Водородные топливные элементы: развенчивание мифов о безопасности, стоимости и экологичности

Развенчивание мифов: водородный транспорт и экономика заправки

Чак Хейз, главный инженер по приложениям для чистой энергии, Swagelok

Нет сомнений, что экономика автомобилей на водородных топливных элементах и заправки растет. Но по мере того как технология приобретает известность, дезинформация может стать обычной. Для водорода эти заблуждения обычно вращаются вокруг его безопасности, жизнеспособности как топлива для мобильности, стоимости и воздействия на окружающую среду.

Водород имеет потенциал удовлетворить современные потребности в топливе для транспортных средств, обеспечивая безопасность, надежность, стоимость и экологичность. И водород может быть правильным, лучшим путем вперед для глобальной экономики, пока мир фокусируется на достижении более зеленого и устойчивого будущего для планеты.

Вот четыре распространенных мифа о водроде, заслуживающих пересмотра, а также связанные факты о жизнеспособности водорода как источника топлива.

Перейти к:

Миф: Водородный газ опасен для использования или хранения

Миф: Водород слишком дорог

Миф: Водородные автомобили не являются практичным решением для дальнего хода
Миф: Водород не экологичен или не устойчив  

Миф: Водородный газ опасен для использования или хранения

Водород представляет те же, если не меньше, опасности, чем другие виды топлива, благодаря своим нетоксичным и низковолатильным характеристикам. Кроме того, многочисленные процедуры и протоколы безопасности рассматриваются на каждом этапе проектирования как водородных автомобилей, так и водородной заправочной инфраструктуры для обеспечения безопасной и надежной производительности. И при правильной обработке водородная заправочная технология обеспечивает эффективное и экономичное решение для современных потребностей в мобильности.

Факт: Водород в 14 раз легче воздуха и в 57 раз легче паров бензина. Обычно он поднимается и быстро рассеивается при утечке, значительно снижая риск возгорания на уровне земли.

Относительная плотность пара

 

Факт: Водород нетоксичен, в отличие от традиционного топлива. Утечка или разлив водорода не загрязнит окружающую среду и не угрожает здоровью людей или дикой природы, как это могут делать ископаемые виды топлива.

Факт: Воздух вокруг пламени водорода не так горяч, как вокруг пламени бензина. Следовательно, риск вторичного пожара ниже.

Факт: Хотя водород может быть взрывоопасен при концентрации кислорода между 18% и 59%, бензин может быть взрывоопасен при концентрации кислорода между 1% и 3%. Тем временем у бензина температура самовозгорания 536°F (280°C), что в два раза ниже, чем у H₂ (995°F/535°C).

 

 

 

Факт: Автомобили с баллонами для хранения сжатого газа не новщина. Существует глобальная мультимиллиардная индустрия, которая производит и транспортирует водород уже многие десятилетия.

Факт: Водородные дозаторы спроектированы для запуска множественных проверок безопасности как в дозаторном оборудовании, так и в автомобиле во время процесса заправки (начало, середина, конец).

Факт: Существует множество международных программ сертификации, рассматривающих безопасность водорода как топлива для мобильности. Например, Toyota получила одобрение от Японского министерства экономики, торговли и промышленности (METI) для самоинспекции и производства водородных баков для FCEV.

Факт: Специфические для стран коды водородных заправочных станций разработаны в 22 странах и включают CSA (Канадские стандарты), ISO (Международная организация по стандартизации) и EN (Европейские стандарты).

Миф: Водородные автомобили не являются практичным решением для дальнего хода

Дальность хода — общая проблема для любой الناشющей технологии топливания для транспорта — но не должна быть для водорода.

Потому что он сохраняет высокую энергетическую плотность и особенно хорошо подходит для применения в тяжелых автомобилях, более легкий вес водорода также может помочь максимизировать полезную нагрузку тяжелого грузовика, тем самым увеличивая его дальность. Плюс, быстрая заправка водородных автомобилей также возможна, что помогает сократить простои автопарков и оборудования, заправляя автомобили за минуты, а не часы, как для батарейных электрических вариантов. И пока генерация зеленого водорода зависит от ветра, солнца и воды — улучшенные технологии хранения могут поддерживать чистую энергию текущей, независимо от погоды.

 
Автомобиль на водородном топливном элементе
Дальность: 200–250 миль при 30 бар
400–500 миль при 700 бар
Время заправки: 3–4 минуты

 

---

Электрический автомобиль
Дальность: 100–310 миль Время заправки: 30 минут – 12 часов

 

---

Бензиновый автомобиль
Дальность: 300–400 миль
Время заправки: 2–3 минуты

 

Факт: Водород имеет высокую энергетическую плотность и поэтому может обеспечивать сравнимую дальность с углеродсодержащими видами топлива. Под давлением он также может быть сохранен и распределен так же эффективно, как эти виды топлива.

 Факт: Хотя это самый обильный элемент во Вселенной, водород нужно извлекать из воды или органических соединений. Дизель и бензин также требуют переработки и очистки сырой нефти — и этот процесс также может использовать водород.

Факт: Основной источник водорода сегодня — извлечение из природного газа (что уже является мультимиллиардной глобальной индустрией).

Факт: Другие источники водорода включают возобновляемые, как солнце, ветер или биогаз. Эти источники энергии питают электролиз, процесс, который использует электричество для разделения воды на полезный водород и кислород.

Факт: Водородное дозаторное оборудование может быть добавлено к существующей заправочной инфраструктуре и обеспечивать сравнимые времена заправки с бензином и дизелем.

 

 

 

 

Миф: Водород слишком дорог

Хотя традиционное топливо остается дешевле сегодня, цена зеленого водорода продолжает падать. Это снижение цены прогнозируется ускоряющимся в следующем десятилетии, делая водород действительно сравнимым по цене с другими источниками топлива для мобильности. Тем временем ожидается, что правительственная поддержка ускорит рост водорода в масштабе, по мере ужесточения стандартов выбросов CO₂. Кроме того, стоимость и эффективность возобновляемых (солнце, ветер, вода и т.д.) энергетических ресурсов продолжают улучшаться; ожидается, что этот тренд расширится на стоимость водородного топлива.

 

 

Факт: Крупные правительственные инициативы, как программа Earthshots Министерства энергетики США (DOE), направлены на стимулирование развития и снижение стоимости водорода.

Факт: Высококачественные компоненты топливных систем снижают частоту и стоимость непредвиденного обслуживания.

Миф: Водород не экологичен или не устойчив

Распространенная озабоченность устойчивостью водорода касается его производства. Но есть несколько способов генерации водорода, и большинство из них более экологичны, чем сравнимые ископаемые виды топлива. Плюс, использование водорода в топливном элементе не создает выбросов от автомобиля, кроме воды — что поможет драматически сократить глобальную генерацию парниковых газов.

 

Факт: Использование водорода в топливном элементе не создает дыма или отходов, а единственные выходы — энергия и чистая вода.

Факт: Существует несколько процессов производства водорода, и большинство из этих процессов имеют сниженные выбросы CO₂.

 

Серый водород

Синий водород

Зеленый водород

CO₂ выделяется при реформировании ископаемого топлива (природного газа) | Захват и хранение CO₂ | Чистые нулевые выбросы CO₂ (конечная цель)

 

 

Факт: Технология улавливания углерода предлагает способ выделения углерода и постоянного хранения (или использования) его для промышленных целей.

 Факт: Правительственные усилия, такие как программа Earthshots DOE, ожидается, поддержат и продвинут долгосрочный рост.

Водород имеет потенциал переформировать транспортную экономику, как мы ее знаем. По мере того как устойчивость продолжает расти как глобальный приоритет, водород — наиболее жизнеспособное энергетическое решение, доступное для транспортного использования. Ключи к его продолженному принятию — безопасные, надежные водородные автомобили и заправочные системы, на которые OEM и другие заинтересованные стороны могут полагаться сейчас и зависеть в आनेщие годы и десятилетия.

Если вы ищете компоненты, услуги и обучение для разработки высококачественных водородных систем, мы можем помочь. Swagelok много лет предоставляет решения для альтернативного топлива и транспортной отрасли, с продуктами и сборками, специально разработанными для помощи в сдерживании, хранении и дозировании водорода для мобильности. Наши специалисты готовы помочь с вашими потребностями.