Voda in elektrika nastajata kot stranski produkt kemične interakcije med vodikovim plinom in kisikom v gorivni celici, ki napaja vodikove gorivne celice.
Čeprav so mnogi verjeli, da bo vodikova energija sprožila a revolucija čiste energije v devetdesetih in začetku leta 1990, novi svet vodikove energije ni bil nikoli realiziran. Infrastruktura je pomembna ovira za večino novih virov energije.
Visoki stroški proizvodnje, podpovprečna proizvodnja in učinkovitost proizvodnje ter zahtevne potrebe po skladiščenju in transportu so preprečile vodikove gorivne celice v široki uporabi v potrošniških avtomobilih.
Za tiste, ki si lahko privoščijo potrebno infrastrukturo za podporo, je vodikova gorivna celica bolj smiselna za industrijsko uporabo. V tem članku bomo razpravljali o prednostih in slabostih uporabe vodikovih gorivnih celic za napajanje opreme za ravnanje z materialom.
Kazalo
Prednosti in slabosti vodikovega goriva
| S / št. | Prednosti vodikovega goriva | Slabosti vodikovega goriva |
| 1. | Vsestranskost uporabe Vodikove gorivne celice bodo z razvojem tehnologije lahko oskrbovale z energijo za različne stacionarne in mobilne aplikacije. Vozila, ki jih poganja vodik, so le en primer; vodik bi lahko uporabljali tudi manjši izdelki, kot so izdelki za gospodinjstvo in večji ogrevalni sistemi. V nasprotju z baterijskim napajanjem, ki linearno meri moč z maso, sta zmogljivost shranjevanja energije (tj. posoda za gorivo) in velikost motorja pri pogonskih enotah ICE ločeni, kar ponuja precejšnjo svobodo oblikovanja. | Ekstrakcija vodika Najpogostejši element v vesolju, vodik, je inertni plin, ki ga je treba pridobiti iz ogljika. fosilna goriva ali pridobljeno iz vode z elektrolizo. Ti dve operaciji zahtevata znatno količino energije za dokončanje. Poleg tega, da je draga, je lahko ta energija večja od tiste, pridobljene iz samega vodika. Poleg tega je za to pridobivanje običajno potrebna uporaba fosilnih goriv, kar ogroža okoljske lastnosti vodika v odsotnosti CCS. |
| 2. | Dolgi časi uporabe Večjo učinkovitost pri uporabi zagotavljajo vodikove gorivne celice. Vozilo na vodik lahko prevozi 300 milj, kar je enaka razdalji kot vozilo na fosilna goriva. To je boljše od tistega, kar že ponujajo električna vozila (EV), ki se vedno bolj razvijajo z pogonskimi enotami na gorivne celice kot »podaljšalci dosega«. Poleg tega zunanja temperatura malo vpliva na vodikove gorivne celice in se v mrzlih podnebjih ne razgradijo. Prednost je še večja v kombinaciji s hitrimi obdobji polnjenja. | Investicija je obvezna Potrebne so naložbe za razvoj vodikovih gorivnih celic do te mere, da postanejo resnično praktičen vir energije. Za napredek in dozorevanje tehnologije je treba pokazati tudi politično voljo, da se razvoju nameni potreben čas in sredstva. Preprosto povedano, svetovna težava pri razvoju vseprisotne in trajnostne vodikove energije je ugotoviti, kako najbolj ekonomično ustvariti verigo "ponudba in povpraševanje" del za delom. |
| 3. | Večja moč in energetska učinkovitost v primerjavi s fosilnimi gorivi Tehnologija vodikovih gorivnih celic zagotavlja zelo gost in učinkovit vir energije. Od vseh običajnih goriv ima vodik največjo energijsko vsebnost. Visokotlačni plinasti in tekoči vodik ima volumetrično energijsko gostoto, ki je primerljiva z zemeljskim plinom in približno trikratno gravimetrično gostoto energije (okoli 120 MJ/kg) LNG in dizla. | Stroški surovin Ker so plemenite kovine, kot sta iridij in platina, pogosto potrebne kot katalizatorji v nekaterih vrstah vodnih elektrolizatorjev in gorivnih celic, so začetni stroški gorivnih celic lahko visoki. Nekateri ljudje so se vzdržali naložb v tehnologijo vodikovih gorivnih celic zaradi njenih pretiranih stroškov. Da bodo vodikove gorivne celice praktičen vir goriva za vse, je treba te stroške znižati. |
| 4. | Zelo učinkovit v primerjavi z drugimi viri energije V primerjavi s številnimi drugimi viri energije, vključno s številnimi možnosti zelene energije, so vodikove gorivne celice učinkovitejše. S to učinkovitostjo goriva se lahko proizvede več energije za vsak funt porabljenega goriva. Na primer, izkoristek proizvodnje električne energije s konvencionalnimi elektrarnami na zgorevanje se giblje med 33–35 %, medtem ko lahko vodikove gorivne celice dosežejo do 65 %. Podobno vodikove gorivne celice v avtomobilih zmanjšajo porabo goriva za 50 %, hkrati pa porabijo 40–60 % energije, ki jo vsebuje gorivo. | Regulativna vprašanja Ovire obdajajo tudi pravne zadeve glede strukture, ki določa modele komercialne uvedbe. Ker ni dobro opredeljenih regulativnih okvirov, ki bi olajšali razumevanje temeljev stroškov in prihodkov, lahko komercialni podvigi naletijo na težave pri sprejemanju odločitve o finančni naložbi (FID). |
| 5. | Priročno za težke prevoze in vlake Ker je pogon na vodik še razmeroma nov, sta težki transport in železnice dve panogi, za kateri bi ga bilo morda praktično uporabiti takoj. Če bi v teh vozilih namesto motorja z notranjim izgorevanjem uporabljali električne baterije, bi morale biti baterije zelo velike, težke in bi se polnile zelo dolgo. Nasprotno pa vodik predstavlja prednosti kompaktnejšega pogonskega sistema, hitrega polnjenja goriva in dolgega dosega. Polni se lahko na dokih ob avtocestah, ki jih vozni parki težkih tovornih vozil najpogosteje uporabljajo, ne da bi bila potrebna gradnja kapilarnega distribucijskega omrežja, ali na vseh večjih železniških postajah. | Skupni stroški Trenutno so vodikove gorivne celice dražje na enoto moči od drugih energentov, kot npr sončni kolektorji. Čeprav je vodik učinkovitejši, ko je enkrat ustvarjen, so stroški zdaj ovira za njegovo široko uporabo. To se lahko spremeni z napredkom tehnologije. Široko sprejetje je trenutno malo verjetno zaradi vpliva teh stroškov na prihodnje stroške, kot so stroški avtomobilov, ki poganjajo vodik. Uporaba vodikovih gorivnih celic je dražja od uporabe drugih virov energije zaradi kompleksnosti proizvodnega procesa vodikovega goriva. Upravljavci voznih parkov morajo pri odločanju, kateri vir energije vključiti v opremo za ravnanje z materialom, zagotoviti, da znatni prihranki dela v primerjavi s svinčeno kislino nadomestijo stroške infrastrukture in vodikovega goriva. |
| 6. | Uporablja se za napajanje vesoljskih ladij Zaradi moči in učinkovitosti vodikove energije je ta popolno gorivo za vesoljska plovila. Zaradi njegove izjemne moči je mogoče vesoljske ladje hitro izstreliti na raziskovalne misije. Je tudi najvarnejši vir energije za opravilo, ki zahteva veliko energije. V resnici je vodikova energija trikrat močnejša od goriva, pridobljenega iz fosilnih goriv, kot je bencin. V idealnem primeru to pomeni uporabo manj vodika za dokončanje velike naloge. Poleg tega zagotavlja pogonsko moč za vozila, čolne, avtomobile in aplikacije z gorivnimi celicami, ki so stacionarne ali prenosne. Dejstvo, da je shranjevanje vodika v kriogenih ali visokotlačnih rezervoarjih v bistvu nemogoče, je pomanjkljivost pri uporabi vodika v avtomobilih. | Shranjevanje vodika Vodik zahteva bolj sofisticirano shranjevanje in transport kot fosilna goriva. To nakazuje, da lahko uporaba vodikovih gorivnih celic kot vira energije povzroči dodatne stroške. Čeprav lahko vodik hranimo v tekoči obliki pri kriogenih temperaturah ali kot plin v visokotlačnih rezervoarjih, ga lahko hranimo le v plinasti obliki za uporabo v gorivnih celicah tovornjakov. Energija se izgubi med postopkom shranjevanja vodika pri kateri koli metodi. Približno 13 % celotne energije vodika je treba uporabiti za njegovo stiskanje; in ga utekočini, da izgubi približno 40 % svoje energije. Kovine lahko korodirajo, če se vodikovemu plinu uspe izogniti zaprtju. To posledično lahko povzroči, da te umazane kovine postanejo krhke in bolj verjetno se bodo zlomile. Podjetja, ki trenutno uporabljajo vodikovo energijo, imajo dve možnosti: če potrebujejo večje količine goriva, morajo zgraditi elektrarno ali pa jim vodikov plin dobavljajo prek cevnih prikolic. |
| 7. | Hitro polnjenje V primerjavi z električnimi vozili na baterijski pogon je čas polnjenja pogonskih enot na vodikove gorivne celice opazno hitrejši. Primerljiv je s tistimi pri tradicionalnih avtomobilih z motorjem z notranjim zgorevanjem (ICE). Vodikove gorivne celice je mogoče napolniti v manj kot petih minutah, električna vozila pa potrebujejo več ur, da se popolnoma napolnijo. Avtomobili s pogonom na vodik zaradi hitrega časa polnjenja ponujajo enako stopnjo svobode kot običajni avtomobili. | Infrastruktura Ker se fosilna goriva uporabljajo že vrsto let, je potrebna infrastruktura za oskrbo s to energijo že vzpostavljena. Čeprav se pričakuje, da bo točenje goriva od začetka do konca uporabljeno za aplikacije na dolge razdalje, kot so tiste za dostavna tovorna vozila in težka tovorna vozila, bi široko sprejetje tehnologije vodikovih gorivnih celic za avtomobilske aplikacije zahtevalo novo infrastrukturo za oskrbo z gorivom, ki bi to podpirala. |
| 8. | Brez hrupa Za razliko od drugih obnovljivih virov energije, kot je vetrna energija, vodikove gorivne celice ne povzročajo hrupa. To pomeni, da so vozila s pogonom na vodik veliko tišja od tistih s tradicionalnimi motorji z notranjim zgorevanjem, podobno kot električni avtomobili. | Lahko vnetljivo Glede na to, da je vodik zelo vnetljivo gorivo, so pomisleki glede varnosti razumni. Plini, ki vsebujejo vodik, gorijo v zraku v koncentracijah med 4 in 75 %. |
| 9. | Vodik je prilagodljiv in čist vir energije, ki lahko pomaga pri energetskih načrtih brez ogljika Ker je vse, kar nastane med delovanjem vodikove gorivne celice, toplota in voda, je sama po sebi čist vir energije. Proizvodnja vodika ne zahteva veliko zemlje, za razliko od vodne energije ali biogoriva. NASA preiskuje uporabo vodika kot vira in celo uporablja vodo, ki nastane kot stranski produkt, da astronavtom zagotovi pitno vodo. To dokazuje, da so vodikove gorivne celice odlična alternativa premogu, zemeljskemu plinu in jedrski energiji, saj so nestrupeni viri goriva, ki jih je tudi lažje dobiti. Z uravnoteženjem neenakomernih načinov oskrbe z zahtevnimi potrebami končnega uporabnika bodo proizvodnja, shranjevanje in uporaba vodika igrali ključno vlogo pri spodbujanju nadaljnjega razvoja obnovljivih virov energije in preprečevanju potrebe po velikih vnaprejšnjih naložbah v nadgradnjo omrežne infrastrukture. | Vodikova energija ne more vzdrževati prebivalstva Čeprav je vodika veliko, je njegova široka uporaba omejena zaradi stroškov njegovega pridobivanja. Razumete, da je težko spremeniti obstoječe stanje. Planet še vedno poganja energija iz fosilnih goriv. Poleg tega ni vzpostavljenega okvira, ki bi zagotovil cenovno dostopno in trajnostno vodikovo energijo za tipične lastnike avtomobilov v prihodnosti. Tudi če bi vodik zdaj postal splošno dostopen, bi trajala leta, da bi nadomestil druge vire energije, saj bi bilo treba avtomobile in bencinske črpalke prilagoditi, da bi ustrezali predpisom za vodik. To bi stalo veliko denarja. Ker je vodikova energija široko dostopna in se njeni učinki večinoma zanemarjajo, je vodik res obnovljiv vir. Za ločitev vodika od kisika pa bodo podjetja, ki ga proizvajajo, potrebovala dodatne neobnovljive vire energije, kot so fosilna goriva, kot so premog, zemeljski plin in nafta. Sprejetje vodikove energije bi nam lahko pomagalo zmanjšati našo pretirano odvisnost od fosilnih goriv, vendar bi jo bilo težko odstraniti iz sistema. |
| 10. | Brez vizualnega onesnaženja Medtem ko nekateri nizkoogljični viri energije, vključno z vetrno energijo in biogoriva elektrarne, so lahko grde, vodikove gorivne celice zahtevajo manj površine, zato je tudi manj vizualnega onesnaženja. | |
| 11. | Obnovljivo in takoj na voljo Vodik je najbolj razširjen element v vesolju obilno in obnovljivo, zaradi česar je idealen za naše prihodnje brezogljične zahteve po kombinirani oskrbi s toploto in električno energijo. tudi s težavami pri pridobivanju iz vode. | |
| 12. | Idealno za uporabo na oddaljenih območjih Vodik, proizveden lokalno in shranjen, bi se lahko izkazal kot sposoben nadomestek za elektriko in ogrevanje na osnovi dizelskega goriva v oddaljenih krajih, če to dopuščajo lokalne razmere. To ne bi le zmanjšalo potrebe po prevozu goriva, ampak bo tudi izboljšalo kakovost življenja ljudi, ki prebivajo na oddaljenih območjih, z zagotavljanjem goriva, ki ne vsebuje onesnaževal in izvira iz lahko dostopnega naravnega vira. | |
| 13. | Skoraj nič emisij Ker vodikove gorivne celice ne sproščajo toplogrednih plinov v ozračje, kot to počnejo viri fosilnih goriv, se zmanjša onesnaženost in izboljša kakovost zraka. | |
| 14. | Demokratizacija oskrbe z električno energijo Odvisnost države od fosilnih goriv se lahko zmanjša z uporabo vodikovih gorivnih celic, kar bo prispevalo k globalni demokratizaciji energije in virov energije. Številne države, ki so zdaj odvisne od razpoložljivosti fosilnih goriv, bodo s to večjo neodvisnostjo pridobile. Seveda bo to ob zmanjšanju zalog preprečilo tudi vprašanje rasti cen fosilnih goriv. | |
| 15. | Zmanjšuje ogljične odtise Vodikove gorivne celice imajo skoraj nič emisij, kar pomeni, da jih, ko so v uporabi, nimajo ogljični odtis. |
zaključek
Če povzamemo, vodikova energija ponuja številne prednosti in slabosti. Vodik je lahko čist, obnovljiv vir energije, vendar je treba pred široko uporabo zmanjšati stroške njegove proizvodnje in skladiščenja.
V sedanji obliki energija vodika zaradi visokih stroškov in pomanjkanja infrastrukture ni praktična.
Kljub temu področje dobiva vse več pozornosti in sredstva se dodeljujejo za reševanje njegovih težav. Evropska unija na primer financira pobude, primerljive s temi, s 5.2 milijarde USD, Združene države pa so pravkar obljubile 52.5 milijona USD za razvoj vodika.
Vlade po vsem svetu bi lahko v prihodnosti uporabljale vodik kot trajnosten in cenovno dostopen vir energije, če bi se tako odločile.
Priporočila
- Moč okoljske vzgoje: opolnomočenje učencev za zaščito našega planeta
. - Štipendije za okoljske študije: Opolnomočenje študentov, da naredijo razliko
. - 20 dejstev o hidroelektrarnah, ki jih še niste vedeli
. - 10 negativnih vplivov elektrarn na okolje
. - Vozila s pogonom na vodik: Spoznajte prednosti in slabosti
Po duši strasten okoljevarstvenik. Vodilni pisec vsebin pri EnvironmentGo.
Prizadevam si za ozaveščanje javnosti o okolju in njegovih problemih.
Vedno je šlo za naravo, zaščititi moramo, ne uničevati.