Pagtatasa ng aplikasyon ng teknolohiya ng imbakan ng hydrogen sa mga barko ng cell ng gasolina

Sa pagtaas ng pandaigdigang pansin sa pag -iingat ng enerhiya at pagbawas ng paglabas,Mga barko ng cell ng gasolina, bilang isang mahalagang direksyon para sa berdeng pagbabagong -anyo ng industriya ng pagpapadala, ay tumatanggap ng higit at higit na pansin. Bilang isang pangunahing link sa pagbuo ng mga barko ng cell ng gasolina, ang katayuan ng pananaliksik at aplikasyon ngimbakan ng hydrogenAng teknolohiya ay mas kapansin-pansin.

Mayroong iba't ibang mga paraan upang mag -imbak ng hydrogen sa mga fuel cell ship, kasalukuyang pangunahing kasama naMataas na presyon ng gas na imbakan ng hydrogen. Ang mga pamamaraan ng imbakan ng hydrogen na ito ay may sariling mga pakinabang at kawalan at angkop para sa iba't ibang uri ng mga barko at mga senaryo ng demand.

1. Mataas na presyon ng gas na imbakan ng hydrogen

Ang high-pressure hydrogen storage ay nag-iimbak ng hydrogen sa isang high-density gas na form sa isang gas cylinder sa pamamagitan ng pagproseso ng compression. Ito ay naging pinaka -malawak na ginagamit na paraan ng pag -iimbak ng hydrogen sa larangan ng mga barko dahil sa mabilis na pagpuno nito, mababang gastos at madaling operasyon. Ang susi sa teknolohiyang ito ay namamalagi sa pananaliksik at pag -unlad ng mga cylinders ng imbakan ng hydrogen. Ang mga high-pressure hydrogen storage cylinders ay nahahati sa apat na uri: purong bakal metal cylinders (type I), bakal na liner carbon fiber na nakabalot ng mga bote (type II), aluminyo liner carbon fiber na ganap na nakabalot na mga bote (type III) at plastic liner carbon fiber na ganap na nakabalot na mga bote (Type IV).

Kabilang sa mga ito, ang Type III at Type IV gas cylinders ay binubuo ng liner, carbon fiber winding layer at glass fiber reinforced resin layer. Ang pangkalahatang timbang ay medyo magaan at ang density ng imbakan ng hydrogen ay mataas. Sila ang mga hot spot para saFuel Cell ShipMga Aplikasyon. Sa kasalukuyan, ang mga fuel cell ship sa bahay at sa ibang bansa ay nilagyan ng mga type III na bote na may gumaganang presyon ng 35MP. Dahil sa mga limitasyon ng density ng imbakan ng hydrogen at ang dami ng sistema ng silindro ng gas, ang mga uri ng mga barko ay pangunahing mga inland ferry at yate na may maliit na output ng kuryente.

Sa hamon ng mismatch sa pagitan ng pag-iimbak ng enerhiya at pagbabata ng barko, ang 70MPA type IV gas cylinders ay gumagamit ng magaan na mataas na lakas na plastik upang mapalitan ang mga metal upang mapagbuti ang kalidad, epekto ng katigasan at paglaban sa kaagnasan, ngunit nahaharap sa mga teknikal na hadlang, kabilang ang:

1) Mga problema sa materyal at istruktura: Ang interface sa pagitan ng plastic liner at metal ay madaling kapitan ng pagtagas, at ang teknolohiya sa pagproseso at paggamot sa ibabaw ay kailangang ma -optimize upang mapahusay ang sealing at bonding.

2) Mga Hamon sa Pamamahala ng Thermal: Ang isang malaking halaga ng enerhiya ng init ay nabuo sa panahon ng mabilis na hydrogenation, na kailangang kontrolin upang maiwasan ang mga panganib sa kaligtasan. Bagaman ipinapakita ng kunwa na nakakatugon ito sa mga pamantayan sa kaligtasan, ang aktwal na mataas na temperatura ng kapaligiran ng cabin ay nangangailangan ng mas mahigpit na mga hakbang sa kontrol sa temperatura.

3) Impluwensya ng mga kondisyon ng pagpuno: Ang paunang temperatura at pagpuno ng rate ng hydrogen ay makabuluhang nakakaapekto sa pagtaas ng temperatura, at kinakailangan ang pinong kontrol upang ma -optimize ang proseso ng pagpuno.

Ang high-pressure hydrogen storage ay kasalukuyang isang pangkaraniwang paraan ng imbakan ng hydrogen para sa mga fuel cell ship, na maginhawa at matipid. Gayunpaman, dahil sa presyon at dami ng silindro ng gas, ang 35MPA type III cylinders ay kasalukuyang ginagamit para sa mga maliliit na barko. Upang mapagbuti ang pagbabata, ang paggamit ng 70MPa, mas magaan na uri ng mga cylinder ng IV ay ginalugad upang mapalawak ang application sa mas malalaking barko.

Ang Yanmar Corporation at Toyota ng Japan ay gumagamit ng espesyal na lisensyadong high-pressure na kagamitan upang makamit ang unang barko ng mundo na 70MPA gas cylinder refueling.

Gayunpaman, ang pag-iimbak ng hydrogen ng high-pressure ay may mga problema sa kaligtasan at pamamahala, ang mga istasyon ng hydrogen refueling ay mahirap makuha, at ang kapalit ng mga cylinders ng hydrogen ay hindi kasiya-siya at may mga nakatagong panganib. Kasabay nito, ang pagtaas ng presyon ay nagtutulak sa gastos ng kagamitan at pagkonsumo ng hydrogen refueling energy, at ang pangkalahatang pagtaas ng gastos nang malaki.

2. Pag -iimbak ng Metal Hydride Hydrogen

Ang prinsipyo ng imbakan ng metal hydride hydrogen ay ang paggamit ng mga metal na paglipat o haluang metal upang umepekto sa hydrogen upang makabuo ng mga hydrides ng metal upang makamit ang imbakan ng hydrogen sa ilalim ng ilang mga kondisyon ng temperatura at presyon, habang naglalabas ng init; Habang tumataas ang temperatura, ang metal hydride ay nabubulok upang palayain ang hydrogen.

Kung ikukumpara sa pag -iimbak ng hydrogen, ang pinakamalaking bentahe ng paraan ng imbakan ng hydrogen na ito ay ang presyon ng imbakan ng hydrogen ay mababa at ang kaligtasan ay mataas, na sinusundan ng isang malaking dami ng pag -iimbak ng hydrogen (1000 ~ 3000 beses na ng gas na hydrogen sa ilalim ng parehong mga kondisyon ng temperatura at presyon). Ang hydrogen storage alloys na kasalukuyang nasa ilalim ng pag -unlad ay kasama ang mga bihirang haluang metal, titanium alloys, zirconium alloys, magnesium alloys at vanadium alloys.

Ang metal hydride hydrogen storage ay may higit na pakinabang kaysa sa gas at likido sa mga tuntunin ng kaligtasan at volumetric hydrogen storage density, ngunit ang mga umiiral na materyales ay may mataas na mga kondisyon ng temperatura ng reaksyon ng hydrogen, at ang proseso ng reaksyon ay maaaring magkaroon ng mga problema tulad ng pagkawasak ng istraktura ng haluang metal, at ang haluang metal ay lalawak at kontrata sa panahon ng proseso ng paglabas ng hydrogen, na nagiging sanhi ng pag -iimbak ng tangke ng imbakan.

Sa aktwal na mga aplikasyon ng barko, ang pangunahing pananaliksik ay kailangang isagawa sa mga sumusunod na aspeto:

1) Bumuo ng mga bagong materyales sa pag -iimbak ng hydrogen upang mapabuti ang density ng imbakan ng hydrogen,

2) I -optimize ang pagsipsip ng hydrogen at pagganap ng pagsipsip ng mga materyales sa imbakan ng hydrogen sa pamamagitan ng paggamot sa ibabaw, pagdaragdag ng mga catalysts, atbp,

3) I -optimize ang disenyo ng tangke ng imbakan upang maiwasan ang pagpapapangit ng lalagyan dahil sa pagpapalawak na dulot ng reaksyon ng haluang metal na may hydrogen;

4) Magsagawa ng koleksyon ng init, imbakan at application system ng mga solid-state hydrogen storage system, at pagsamahin ang pananaliksik sa buong barko upang mapabuti ang kahusayan sa paggamit ng enerhiya at bawasan ang pasanin sa dami at masa ng aparato.

Dahil ang haluang metal na imbakan ng hydrogen mismo ay mabigat, ang mass hydrogen storage density ay mababa, ngunit mas kapaki -pakinabang ito sa mga bangka sa ilalim ng tubig at maaaring dagdagan ang ballast ng mga bangka. Ang pagbuo ng mataas na kalidad na mga materyales sa imbakan ng hydrogen at pag-optimize ng mga kondisyon sa pagtatrabaho ay mahalagang mga direksyon sa pananaliksik sa hinaharap.

Ang fuel cell-kagamitan type 212A submarino na binuo ng German HDW shipyard ay may 38 titanium-iron alloy hydrogen storage tank na maaaring mag-imbak ng 84 kg ng hydrogen bawat isa. Pinagmulan: Internet

Kapag pumipili ng isang paraan ng pag -iimbak ng hydrogen para sa isang barko ng cell ng gasolina, kinakailangan na kumpletong isaalang -alang ang maraming mga kadahilanan tulad ng density ng imbakan ng hydrogen, kaligtasan, gastos, buhay ng serbisyo, katatagan at pagkonsumo ng enerhiya. Ang sumusunod na talahanayan ay naghahambing sa iba't ibang mga pamamaraan ng imbakan ng hydrogen:

Ang metal hydride hydrogen storage ay may natitirang pagganap, kadalisayan at kaligtasan, at inaasahang magiging mainstream sa hinaharap.