Vihreän vedyn valmistelusta tulevaisuuden sovelluksiin ja sen syvälliseen vaikutukseen tavallisten ihmisten elämään

Tällä hetkellä vedyn tuotannossa on pääasiassa seuraavat menetelmät:

Vedyn tuotanto fossiilisista polttoaineista: sisältää pääasiassa vedyn tuotannon maakaasusta ja vedyn tuotannon kivihiilestä. Vedyn tuotanto maakaasusta on tällä hetkellä tärkein vedyn tuotantomenetelmä, jossa käytetään pääasiassa metaanihöyryreformointimenetelmää. Vaikka vedyn tuottamisen kustannukset kivihiilestä ovat alhaiset, se ei ole ympäristöystävällistä.

Vedyn teollinen sivutuote:Teollisen tuotantoprosessin sivutuotteiden käyttäminen vedyn tuottamiseen on alhainen. Se sisältää pääasiassa vedyn tuotannon koksiuunikaasusta ja kloori-alkaliteollisuuden tuottamasta vedystä.

Vedyn tuotanto veden elektrolyysillä:Vetyä tuotetaan veden elektrolyysillä. Tuotteella on korkea puhtaus, eikä se ole saastunut. Se on tulevaisuuden kehityksen avainsuunta. Nykyiset kustannukset ovat kuitenkin suhteellisen korkeat ja niitä on vähennettävä edelleen.

Pieni energiankulutus ja parantunut tehokkuus.

Biomassan vedyn tuotanto:Biomassamateriaalien käyttäminen vedyn tuottamiseen biologisilla tai lämpökemiallisilla prosesseilla, teknologia ei ole vielä täysin kypsä.

Veden fotolyysi vedyn tuottamiseksi:Aurinkoenergian käyttäminen veden suoraan jakamiseen vedyn tuottamiseksi, tekniikka on vielä tutkimus- ja kehitysvaiheessa.

Taloudellisen ja teknologisen kypsyyden näkökulmasta vedyn tuotanto maakaasusta ja teollisuuden sivutuotteena oleva vety ovat tällä hetkellä hallitsevia. Mutta pitkällä aikavälillä vedyn tuotantoa veden elektrolyysillä pidetään tulevan kehityksen keskeisenä suunnana sen puhtaiden ja ympäristöystävällisten ominaisuuksien vuoksi. Teknologisen kehityksen ja kustannusten alenemisen myötä vedyn tuotannon vesielektrolyysistä odotetaan tuovan tärkeitä kehitysmahdollisuuksia seuraavien 3-5 vuoden aikana.

Vedyn valmistusmenetelmästä ja hiilidioksidipäästöjen määrästä riippuen vety voidaan jakaa kolmeen tyyppiin: harmaa vety, sininen vety ja vihreä vety:

Harmaa vety:

Harmaa vety on vetyä, jota tuotetaan fossiilisista polttoaineista (kuten maakaasusta, hiilestä, öljystä jne.). Tämä on tällä hetkellä tärkein vedyn tuotantomenetelmä, ja sen osuus maailmanlaajuisesta vedyn tuotannosta on noin 95 %. Harmaan vedyn tuotantokustannukset ovat alhaisemmat, mutta hiilidioksidipäästöt ovat suuria ja niillä on suurempi vaikutus ympäristöön.

Sininen vety:

Sinistä vetyä tuotetaan myös fossiilisista polttoaineista (pääasiassa maakaasusta), mutta tuotantoprosessissa käytetään hiilidioksidin talteenotto- ja varastointitekniikkaa (CCS). Tällä menetelmällä voidaan vähentää merkittävästi hiilidioksidipäästöjä, mutta talteenottokustannukset ovat korkeat. Sinistä vetyä pidetään välituotteena siirtyessä harmaasta vedystä vihreään vetyyn.

Vihreä vety:

Vihreä vety on vetyä, jota tuotetaan elektrolysoimalla vettä uusiutuvilla energialähteillä (kuten aurinkoenergialla, tuulienergialla jne.). Tämä menetelmä ei tuota lähes lainkaan hiilidioksidipäästöjä koko tuotantoprosessin aikana ja on puhtain tapa tuottaa vetyä. Tällä hetkellä vihreän vedyn hinta on suhteellisen korkea, mutta kun uusiutuvan energian kustannukset laskevat ja elektrolyysiteknologia kehittyy, sen talouden odotetaan edelleen paranevan.

kehitystrendi:

Tutkimuksen painopisteitä ovat edullisien katalyyttien kehittäminen, kalvojen suorituskyvyn ja kestävyyden parantaminen sekä järjestelmän suunnittelun optimointi kustannusten alentamiseksi.

PEM-teknologia soveltuu erityisen hyvin käytettäväksi uusiutuvien energialähteiden kanssa, joilla on korkea volatiliteetti korkean hyötysuhteensa ja nopean vasteen ansiosta. Teknologisen kehityksen ja kustannusten alenemisen myötä PEM:n odotetaan yleistyvän seuraavien 5-10 vuoden aikana, erityisesti hajautetun vedyn tuotannon ja uusiutuvan energian vedyn tuotannon aloilla.

kehitystrendi:

Tutkimuksen painopisteitä ovat korkean suorituskyvyn, erittäin stabiilien anioninvaihtokalvojen ja vastaavien tehokkaiden katalyyttien kehittäminen.

kehitystrendi:

Tutkimuksen painopisteitä ovat korkeita lämpötiloja kestävien, pitkäikäisten elektrodi- ja elektrolyyttimateriaalien kehittäminen sekä järjestelmän suunnittelun optimointi tehokkuuden parantamiseksi ja kustannusten alentamiseksi.

SOE-teknologiaa pidetään lupaavana vedyn tuotantoteknologiana sen korkean hyötysuhteen ja korkean lämpötilan lämmönlähteiden hyödyntämisen vuoksi. Se sopii erityisen hyvin käytettäväksi yhdessä korkean lämpötilan lämmönlähteiden, kuten ydinenergian ja aurinkolämpövoiman, kanssa. Materiaalitieteen ja järjestelmäintegraatioteknologian edistymisen myötä SOE:n odotetaan pääsevän kaupalliseen käyttöön seuraavien 10-15 vuoden aikana, mikä tarjoaa uusia mahdollisuuksia laajamittaiseen, tehokkaaseen vihreän vedyn tuotantoon.

Näistä menetelmistä AWE ja PEM ovat tällä hetkellä kaksi eniten käytettyä tekniikkaa. AWE on hallitsevassa asemassa alhaisten kustannustensa ja kypsän teknologiansa ansiosta, ja se soveltuu erityisen hyvin laajamittaiseen vedyn tuotantoon. PEM soveltuu paremmin käytettäväksi uusiutuvien energialähteiden kanssa, joiden volatiliteetti on korkeampi korkean hyötysuhteensa ja nopean vasteen ansiosta. Teknologisen kehityksen myötä PEM:n odotetaan yleistyvän seuraavien 5-10 vuoden aikana.

Vedyn eri tuotantomenetelmien kustannukset

Vihreän vedyn erilaiset valmistusmenetelmät viittaavat pääasiassa uusiutuvan energian käyttöön veden elektrolysoimiseksi vedyn tuottamiseksi. Kustannukset ovat seuraavat:

Alkalisen elektrolyysin vedyn tuotanto:

Hinta on noin US$3-6/kg. Tämä on tällä hetkellä kypsin ja laajimmin käytetty vesielektrolyysi vedyn tuotantotekniikka.

Protoninvaihtokalvon (PEM) elektrolyysin vedyn tuotanto:

Hinta on noin US$4-8/kg. Alkalisiin elektrolyyseihin verrattuna PEM-elektrolysaattorit ovat tehokkaampia, mutta myös kustannukset ovat hieman korkeammat.

Kiinteän oksidielektrolysaattorin (SOEC) vedyn tuotanto:

Hinta on noin US$5-9/kg. SOEC-teknologia on vielä kehitysvaiheessa, ja sen kustannukset ovat tällä hetkellä suhteellisen korkeat.

Teknologisen kehityksen ja mittakaavan laajenemisen myötä vihreän vedyn valmistuksen kustannusten odotetaan laskevan entisestään. Uusiutuvan energian veden elektrolyysistä saatavan vedyn tuotannon kustannusten odotetaan laskevan tulevaisuudessa noin 2-3 US dollariin/kg, mikä tekee siitä kilpailukykyisen fossiilisten polttoaineiden vedyn tuotannon kanssa.

On huomattava, että vihreän vedyn ominaiskustannuksiin vaikuttavat myös tekijät, kuten uusiutuvan energian energiakustannukset ja laitteiden käyttö, ja ne voivat vaihdella eri alueilla ja sovellusskenaarioissa.

Vetyenergia tulee olemaan avainasemassa tulevaisuuden energiarakenteessa. Elektrolyyttisen veden vetytuotantoteknologian kehittämisen ja kustannusten alenemisen myötä vetyenergia yhdistetään uusiutuvaan energiaan energiajärjestelmän vakauden ja luotettavuuden parantamiseksi, energian muuntamisen edistämiseksi liikenteessä, teollisuudessa, sähköntuotannossa ja muilla aloilla sekä saavuttamiseksi. kestävä kehitys. Tavallisille ihmisille vetyenergian popularisointi ei voi vain vähentää saastumista ja parantaa ilmanlaatua, vaan myös tarjota vakaata ja puhdasta kotitalousenergiaa sekä tuoda uusia työmahdollisuuksia ja talouskasvupisteitä, mikä parantaa yhteiskunnan yleistä hyvinvointia ja luo paremman maailman. . n tulevaisuus.

Näytä lisää