степени делает его использование и обходное решение рискованным.К недостаткам водородной энергетики можно отнести:

1. Водородная энергия стоит дорого

Электролиз и паровой риформинг, два основных процесса извлечения водорода, чрезвычайно дороги. Это настоящая причина, по которой он не так широко используется во всем мире. Сегодня водородная энергия используется в основном для питания большинства гибридных автомобилей.

Требуется много исследований и инноваций, чтобы найти дешевые и устойчивые способы использования этой формы энергии. До тех пор водородная энергия останется исключительно для богатых.

2. Проблемы при хранении

Одно из свойств водорода состоит в том, что он имеет более низкую плотность. На самом деле он намного менее плотный, чем бензин. Это означает, что его нужно сжать до жидкого состояния и хранить таким же образом при более низких температурах, чтобы гарантировать его эффективность и действенность в качестве источника энергии.

Эта причина также объясняет, почему водород должен всегда храниться и транспортироваться под высоким давлением, поэтому транспортировка и обычное использование далеко неосуществимы.

3. Это не самый безопасный источник энергии

Нельзя недооценивать мощь водорода. Хотя бензин немного опаснее водорода, водород является легковоспламеняющимся и летучим веществом, о потенциальной опасности которого часто упоминаются заголовки. По сравнению с газом водород не имеет запаха, что делает обнаружение утечки практически невозможным. Для обнаружения утечек необходимо установить датчики.

4. Сложно передвигаться вокруг

Прекрасно транспортировать водород из-за его легкости — непростая задача.Нефть можно транспортировать безопасно, потому что она в основном проталкивается по трубам.

Уголь удобно транспортировать на самосвалах. Водород также представляет проблемы при рассмотрении вопроса о его перемещении в больших количествах, поэтому его в основном перевозят небольшими партиями.

5. Зависит от ископаемого топлива

Водородная энергия является возобновляемой и оказывает минимальное воздействие на окружающую среду, но для ее отделения от кислорода требуются другие невозобновляемые источники, такие как уголь, нефть и природный газ.Ископаемое топливо по-прежнему необходимо для производства водородного топлива.

6. Водородная энергия не может поддерживать население

Несмотря на то, что водород в изобилии, стоимость его использования ограничивает широкое использование. Как вы понимаете, нарушить статус-кво довольно сложно.

Энергия из ископаемого топлива по-прежнему правит миром. Также нет никаких оснований для обеспечения дешевой и устойчивой водородной энергии для нормального автовладельца в будущем.

Даже если бы водород стал дешевым прямо сейчас, потребовались бы годы, чтобы он стал наиболее используемым источником энергии, поскольку сами транспортные средства и заправочные станции необходимо было бы адаптировать в соответствии с требованиями к водороду.Это потребует огромных капитальных затрат.

Это факт, что водородная энергия является возобновляемым ресурсом, потому что она широко доступна, а ее последствиям сильно пренебрегают. Тем не менее, водородные компании в реальном смысле будут нуждаться в других формах невозобновляемых источников энергии, таких как ископаемые (уголь, природный газ и нефть), чтобы отделить их от кислорода. Возможно, мы сможем свести к минимуму чрезмерную зависимость от ископаемого топлива, если примем на вооружение водородную энергию, но избавиться от него в системе будет непросто.

Ссылки:
U.S. DoE
Агентство по охране окружающей среды США

Плюсы и минусы водородных топливных элементов

Несмотря на сокращение глобальных выбросов углерода на 5,8% в 2020 году из-за пандемии COVID-19, выбросы все еще находятся на критическом уровне. Глобальные выбросы CO2 составили 31,5 Гт, что на 54% больше, чем в 1990 году.

Имея это в виду, поиск жизнеспособной альтернативы углеродным процессам производства топлива и энергии постоянно ускоряется. Те, кто находится на переднем крае технологий альтернативного топлива и хранения энергии, изучают возможности — от легковых автомобилей до бытовой энергетики.

Один из таких вариантов — водородные топливные элементы — эффективный источник энергии с низким уровнем выбросов. В этой статье мы рассмотрим плюсы и минусы широкого использования водородных топливных элементов.

Pro: низкий уровень выбросов и более высокая эффективность

Водородные топливные элементы работают путем объединения водорода и кислорода для производства электроэнергии. Единственные выбросы, которые возникают в результате этого процесса, — это вода (h30) и горячий воздух — это означает, что вредные газы не выбрасываются в атмосферу, в отличие от 4.6 метрических тонн углекислого газа выбрасывает типичный легковой автомобиль каждый год. Кроме того, водородное топливо более эффективно — автомобили с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) преобразуют топливо в кинетическую энергию с эффективностью 25%. Водородные топливные элементы работают с КПД 60%.

Pro: относительно низкий порог входа

Электромобили на топливных элементах (FCEV) имеют низкие барьеры для входа на рынок с точки зрения социальных изменений.

Они работают и работают так же, как обычные автомобили с ДВС, к которым мы привыкли, позволяя заправляться на станции за считанные минуты, а не ждать, пока зарядится электромобиль (EV).Электромобиль обычно имеет запас хода около 230 миль, тогда как FCEV могут достигать дальности 310-370 миль без необходимости дозаправки. Кроме того, электромобилю может потребоваться до 8 часов для зарядки от полного до полного заряда — примерно 5 минут для дозаправки водородного бака.

Возможная проблема: хранилище

Хранение водорода высокой плотности представляет собой проблему как для портативных, так и для стационарных приложений. Доступные в настоящее время решения для хранения обычно требуют хранения больших объемов водорода в газообразной форме.Для достижения целей по производительности и эффективности для легких FCEV потребуется использовать резервуары для сжатого газа большого объема под высоким давлением, которые могут занимать значительную площадь.

Pro: эффективен в стационарных и тяжелых условиях

В то время как это проблема для «легких» FCEV, это не так для больших, тяжелых транспортных средств и стационарных применений, где площадь бензобака не так важна. Более крупногабаритные автомобили, которым необходимо преодолевать большие расстояния, перевозить тяжелые грузы и заправляться топливом с минимальным временем простоя, являются хорошими кандидатами.По этой причине водородное топливо было испытано на таких транспортных средствах, как грузовики, лодки, поезда и самолеты.

Кроме того, водород может также использоваться для замены сжатого природного газа, используемого в некоторых бытовых применениях. Исследование, проведенное Университетом Суонси, показало, что до 30% бытового газа можно безопасно заменить водородом, не требуя изменений в бойлерах или печах.

Con: менее эффективен, чем батареи

При сравнении водородных топливных элементов с другими потенциальными альтернативами углеводородной энергии картина становится несколько менее позитивной.Жизнеспособность FCEV находится под угрозой из-за продолжающейся разработки более экономичных аккумуляторных технологий и снижения затрат на электрические транспортные системы. Электромобили и гибридные автомобили в целом обладают большей эффективностью, чем FCEV. Электрические батареи теряют только 17% своей первоначальной энергии из-за неэффективности при зарядке и разрядке. Цикл, используемый для выработки электроэнергии в водородном топливном элементе, приводит к потере более 50% его энергоэффективности.

Водородные топливные элементы и изоляция

Так же, как и батареи, водородные топливные элементы вырабатывают электроэнергию и создают свои собственные уникальные проблемы безопасности и эффективности, поэтому необходимо тщательно продумать, как изолированы элементы.

Мы обязуемся помочь нашим клиентам внести свой вклад в реализацию инициативы «нулевой результат». В настоящее время мы работаем над рядом проектов и решений, которые помогут повысить безопасность, эффективность и рентабельность альтернативного топлива. Если вы хотите узнать больше о наших решениях, свяжитесь с нами.

Преимущества и недостатки водородных топливных элементов при транспортировке материалов

Технология водородных топливных элементов

Водородные топливные элементы работают посредством химической реакции газообразного водорода с кислородом внутри топливного элемента, в результате чего в качестве побочных продуктов вырабатывается электричество и вода.

Водородная энергия была популярна в 1990-х и начале 2000-х, когда многие думали, что она положит начало революции в области чистой энергии, но воображаемый новый мир водородной энергетики так и не материализовался.

Одним из основных факторов, стоящих на пути большинства новых форм энергии, является инфраструктура.

Высокие производственные затраты, неоптимальная эффективность производства и производства, а также сложные требования к хранению и транспортировке также не позволяют водородным топливным элементам стать широко применяемой технологией для потребительских автомобилей.

Однако для промышленного применения водородный топливный элемент имеет больше смысла для тех, кто может позволить себе необходимую инфраструктуру для его поддержки. В этом блоге мы расскажем о преимуществах и недостатках водородных топливных элементов, используемых для питания подъемно-транспортного оборудования.

Преимущество: высокая плотность энергии повышает производительность

Поскольку многие компании ищут безэмиссионную альтернативу двигателям внутреннего сгорания для своих погрузчиков, некоторые обращаются к технологии водородных топливных элементов.

Водородные топливные элементы не производят выбросов CO2 во время работы, даже если их производство не обязательно безуглеродное. Это дает им преимущество перед автомобилями с двигателями внутреннего сгорания, которые могут выделять небольшие количества ядовитого угарного газа и требуют хорошо вентилируемых помещений для использования внутри помещений.

Процесс заправки водородных топливных элементов прост и занимает около трех минут по сравнению с более длительным и сложным процессом замены большой тяжелой свинцово-кислотной батареи, когда ее необходимо зарядить.

По сравнению с заправкой вилочного погрузчика, работающего на пропане, заправка водородных топливных элементов имеет преимущество. Поскольку плотность энергии водородных топливных элементов очень высока, оборудование, работающее на водороде, может работать дольше и с менее частой дозаправкой, чем с баллоном с пропаном.

Водородные топливные элементы и литий-ионные батареи по плотности энергии очень похожи, что делает их отличным выбором для интенсивных операций, которым требуется оборудование, рассчитанное на полную смену.

Недостаток: использование ископаемого топлива в производстве водорода

Хотя верно то, что водородные топливные элементы не выделяют вредных газов во время работы, этого нельзя сказать о процессе производства водородного топлива.Фактически, водородная энергия почти энергетически нейтральна — это означает, что для производства требуется почти столько же энергии, сколько и для того, что она производит.

Водород — один из самых распространенных элементов на Земле, но он обычно связан с другими элементами и должен быть изолирован для использования в энергетических целях.

Распространенным способом выделения водорода является его извлечение из природного газа в процессе, называемом риформингом. Этот процесс дорогостоящий и выделяет углекислый газ, что непродуктивно при использовании источника энергии без выбросов.

Другой способ выделения водорода — электролиз, при котором он извлекается из воды и отделяется от молекулы кислорода с помощью электрического тока.

Источником этого электрического тока может быть что угодно, но сегодня электричество чаще всего вырабатывается на электростанциях, работающих на природном газе.

Единственный действительно безуглеродный способ использовать энергию водородных топливных элементов — это использовать энергию солнца или ветра (которая недоступна в некоторых регионах мира) для выработки электроэнергии для процесса электролиза.

Поскольку процесс производства водородного топлива настолько сложен, использование водородных топливных элементов становится более дорогостоящим, чем другие виды энергии. При выборе источника энергии для использования в погрузочно-разгрузочном оборудовании менеджеры автопарка должны убедиться, что затраты на водородное топливо и инфраструктуру будут компенсированы значительной экономией рабочей силы по сравнению со свинцово-кислотной.

Недостаток: хранение и транспортировка водорода

Водород может храниться либо в виде газа в резервуарах высокого давления, либо в виде жидкости при криогенных температурах, но он должен находиться в газовой форме, чтобы использоваться для топливных элементов погрузчиков.

Оба метода хранения водорода связаны с потерей энергии. Для сжатия водорода требуется около 13% всей энергии самого водорода, а если он сжижается, он теряет около 40%.

Источник: «Водород или аккумулятор: ясный случай до дальнейшего уведомления», Volkswagen AG

Водородный газ легко воспламеняется и может легко выходить из контейнера. Если газообразный водород выходит из защитной оболочки, он может вызвать коррозию металлов. Это, в свою очередь, может сделать эти загрязненные металлы хрупкими и склонными к разрушению.

Организации, которые в настоящее время используют водородную энергию, могут либо поставлять газообразный водород через трубчатые трейлеры для меньших объемов, либо, если им требуется большее количество топлива, они должны построить на месте установку для производства газообразного водорода.

Создание инфраструктуры для использования водородных топливных элементов требует больших капитальных вложений. Организации должны будут работать со своими местными властями и пожарными, чтобы получить одобрение, а также беспокоиться о расходах, связанных с доставкой водородного газа или строительством на месте завода по производству водородного газа.

Недостаток: КПД топливного элемента

Водородные топливные элементы более энергоэффективны, чем двигатели внутреннего сгорания. Однако литий-ионные батареи по-прежнему являются наиболее энергоэффективным и наиболее производительным источником энергии для вилочных погрузчиков.

Рейтинг CE — это показатель энергоэффективности аккумулятора, который определяет количество электронов, потерянных во время полного цикла заряда-разряда.

На самом высоком уровне энергоэффективность топливных элементов составляет около 60%.Типичные двигатели внутреннего сгорания имеют КПД 20-30%. Литий-ионные батареи имеют один из самых высоких рейтингов CE — 99%, а свинцово-кислотные батареи — около 90%.

Это сравнение с точки зрения эффективности «танк к колесам»; Если учесть потери от производства до использования, водородные топливные элементы имеют значительно более высокие потери энергии, чем батареи.

Этот сравнительный график из исследования Копенгагенского центра по энергоэффективности показывает совокупные потери энергии.

Почему литий-ионные аккумуляторы — лучший вариант для вилочных электропогрузчиков

Сравнивая водородные топливные элементы с другими источниками энергии, важно отметить различия между разными типами аккумуляторов для вилочных погрузчиков.

Свинцово-кислотный аккумулятор — это самая старая и наиболее часто используемая технология производства аккумуляторов, но его срок службы намного короче, и его характеристики быстро ухудшаются в течение всего цикла разряда.

Литий-ионные аккумуляторы

поддерживают постоянный уровень напряжения в течение всего цикла разрядки, поэтому они могут поддерживать стабильную производительность до тех пор, пока не потребуется подзарядка.

Водородные топливные элементы обеспечивают лучшую производительность, чем свинцово-кислотные батареи, но они не превосходят литий-ионные батареи, когда речь идет об эффективности, стоимости и безопасности.

Выбирая топливные элементы для питания ваших вилочных погрузчиков, убедитесь, что вы понимаете все их преимущества и недостатки.

11 больших преимуществ и недостатков водородных топливных элементов — Green Garage

Водород — это экологически чистая альтернатива ископаемому топливу, и его можно использовать для питания практически любой машины, нуждающейся в энергии.Топливный элемент, который представляет собой устройство преобразования энергии, которое может эффективно улавливать и использовать энергию водорода, является ключом к тому, чтобы это произошло.

Список преимуществ водородных топливных элементов

1. Легко доступен.
Как упоминалось ранее, водород является основным элементом земли, и его очень много. Однако для отделения газообразного водорода от сопутствующих ему веществ требуется много времени. Хотя это может быть так, в результате получается мощный источник чистой энергии.

2. Не производит вредных выбросов.
При сжигании водорода он не выделяет вредных веществ. По сути, он реагирует на кислород без горения, и выделяемая им энергия может использоваться для выработки электричества, используемого для привода электродвигателя. Кроме того, он не выделяет углекислый газ при сгорании, как и другие источники энергии.

3. Экологически чистый.
Водород — нетоксичное вещество, которое редко используется в качестве источника топлива.Другие, такие как ядерная энергия, уголь и бензин, либо токсичны, либо обнаружены в местах с опасной окружающей средой. Поскольку водород не наносит вреда окружающей среде, его можно использовать так, как другие виды топлива не могут сравниться с ним.

4. Может использоваться как топливо в ракетах.
Водород одновременно мощный и эффективный. Этого достаточно для обеспечения питания мощных машин, например космических кораблей. Кроме того, учитывая, что это экологически чистый, это гораздо более безопасный выбор по сравнению с другими источниками топлива.Интересный факт: водород в три раза мощнее бензина и других ископаемых видов топлива. Это означает, что можно добиться большего с меньшими затратами.

5. Экономичный.
По сравнению с дизельным топливом или газом водород намного более экономичен, поскольку он может производить больше энергии на фунт топлива. Это означает, что если автомобиль работает на водороде, он может проехать дальше, чем автомобиль, загруженный тем же количеством топлива, но с использованием более традиционного источника энергии.

Топливные элементы, работающие на водороде, имеют эффективность в два или три раза выше, чем у традиционных технологий сжигания.Например, обычная электростанция, работающая на сжигании, обычно вырабатывает электричество с КПД от 33 до 35 процентов. Водородные топливные элементы могут вырабатывать электроэнергию с КПД до 65 процентов.

Кроме того, бензиновый двигатель в обычном автомобиле не так эффективен, как преобразование химической энергии в бензин в энергию, которая приводит в движение автомобили в нормальных условиях движения. Транспортные средства, которые используют водородные топливные элементы, а также электродвигатели, более эффективны, поскольку они могут использовать от 40 до 60 процентов энергии топлива.В результате расход топлива снижается более чем на 50%.

Plus, топливные элементы работают бесшумно, имеют меньше движущихся частей и хорошо подходят для различных применений.

6. Возобновляемый.
Водород можно производить снова и снова, в отличие от других невозобновляемых источников энергии. Это означает, что с водородом вы получаете неограниченный источник топлива. В принципе, водородная энергия может производиться по запросу. Кроме того, он широко доступен — все, что нужно, — это расщепить молекулы воды, чтобы она отделилась от кислорода.Это, без сомнения, трудоемкий процесс, но результат отличный.

Список недостатков водородных топливных элементов

1. Дорого.
Хотя водород широко доступен, он стоит дорого. Хорошая причина для этого в том, что отделение элемента от других занимает много времени. Если бы процесс был действительно простым, многие могли бы сделать это относительно легко, но это не так.

Хотя водородные элементы сейчас используются для питания гибридных автомобилей, они по-прежнему не являются подходящим источником топлива для всех.До тех пор, пока не будет разработана технология, которая может значительно упростить весь процесс, водородная энергия будет оставаться дорогостоящим вариантом.

2. Трудно хранить.
Водород очень трудно перемещать. Если говорить о нефти, то этот элемент можно перекачивать по трубопроводам. Говоря об угле, его можно легко унести на кузове грузовика. Говоря о водороде, просто перемещение даже небольших количеств водорода — очень дорогое дело. Уже по этой причине транспортировка и хранение такого вещества нецелесообразны.

3. Заменить существующую инфраструктуру непросто.
Бензин широко используется и по сей день. И на данный момент просто нет инфраструктуры, которая могла бы использовать водород в качестве топлива. Вот почему просто думать о замене бензина становится очень дорого. Кроме того, автомобили необходимо переоборудовать, чтобы использовать водород в качестве топлива.

4. Легко воспламеняется.
Водород — очень мощный источник топлива, поэтому он легко воспламеняется.Фактически, он часто появляется в новостях из-за множества рисков. Газообразный водород горит в воздухе в очень больших концентрациях — от 4 до 75 процентов.

5. Для его производства часто используется ископаемое топливо.
Хотя водородная энергия является возобновляемой и оказывает минимальное воздействие на окружающую среду, для ее отделения от кислорода часто используются другие невозобновляемые источники, такие как уголь, нефть и природный газ. Хотя целью перехода на водород является отказ от использования ископаемого топлива, ископаемое топливо по-прежнему часто используется для производства водородного топлива.Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая, можно использовать для производства водородной энергии, и это более экологичный выбор.

Возможности водородных топливных элементов

Вот обзор того, на что способны топливные элементы:

  • Стационарные топливные элементы могут использоваться в качестве резервного источника энергии, энергии для удаленных мест, распределенного производства энергии и когенерации.
  • Топливные элементы могут питать любое портативное приложение, использующее батареи — от портативных устройств до портативных генераторов.
  • Топливные элементы для транспортировки энергии, такой как личные автомобили, грузовики, автобусы и морские суда; он также может обеспечивать вспомогательную энергию для традиционных транспортных технологий.

Таким образом, водород будет играть важную роль в будущем в качестве замены импортной нефти, используемой в настоящее время в легковых и грузовых автомобилях. Фактически, несколько производителей автомобилей разработали автомобили, которые работают на водородном топливе, а не на бензине или дизельном топливе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *