Green Idwojèn Pwodiksyon Solisyon

An tèm jeneral, idwojèn ka itilize kòm yon gaz nan de fason prensipal. Li ka boule pou pwodwi chalè, oswa li ka manje nan yon selil gaz idwojèn pou jenere elektrisite. Bon nouvèl la se ke yon fwa yo te pwodwi idwojèn ble oswa vèt, li gen yon varyete aplikasyon diferan:
Transpò:Idwojèn deja itilize pou gaz otobis ak lòt fòm transpò piblik, espesyalman nan Japon. Li kapab tou itilize pou pouvwa kamyon machandiz ak tren, pandan y ap gaz ki baze sou idwojèn tankou amonyak ka itilize nan avyasyon ak anbake. Yon itilizasyon idwojèn pi gaye pou pouvwa machin yo pral depann de pri a nan selil gaz idwojèn vin pi bon mache ak estasyon ravitaye idwojèn vin pi komen.

Jenerasyon pouvwa:Idwojèn ka itilize pou vire sous enèji renouvlab nan yon gaz ki ka Lè sa a, dwe estoke ak transpòte sou distans ki long. Idwojèn ak amonyak ka itilize tou nan turbin gaz ak estasyon elektrik chabon pou diminye emisyon yo.

Chofaj bilding yo:Idwojèn gen gwo potansyèl pou ranplase gaz natirèl pou chofe bilding domestik ak komèsyal atravè enfrastrikti gaz natirèl ki egziste deja. Chodyè idwojèn ak selil gaz idwojèn domestik mande pou plis devlopman men yo ka jwe yon wòl enpòtan nan tan kap vini an.

Endistri:Idwojèn se kounye a itilize nan yon pakèt domèn pwosesis endistriyèl enpòtan. Men sa yo enkli raffinage petwòl, fabrikasyon asye, trete metal ak pwodwi yon seri pwodui chimik.

Kontrèman ak idwojèn gri, idwojèn vèt konplètman renouvlab nan tou de materyèl sous li yo ak rezèv enèji li yo. Pou materyèl sous, idwojèn vèt jodi a tipikman pwodwi nan dlo atravè yon pwosesis ke yo rekonèt kòm elektwoliz, ki itilize yon kouran elektrik fann dlo nan molekil eleman li yo nan idwojèn ak oksijèn. Sa a se fè lè l sèvi avèk yon aparèy ki rele yon elektwolizè, ki itilize yon katod ak yon anod (elektwòd chaje pozitivman ak negatif). Pwosesis sa a pwodui sèlman oksijèn - oswa vapè - kòm yon byproduct. Kòm pou rezèv enèji, pou kalifye kòm "idwojèn vèt," sous elektrisite yo itilize pou elektwoliz dwe sòti nan enèji renouvlab, tankou van oswa enèji solè.

Gen twa kalite prensipal elektwolizè:Alkalin, manbràn echanj pwoton (PEM), ak oksid solid. Sa yo varye nan nati a nan materyèl la elektwolit yo itilize. Elektwolizè alkalin itilize yon solisyon akeuz ak yon sèl ki sanble ak alkalin pou pèmèt konduktiviti elektrik, pandan y ap elektwolizè PEM sèvi ak yon manbràn polymère solid (elektwolit). Elektwolizè oksid solid itilize materyèl seramik solid kòm elektwolit la, ki pèmèt yo opere nan pi wo efikasite elektrik ak tanperati ki pi wo. Sa a pèmèt itilize vapè ak chalè ekstèn kòm sous enèji olye ke konte sou elektrisite. Kidonk, elektwoliz oksid solid pèmèt siyifikativman pi ba pri nan operasyon yo, paske chalè se tipikman mwens chè epi pafwa natirèlman pwodui kòm yon byproduct nan sèten pwosesis endistriyèl.

Ane de sa, idwojèn te wè sèlman kòm yon solisyon pou evolisyon machin vèt yo. Kòm machin elektrik yo te genyen plis traction, idwojèn de pli zan pli ke yo te wè kòm yon solisyon pou lòt endistri yo.

Demann pou idwojèn ap kontinye ogmante pandan itilizasyon li yo ap ogmante atravè endistri endistriyèl ak manifakti pou plizyè rezon, tankou raffinage lwil oliv, pwodiksyon asye ak pwodiksyon siman. Sepandan, kòm popilarite idwojèn nan ap grandi, enpòtans ki genyen nan idwojèn vèt pa ka egzajere. Alarmante, 98% nan idwojèn fèt ak konbistib fosil ki pa gen okenn kontwòl emisyon gaz kabonik oswa règleman an plas. Men, idwojèn vèt gen potansyèl pou chanje sa—pou byen.

Soti nan lafimen pwodiksyon plant komèsyal yo rive nan gazolin ak gaz echapman machin dyezèl, pwodiksyon idwojèn vèt diminye oswa elimine nesesite pou sous enèji gaz fosil ki lage gwo kantite gaz kabonik nan lè a. Nan endistri sant done a, kòm sistèm depo devlope idwojèn, li ka itilize olye de dèlko backup ki mache ak dyezèl pou dinamize sant done fiti yo. Kòm yon rezilta, benefis idwojèn vèt yo gen anpil, sa ki pèmèt gouvènman ak òganizasyon ranfòse sekirite enèji nasyonal, konsève gaz, diminye emisyon an jeneral ak divèsifye opsyon enèji transpò soti nan machin nan sistèm transpò piblik ekspansif.

Teknoloji idwojèn vèt pa ta ka prezante nan yon pi bon moman. Administrasyon Enfòmasyon sou Enèji Ameriken an prevwa demann enèji mondyal la ap ogmante de 47% pa 2050. Sèl fason pou konpanse demann sa a nan fòm pwodiksyon enèji lwil oliv ak chabon se lè w adopte metòd ki pi vèt, tankou idwojèn vèt.

Ak gras ak dekouvèt teknolojik yo ki esansyèlman dekarbonize pwodiksyon idwojèn, anpil konpayi yo ap vire nan konpanse kabòn ki ogmante idwojèn vèt pou diminye anprint kabòn yo epi satisfè objektif ESG agresif yo.

Pwosesis la nan génération idwojèn vèt vini ak avantaj. Ajans Enèji Entènasyonal (IEA) deklare ke idwojèn vèt sove apeprè 830 milyon tòn gaz kabonik ki emèt chak ane konpare ak lè yo pwodui gaz la lè l sèvi avèk metòd tradisyonèl gaz fosil. Sa a ekivalan a yon ane antye nan emisyon nan UK a ak Endonezi konbine!

Menm jan ak nenpòt nouvo teknoloji, gen kèk defi yo simonte kòm boom nan idwojèn vèt pran kenbe. Gen kèk pwoblèm yo konsidere gen ladan efikasite pwosesis ak depans pou pwodiksyon sou yon gwo echèl, anplis etabli solisyon depo presyon alontèm. Defi sou kote, idwojèn vèt se yon nouvo teknoloji enteresan ki ta ka ede balanse pwodiksyon gwo echèl enèji vèt ki nesesè anpil.

Yon gwo pati nan chanjman ki soti nan gaz fosil enplike elektrisite kèk nan machin chak jou nou itilize yo ki mache ak lwil oliv ak gaz - machin ak transpò lokal yo, ak chofaj pou kay nan kèk peyi, pou egzanp. Pou moun ki deja elektrisite, tankou òdinatè ak aparèy kay, elektrisite ki soti nan nikleyè ak renouvlab tankou van ak solè ap ranplase chabon.

Men, gen kèk endistri ki mande anpil enèji ke renouvlab tradisyonèl yo pa ka satisfè demann yo. Sa a se yon pwoblèm, paske endistri sa yo se yo ki pami pi gwo emèt gaz lakòz efè tèmik.

Sa a se kote ekspè yo di idwojèn vèt gen gwo potansyèl.
"Elèktrisite ki soti nan sous tankou van, solè ak nikleyè esansyèl pou dekarbonize sistèm enèji nou an - men li pa ka fè li pou kont li, epi transpò alontèm ak endistri lou yo se lakay yo nan emisyon ki pi difisil pou diminye," te di yon analis enèji nan la. Ajans Enèji Entènasyonal.

"Idwojèn se ase versatile pou ranpli kèk nan twou vid ki genyen sa yo - nan bay matyè premyè enpòtan pou pwodwi chimik yo ak endistri asye oswa engredyan enpòtan pou konbistib ki ba kabòn pou avyon ak bato," Remme te di CNN.

Opere yon avyon oswa yon gwo bato, pou egzanp, mande pou anpil enèji ke nenpòt batri yo itilize pou estoke elektrisite nan solè oswa van ta ka twò gwo ak lou pou veso a. Idwojèn vèt, nan lòt men an, ka vini nan fòm likid epi li pi lejè. Dapre Airbus, ki ap devlope yon avyon komèsyal zewo emisyon, dansite enèji idwojèn vèt la twa fwa pi wo pase konbistib avyon nou itilize jodi a.

Pandan ke likid idwojèn vèt ta emèt zewo kabòn, li gen kèk limit. Lè boule nan atmosfè a louvri li degaje yon ti kantite oksid nitre, ki se yon gaz ki pisan lakòz efè tèmik. Si idwojèn nan manje nan yon selil gaz, sepandan, li pral sèlman emèt dlo ak lè cho.

Gen kèk ti avyon ki te rive vole ak selil gaz idwojèn, menmsi teknoloji a pa poko ogmante komèsyalman.

Li se kounye a tout men sou pil pou reyalize objektif klima yo. Tranzisyon enèji a vrèman bezwen yon gwo ogmantasyon. Idwojèn ka fè yon kontribisyon enpòtan nan sa a. Kolaborasyon esansyèl pou kapab itilize idwojèn avèk siksè, pou egzanp, kontribye nan rediksyon CO2 nan endistri, e-gaz pou avyon ak itilizasyon nan anviwònman an bati. Men, envestisman yo nesesè e gen kesyon.

Ki sa ki idwojèn?
Idwojèn se eleman ki pi komen nan linivè nou an. Nan sikonstans nòmal li se gaz epi nou pale de gaz idwojèn (H2). Idwojèn tou se gaz ki pi lejè nou konnen epi kidonk li gen yon dansite enèji ki ba pou chak volim inite (an m3). Pou chak pwa (an kg), idwojèn gen yon gwo dansite enèji nan 120 megajoules (MJ) pou chak kg. Sa se prèske twa fwa plis pase gaz natirèl (45 MJ pou chak kg). Idwojèn souvan presyon. Presurize (konpresyon) gaz idwojèn, sepandan, mande tou enèji ki nesesè (apeprè 10%).

Ki sa ki idwojèn gri ak ble?
Prèske tout idwojèn ki pwodui kounye a atravè lemond se sa yo rele 'idwojèn gri'. Pwodiksyon kounye a fèt atravè Steam Methane Reforming (SMR). Isit la vapè presyon wo (H2O) reyaji ak gaz natirèl (CH4) sa ki lakòz idwojèn (H2) ak CO2 gaz lakòz efè tèmik. Nan Netherlands, apeprè 0.8 milyon tòn H2 yo pwodui nan fason sa a, lè l sèvi avèk kat milya mèt kib gaz natirèl ak jenere emisyon CO2 nan 12.5 milyon tòn.
Tèm 'idwojèn ble' oswa 'idwojèn kabòn ki ba' yo itilize lè CO2 ki lage nan pwosesis pwodiksyon idwojèn gri an lajman (80-90%) kaptire epi estoke. Yo rele sa tou CCS: Capture & Depo Kabòn. Sa a ka rive nan jaden gaz vid anba Lanmè Nò a. Okenn lòt kote nan mond lan idwojèn ble pwodui sou yon gwo echèl.

Ki sa ki idwojèn vèt?
Idwojèn vèt, ke yo rele tou 'idwojèn renouvlab', se idwojèn ki pwodui ak enèji dirab. Pi bon li te ye a se elektwoliz, kote dlo (H2O) divize an idwojèn (H2) ak oksijèn (O2) atravè elektrisite vèt. Yon gwo kantite pati nan Netherlands ap fè eksperyans ak elektwolizè megawatt-echèl sa yo. Idwojèn tou lage pandan gazeifikasyon wo-tanperati nan byomass.

Ki sa ki idwojèn turkwaz?
Idwojèn ki pwodui nan gaz natirèl lè l sèvi avèk sa yo rele teknoloji piroliz metal fonn yo rele 'idwojèn turkwaz' oswa 'idwojèn kabòn ki ba'. Gaz natirèl pase nan yon metal fonn ki degaje gaz idwojèn ak kabòn solid. Lèt la ka jwenn yon aplikasyon itil nan, pou egzanp, kawotchou machin. Teknoloji sa a toujou nan faz laboratwa a epi li pral pran omwen dis ane pou premye plant pilòt la reyalize.

Ki diferans ki genyen plis fondamantal ant ble ak vèt?
Anplis de metòd pwodiksyon an, gen yon kantite lòt diferans kle:
Se sèlman idwojèn vèt ki pwodui atravè elektwoliz asire ke gwo kantite elektrisite dirab ki pwodui nan lanmè ak sou tè a ka byen entegre nan sistèm enèji nou an. Se sèlman elektwoliz ki ka konvèti elektrisite nan idwojèn fleksib (sou demann) ak Lè sa a, estoke li.
Anplis de sa, devlopman nan gwo echèl elektwoliz pral ede founi demann lan k ap monte pou elektrisite e konsa estimile kwasans lan nan enèji dirab.
Genyen tou yon diferans nan bon jan kalite. Idwojèn vèt gen yon pi wo degre de pite epi yo ka itilize imedyatman, pou egzanp nan selil gaz nan yon machin. Idwojèn ble gen yon nivo pite pi ba, ase pou aplikasyon endistriyèl.
Pwodiksyon idwojèn ble se yon fason pou 'dekarbonize' endistri, sa vle di diminye CO2, sou yon gwo echèl ak nan pri relativman ba.

Idwojèn blan ki soti nan tè a sous enèji pwòp nan tan kap vini an?
Nou deja konnen idwojèn gri, ble ak vèt, men kounye a li parèt ke idwojèn blan oswa natirèl disponib tou. Sa soti nan tè a, menm jan ak gaz natirèl. Lè idwojèn boule ak oksijèn, se sèlman dlo ki lage. Idwojèn blan se yon idwojèn natirèl ki soti nan anba sifas la ki gen potansyèl pou l vin yon sous enèji enpòtan nan tan kap vini an si li fèt pa elektwoliz dlo ak van oswa enèji solè (vèt).
Lè sa a, li pa fè soti nan sann natirèl oswa chabon (gri), pa menm pa premye kaptire CO2 la (ble). Se gaz la sitou itilize pou chofe pwosesis nan endistri chimik ak nan pwodiksyon asye ak angrè. Nan tranzisyon an soti nan fosil enèji vèt, li ka sèvi kòm yon tanpon depo pou elektrisite pandan peryòd san solèy ak van.

Ki wòl idwojèn jwe nan tranzisyon enèji a?
Nan melanj enèji aktyèl nou an, apeprè 20% apwovizyone nan fòm elektrisite ak 80% nan fòm gaz natirèl oswa gaz likid fosil (petwòl, dyezèl). Objektif klima nou yo pral chanje sitiyasyon sa a konsiderableman nan fiti prè. Pati nan elektrisite ki te pwodwi pa van ak enèji solè ap ogmante sevè. Pou yon kantite aplikasyon tankou transpò lou, pwosesis segondè-tanperati nan endistri ak avyasyon, yon bon solisyon elektrik toujou manke epi gen toujou yon bezwen pou yon gaz dirab. Idwojèn ka jwe yon wòl itil isit la. Anplis de sa, idwojèn enpòtan nan fòm depo gwo echèl pou moman sa yo lè li san van ak twoub.

Ki peyi k ap travay sou idwojèn tou?
Peyi tankou Nòvèj, Ostrali, Maròk, Chili, Arabi Saoudit, Lachin ak Japon yo trè aktif ak idwojèn vèt, sitou paske gen konsiderab (potansyèl) disponiblite nan enèji renouvlab bon mache soti nan van, solè oswa énergie yo pwodwi idwojèn vèt. Men, yon eksepsyon nan sa a se Japon, ki se lajman depann sou enpòtasyon pou rezèv enèji li yo e li te devlope yon estrateji pou enpòte idwojèn (vèt) sou yon gwo echèl. Wòl kle li se nan devlopman teknoloji. Netherlands se nan yon bon pozisyon gras an pati nan konesans nou nan teknoloji gaz ak elektwoliz, gwo potansyèl pou enèji van nan Lanmè Nò a ak endistri a enèji-entansif ki bezwen pran yon angajman solid nan dirab.

Pou ki sa nou pral sèvi ak idwojèn?
Idwojèn se patikilyèman enpòtan pou endistri pwosesis la. Kounye a li se sitou itilize pou pwodiksyon angrè men nan tan kap vini li kapab tou itilize pou pwosesis wo-tanperati tankou pwodiksyon asye pou gaz natirèl oswa chabon kounye a itilize. Anplis de sa, idwojèn pral jwe yon wòl nan mobilite, pou egzanp pou otobis entèvil ki gen pou kouvri distans ki pi long ak kote kondwi elektrik se pa yon solisyon.

Ki sa idwojèn vle di pou sitwayen an?
Nan kout tèm pa gen anpil ki pral evidan. Itilizasyon idwojèn nan kay yo, pa egzanp, yo pral anreta si sa rive nan tout. Pou majorite kay yo, yon griy chalè kolektif oswa yon ponp chalè elektrik ofri yon solisyon pi bon. Nan trafik, kantite machin idwojèn (aktyèlman mwens pase yon santèn) ak kantite estasyon idwojèn ranpli (nan 2018: 3) ap ogmante tou dousman.

Ki risk ki genyen?
Idwojèn se yon gaz trè lejè, trè ki ka pran dife epi li itilize nan mobilite anba presyon jiska 700 bar. Menm jan ak nenpòt lòt gaz, li enpòtan pou okipe li ak swen pandan pwodiksyon, transpò ak itilizasyon, epi kite li sèlman nan konpayi pwofesyonèl. Si yo dwe itilize idwojèn nan tiyo gaz ki egziste deja, li enpòtan pou plis envestige ki jan idwojèn aktyèlman 'konpòte' nan pratik. Idwojèn pi lejè pase gaz natirèl epi li ka chape pi fasil nan tiyo ak sele.

Kisa TNO ap fè an tèm de rechèch idwojèn?
TNO se yon òganizasyon endepandan ki fè rechèch aplike dènye kri. Rechèch li yo sou idwojèn konsantre sou pwodiksyon, enfrastrikti ak aplikasyon (konvèsyon ak itilizasyon final). An 2020, TNO te antreprann plis pase 50 pwojè ki gen rapò ak tèm sa yo. Ou ka jwenn lyen ki mennen nan yon seleksyon nan pwojè sa yo anba a (atik 15).

Ki distans devlopman idwojèn vèt la?
Gen 230 pwojè elektwoliz ki te antre nan operasyon ant 2000 ak 2018 ak yon kapasite total apeprè 100 MW (sous: IEA 2019, The Future of Hydrogen). Nan 2020, kapasite mondyal enstale te 200 MW ak apeprè 2,400 MW nan fen 2023. Chif sa yo montre ke nou sèlman kòmanse kòmanse e ke nou bezwen devlope yon chèn ekipman totalman nouvo.
Nou bezwen nouvo konpayi, nouvo founisè ak nouvo manifaktirè yo pou devlope materyèl ak konpozan pou pi gwo ak pwochen jenerasyon sistèm elektwoliz. Sa a se yon opòtinite an lò pou endistri Olandè gwo teknoloji. Objektif Inyon Ewopeyen an se enstale 40 GW nan kapasite elektwoliz nan Inyon an pa 2030 ak yon lòt 40 GW nan Afrik Dinò. Atenn objektif sa a pral mande pou nou akselere vitès inovasyon teknolojik ak pwojè aktyèl yo.

Ki pi gwo defi teknik yo poze pa elektwoliz?
An tèm de elektwoliz dlo, gen kounye a kat teknoloji ki disponib (AEM, SOE, PEM ak alkalin), yo chak ak avantaj espesifik li yo, dezavantaj ak nivo matirite. Gade videyo nou an sou pwodiksyon idwojèn lè l sèvi avèk elektwoliz (ouvè nan yon nouvo fenèt oswa onglet) (refere a yon lòt sit entènèt). Pou tout kat teknoloji, twa defi rechèch prensipal yo se:
diminye depans kapital ki asosye ak sistèm nan
pou amelyore efikasite sistèm
simonte baryè nan pwodiksyon gwo echèl pou yon kapasite pwodiksyon anyèl atravè lemond elektwolizè 30 GW ka reyalize pa 2030.

Pwodwi yo vann nan tout rejyon yo nan Lachin ak ekspòte nan peyi atravè mond lan. Yo te vann nan plis pase 20 peyi ak rejyon ki gen ladan Etazini, Almay, Maròk, Kenya, Arabi Saoudit, Vyetnam, Aljeri, peyi Zend, Tanzani, ak Taiwan. Siksè bay byen koni antrepwiz tankou Lachin Aerospace, PetroChina, Lachin Nikleyè Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Elektwonik, Zheng Enèji Group ak lòt byen koni antrepwiz. Gen anpil estasyon idwojèn idwojèn idwojèn vèt tankou Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming, elatriye bay pwojè vèt ak idwojèn.