Топливные элементы: Toyota создает новые водородные топливные элементы

Топливные (водородные) элементы/ячейки

Применение топливных элементов/ячеек в системах телекоммуникации

Вследствие быстрого распространения систем беспроводной связи во всем мире, а также роста социально-экономических выгод технологии мобильных телефонов, необходимость надежного и экономичного резервного электропитания приобрела определяющее значение. Убытки электросети на протяжении года вследствие плохих погодных условий, стихийных бедствий или ограниченной мощности сети представляют собой постоянную сложную проблему для операторов сети.

Традиционные телекоммуникационные решения в области резервного электропитания включают батареи (свинцово-кислотный элемент аккумуляторной батареи с клапанным регулированием) для резервного питания в течение непродолжительного времени и дизельные и пропановые генераторы для более продолжительного резервного питания. Батареи являются относительно дешевым источником резервного питания на 1 – 2 часа. Однако батареи не подходят для более продолжительного резервного питания, так как их техническое обслуживание является дорогим, они становятся ненадежными после долгой эксплуатации, чувствительны к температурам и опасны для окружающей среды после утилизации. Дизельные и пропановые генераторы могут обеспечить продолжительное резервное электропитание. Однако генераторы могут быть ненадежными, требуют трудоемкого технического обслуживания, выделяют в атмосферу высокие уровни загрязнений и газов, вызывающих парниковый эффект.

С целью устранения ограничений традиционных решений в области резервного электропитания была разработана инновационная технология экологически чистых топливных ячеек. Топливные ячейки надежны, не производят шума, содержат меньше подвижных деталей, чем генератор, имеют более широкий диапазон рабочих температур, чем батарея: от -40°C до +50°C и, как результат, обеспечивают чрезвычайно высокий уровень энергосбережения. Кроме того, затраты на такую установку на протяжении срока эксплуатации ниже затрат на генератор.

Более низкие затраты на топливную ячейку являются результатом всего одного посещения с целью технического обслуживания в год и значительно более высокой производительностью установки. В конце концов, топливная ячейка представляет собой экологически чистое технологическое решение с минимальным воздействием на окружающую среду.

Установки на топливных ячейках обеспечивают резервное электропитание для критически важных инфраструктур сети связи для беспроводной, постоянной и широкополосной связи в системе телекоммуникаций, в диапазоне от 250 Вт до 15 кВт, они предлагают множество непревзойденных инновационных характеристик:

• НАДЕЖНОСТЬ – малое количество подвижных деталей и отсутствие разрядки в режиме ожидания
• ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
• ТИШИНА – низкий уровень шумов
• УСТОЙЧИВОСТЬ – рабочий диапазон от -40°C до +50°C
• АДАПТИВНОСТЬ – установка на улице и в помещении (контейнер/защитный контейнер)
• ВЫСОКАЯ МОЩНОСТЬ – до 15 кВт
• НИЗКАЯ ПОТРЕБНОСТЬ В ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ – минимальное ежегодное техническое обслуживание
• ЭКОНОМИЧНОСТЬ – привлекательная совокупная стоимость владения
• ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ – низкий уровень выбросов с минимальным воздействием на окружающую среду

Система все время чувствует напряжение шины постоянного тока и плавно принимает критические нагрузки, если напряжение шины постоянного тока падает ниже заданного значения, определенного пользователем. Система работает на водороде, который поступает в батарею топливных ячеек одним из двух путей – либо из промышленного источника водорода, либо из жидкого топлива из метанола и воды, при помощи встроенной системы риформинга.

Электричество производится батареей топливных элементов в виде постоянного тока. Энергия постоянного тока передается на преобразователь, который преобразует нерегулируемую электроэнергию постоянного тока, исходящую от батареи топливных ячеек, в высококачественную регулируемую электроэнергию постоянного тока для необходимых нагрузок.

Установка на топливных ячейках может обеспечивать резервное электропитание на протяжении многих дней, так как продолжительность действия ограничена только имеющимся в запасе количеством водорода или топлива из метанола/воды.

Топливные элементы предлагают высокий уровень энергосбережения, повышенную надежность системы, более предсказуемые эксплуатационные качества в широком спектре климатических условий, а также надежную эксплуатационную долговечность в сравнении с комплектами батарей со свинцово-кислотными элементами с клапанным регулированием промышленного стандарта. Затраты на протяжении срока эксплуатации также более низкие, вследствие значительно меньшей потребности в техническом обслуживании и замене. Топливные ячейки предлагают конечному пользователю экологические преимущества, так как затраты на утилизацию и риски ответственности, связанные со свинцово-кислотными элементами, вызывают растущее беспокойство.

На эксплуатационные характеристики электрических батарей может отрицательно повлиять широкий спектр факторов, таких как уровень зарядки, температура, циклы, срок службы и другие переменные факторы. Предоставляемая энергия будет различной в зависимости от этих факторов, ее нелегко предсказать. Эксплуатационные характеристики топливной ячейки с мембраной обмена протонов (МОПТЯ) относительно не подвержены влиянию этих факторов и могут обеспечивать критически важное электропитание, пока есть топливо. Повышенная предсказуемость является важным преимуществом при переходе на топливные ячейки для критически важных сфер использования резервного электропитания.

Топливные элементы генерируют энергию только при подаче топлива, подобно газотурбинному генератору, но не имеют подвижных деталей в зоне генерирования. Поэтому, в отличие от генератора, они не подвержены быстрому износу и не требуют постоянного технического обслуживания и смазки.

Топливо, используемое для приведения в действие преобразователя топлива с повышенной продолжительностью действия, представляет собой топливную смесь из метанола и воды. Метанол является широкодоступным, производимым в промышленных масштабах топливом, которое в настоящее время имеет множество применений, среди прочего стеклоомыватели, пластиковые бутылки, присадки для двигателя, эмульсионные краски. Метанол легко транспортируется, может смешиваться с водой, обладает хорошей способностью к биоразложению и не содержит серы. Он имеет низкую точку замерзания (-71°C) и не распадается при длительном хранении.

Применение топливных элементов/ячеек в сетях связи

Сети засекреченной связи нуждаются в надежных решениях в области резервного электропитания, которые могут функционировать на протяжении нескольких часов или нескольких дней в чрезвычайных ситуациях, если электросеть перестала быть доступной.

При наличии незначительного числа подвижных деталей, а также отсутствии снижения мощности в режиме ожидания, инновационная технология топливных ячеек предлагает привлекательное решение в сравнении с существующими в настоящий момент системами резервного электропитания.

Самым неопровержимым доводом в пользу применения технологии топливных ячеек в сетях связи является повышенная общая надежность и безопасность. Во время таких происшествий, как отключения электропитания, землетрясения, бури и ураганы, важно, чтобы системы продолжали работать и были обеспечены надежной подачей резервного электропитания на протяжении длительного периода времени, независимо от температуры или срока эксплуатации системы резервного электропитания.

Линейка устройств электропитания на основе топливных ячеек идеально подходит для поддержки сетей засекреченной связи. Благодаря заложенным в конструкцию принципам энергосбережения, они обеспечивают экологически чистое, надежное резервное питание с повышенной продолжительностью действия (до нескольких дней) для использования в диапазоне мощностей от 250 Вт до 15 кВт.

Применение топливных элементов/ячеек в сетях передачи данных

Надежное электропитание для сетей передачи данных, таких как сети высокоскоростной передачи данных и оптико-волоконные магистрали, имеет ключевое значение во всем мире. Информация, передаваемая по таким сетям, содержит критически важные данные для таких учреждений, как банки, авиакомпании или медицинские центры. Отключение электропитания в таких сетях не только представляет опасность для передаваемой информации, но и, как правило, приводит к значительным финансовым потерям. Надежные инновационные установки на топливных ячейках, обеспечивающие резервное электропитание, предоставляют надежность, необходимую для обеспечения непрерывного электропитания.

Установки на топливных ячейках, работающие на жидкой топливной смеси из метанола и воды, обеспечивают надежное резервное электропитание с повышенной продолжительностью действия, вплоть до нескольких дней. Кроме того, эти установки отличаются значительно сниженными требованиями в отношении технического обслуживания в сравнении с генераторами и батареями, необходимо лишь одно посещение с целью технического обслуживания в год.

Типичные характеристики мест применений для использования установок на топливных ячейках в сетях передачи данных:

• Применения с количествами потребляемой энергии от 100 Вт до 15 кВт
• Применения с требованиями в отношении автономной работы > 4 часов
• Повторители в оптико-волоконных системах (иерархия синхронных цифровых систем, высокоскоростной Интернет, голосовая связь по IP-протоколу…)
• Сетевые узлы высокоскоростной передачи данных
• Узлы передачи по протоколу WiMAX

Установки на топливных ячейках для резервного электропитания предлагают многочисленные преимущества для критически важных инфраструктур сетей передачи данных в сравнении с традиционными автономными батареями или дизельными генераторами, позволяя повысить возможности использования на месте:

1. Технология жидкого топлива позволяет решить проблему размещения водорода и обеспечивает практически неограниченную работу резервного электропитания.
2. Благодаря тихой работе, малой массе, устойчивости к перепадам температур и функционированию практически без вибраций топливные элементы можно устанавливать вне здания, в промышленных помещениях/контейнерах или на крышах.
3. Приготовления к использованию системы на месте быстры и экономичны, стоимость эксплуатации низкая.
4. Топливо обладает способностью к биоразложению и представляет собой экологически чистое решение для городской среды.

Применение топливных элементов/ячеек в системах безопасности

Самые тщательно разработанные системы безопасности зданий и системы связи надежны лишь настолько, насколько надежно электропитание, которое поддерживает их работу. В то время как большинство систем включает некоторые типы систем резервного бесперебойного питания для краткосрочных потерь мощности, они не создают условия для более продолжительных перерывов в работе электросети, которые могут иметь место после стихийных бедствий или терактов. Это может стать критически важным вопросом для многих корпоративных и государственных учреждений.

Такие жизненно важные системы, как системы мониторинга и контроля доступа с помощью системы видеонаблюдения (устройства чтения идентификационных карт, устройства для закрытия двери, техника биометрической идентификации и т.д.), системы автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения, системы управления лифтами и телекоммуникационные сети, подвержены риску при отсутствии надежного альтернативного источника электропитания питания продолжительного действия.

Дизельные генераторы производят много шума, их тяжело разместить, также хорошо известно о проблемах с их надежностью и техническим обслуживанием. В противоположность этому, установка на топливных ячейках, обеспечивающая резервное электропитание, не производит шума, является надежной, выбросы, выделяемые ей, равны нулю или весьма низки, ее легко установить на крыше или вне здания. Она не разряжается и не теряет мощность в режиме ожидания. Она обеспечивает непрерывную работу критически важных систем, даже после того, как учреждение прекратит работу и здание будет покинуто людьми.

Инновационные установки на топливных ячейках защищают дорогостоящие вложения критически важных сфер применения. Они обеспечивают экологически чистое, надежное резервное питание с повышенной продолжительностью действия (до многих дней) для использования в диапазоне мощностей от 250 Вт до 15 кВт в сочетании с многочисленными непревзойденными характеристиками и, особенно, высоким уровнем энергосбережения.

Установки на топливных ячейках для резервного электропитания предлагают многочисленные преимущества для использования в критически важных сферах применения, таких как системы обеспечения безопасности и управления зданиями, в сравнении с традиционными автономными батареями или дизельными генераторами. Технология жидкого топлива позволяет решить проблему размещения водорода и обеспечивает практически неограниченную работу резервного электропитания.

Применение топливных элементов/ячеек в коммунально-бытовом отоплении и электрогенерации

На твердооксидных топливных ячейках (ТОТЯ) построены надежные, энергетически эффективные и не дающие вредных выбросов теплоэнергетические установки для выработки электроэнергии и тепла из широко доступного природного газа и возобновляемых источников топлива. Эти инновационные установки используется на самых различных рынках, от домашней выработки электричества до поставок электроэнергии в удаленные районы, а также в качестве вспомогательных источников питания.

Эти энергосберегающие установки производят тепло для отопления помещений и подогрева воды, а также электроэнергию, которая может быть использована в доме и отведена назад в электросеть. Распределенные источники выработки электроэнергии могут включать фотогальванические (солнечные) элементы и ветровые микротурбины. Эти технологии на виду и широко известны, однако их работа зависит от погодных условий и они не могут стабильно вырабатывать электроэнергию круглый год. По мощности теплоэнергетические установки могут варьироваться от менее чем 1 кВт до 6 МВт и больше.

Применение топливных элементов/ячеек в распределительных сетях

Малые теплоэнергетические установки предназначены для работы в распределенной сети выработки энергии, состоящей из большого числа малых генераторных установок вместо одной централизованной электростанции.

На рисунке ниже указаны потери эффективности выработки электроэнергии при ее выработке на ТЭЦ и передаче в дома через традиционные сети электропередач, используемые на данный момент. Потери эффективности при централизованной выработке включают потери с электростанции, низковольтной и высоковольтной передачи, а также потери при распределении.

Рисунок показывает результаты интеграции малых теплоэнергетических установок: электричество вырабатывается с эффективностью выработки до 60% на месте использования. В дополнение к этому, домохозяйство может использовать тепло, вырабатываемое топливными ячейками, для нагрева воды и помещений, что увеличивает общую эффективность переработки энергии топлива и повышает уровень энергосбережения.

Использование топливных элементов для защиты окружающей среды-утилизация попутного нефтяного газа

Одной из важнейших задач в нефтедобывающей промышленности является утилизация попутного нефтяного газа. Существующие методы утилизации попутного нефтяного газа имеют массу недостатков, основной из них – они экономически невыгодны. Попутный нефтяной газ сжигается, что наносит огромный вред экологии и здоровью людей.

Инновационные теплоэнергетические установки на топливных элементах, использующие попутный нефтяной газ в качестве топлива, открывают путь к радикальному и экономически выгодному решению проблем по утилизации попутного нефтяного газа.

1. Одно из основных преимуществ установок на топливных элементах заключается в том, что они могут надежно и устойчиво работать на попутном нефтяном газе переменного состава. Благодаря беспламенной химической реакции, лежащей в основе работы топливного элемента, снижение процентного содержания, например метана, вызывает лишь соответствующее уменьшение выходной мощности.
2. Гибкость по отношению к электрической нагрузке потребителей, перепаду, набросу нагрузки.
3. Для монтажа и подключения теплоэнергетических установок на топливных ячейках их внедрения не требуются идти на капитальные затраты, т. к. установки легко монтируются на неподготовленные площадки вблизи месторождений, удобны в эксплуатации, надежны и эффективны.
4. Высокая автоматизация и современный дистанционный контроль не требуют постоянного нахождения персонала на установке.
5. Простота и техническое совершенство конструкции: отсутствие движущихся частей, трения, систем смазки дает значительные экономические выгоды от эксплуатации установок на топливных элементах.
6. Потребление воды: отсутствует при температуре окружающей среды до +30 °C и незначительное при более высоких температурах.
7. Выход воды: отсутствует.
8. Кроме того, теплоэнергетические установки на топливных элементах не шумят, не вибрируют, не дают вредных выбросов в атмосферу

Microsoft тестирует водородные топливные элементы – Новости и истории Microsoft

Впервые в мировой практике водородные топливные элементы в течение 48 часов подряд питали серверные стойки центра обработки данных Microsoft. Это может дать толчок развитию долгожданной экономики чистой энергии, построенной вокруг самого распространенного элемента во Вселенной.

Это достижение является одним из шагов в выполнении обязательств компании по снижению выбросов углекислого газа к 2030 году. Для осуществления этой цели и ускорения глобального отказа от ископаемого топлива Microsoft также стремится устранить зависимость от дизельного топлива к 2030 году.

На дизельное топливо приходится менее 1% общих выбросов компании Microsoft. Его использование в основном ограничивается центрами обработки данных Azure, где, как и в большинстве облачных провайдеров по всему миру, дизельные генераторы поддерживают непрерывную работу в случае перебоев в электроснабжении и других сбоев в обслуживании.

«Они дорогие. И более 99% своей жизни они «пылятся» и ничего не делают», – сказал Марк Монро, главный инженер по инфраструктуре в команде Microsoft, занимающейся передовыми разработками для ЦОД.

Лукас Хоппа, руководитель отдела по охране окружающей среды компании Microsoft, является представителем Microsoft в Водородном совете – глобальной инициативе ведущих энергетических, транспортных и промышленных компаний, направленной на стимулирование водородной экономики. Фото: Roderigo De Medeiros.

В последние годы стоимость водородных топливных элементов упала до такой степени, что они стали экономически выгодной альтернативой дизельным резервным генераторам.

«Идея использования их на экологически чистом водороде вписывается в наши общие углеродные обязательства», – сказал Монро.

«Кроме того, – добавил он, – дата-центр Azure, оснащенный топливными элементами, резервуаром для хранения водорода и электролизером, преобразующим молекулы воды в водород и кислород, может быть интегрирован с электроэнергетической системой для предоставления услуг по балансировке нагрузки».

Например, электролизер может быть включен в периоды избыточного производства энергии ветра или солнца для хранения возобновляемой энергии в виде водорода. Затем в периоды повышенного спроса Microsoft могла бы запускать водородные топливные элементы для выработки электроэнергии для сети. Водородные транспортные средства дальнего следования могли бы подтягиваться к центрам обработки данных для заправки своих резервуаров.

«Вся эта инфраструктура представляет для Microsoft возможность выполнить важную роль в том, что, несомненно, придаст динамического развития общей программе оптимизации энергопотребления, которую мир будет внедрять в ближайшие годы», – сказал Лукас Хоппа, руководитель отдела по охране окружающей среды компании Microsoft.

Для дальнейшего изучения того, как Microsoft может оптимизировать свои инвестиции в водородные топливные элементы и сопутствующую инфраструктуру, компания сегодня назначила Хоппа своим представителем в Водородном совете – глобальной инициативе ведущих энергетических, транспортных и промышленных компаний, направленной на стимулирование водородной экономики.

Ученые уже доказали, что для получения энергии, свободной от парниковых газов, могут использоваться топливные элементы из наиболее распространенного элемента во Вселенной – водорода.

«Мы знаем, как это сделать, – сказал он. – Но Совет существует потому, что мы еще не всегда точно знаем, как масштабировать производство водорода, его транспортировку и поставку, а затем потребление теми способами, которыми мы хотели бы. Есть еще тонны работы, которую необходимо проделать».

Марк Монро, главный инфраструктурный инженер в команде передовых разработок Microsoft для центров обработки данных, возглавляет проект по изучению потенциала водородных топливных элементов для питания резервных генераторов в центрах обработки данных. Фото: Марк Монро/ Microsoft.

Замена дизельного топлива

Компания Microsoft стремится обеспечить потребителей центра обработки данных Azure «пятью девятками» доступности услуг, это означает, что дата-центр работает в 99,999% случаев. Резервные генераторы запускаются во время перебоев в электросетях или других сбоев в обслуживании.

«Мы не очень часто используем дизельные генераторы, – сказал Монро. – Мы запускаем их раз в месяц, чтобы убедиться, что они работают. Раз в год мы проводим нагрузочное тестирование для проверки, что можем правильно передавать им нагрузку, но в среднем они покрывают перебои в электроснабжении менее одного раза в год».

Как считает Брайан Дженус, генеральный менеджер команды Microsoft по стратегии энергосбережения и устойчивого развития центров обработки данных, Microsoft исследует технологии замены дизельного топлива, которые бы поддерживали или улучшали доступность сервиса, и видит перспективы в водородных топливных элементах и батареях.

«Работа, которую сегодня выполняет команда, действительно направлена на то, чтобы попытаться оценить осуществимость различных решений», – говорит он.

Батареи уже подают кратковременное резервное питание, заполняя 30-секундный промежуток между отключением от сети и временем, необходимым для питания дизельных генераторов. Более современные батареи имеют более длительный срок службы.

«Если случится ситуация, когда требуемая продолжительность работы настолько велика, что батареи перестают быть эффективными, то тогда вы перейдете на что-то вроде топливных элементов», – сказал Дженус.

Проверка концепции

Семена идеи использования водородных топливных элементов для резервного питания были посеяны еще весной 2018 года, когда исследователи Национальной лаборатории по возобновляемым источникам энергии в Голдене (штат Колорадо) питали стойку компьютеров, используя водородный топливный элемент с протонообменной мембраной, или PEM. Монро и его коллеги присутствовали на демонстрации системы.

Power Innovations построила 250-киловаттную систему топливных элементов, чтобы помочь Microsoft исследовать потенциал использования водородных топливных элементов для резервного производства электроэнергии в центрах обработки данных. Для проверки концепции система питала ряд серверов центров обработки данных в течение 48 часов подряд. Фото: Power Innovations.

«Мы были заинтригованы, потому что знали, что они используют автомобильный топливный элемент, – сказал Монро. – У автомобильного топливного элемента время реакции, как у дизельного генератора. Он может быстро включиться. Он может быть готов к полной нагрузке в течение нескольких секунд. Ты можешь его накрыть, отпустить, дать ему простаивать».

В процессе соединения водорода и кислорода в топливных элементах PEM результатом становится производство водяного пара и электричества. Автомобильные компании разрабатывают технологии для питания автомобилей, грузовиков и других транспортных средств. После демонстрации Microsoft начала задумываться об использовании топливных элементов для резервного питания центров обработки данных.

Команда Monroe закупила 250-киловаттную систему топливных элементов, которой достаточно для питания полного ряда (порядка 10 стоек) серверов ЦОД. Испытания начались в компании Power Innovations, разработчике системы, за пределами Солт-Лейк-Сити в сентябре 2019 года. В декабре система прошла 24-часовой тест на прочность, а в июне – 48-часовой тест.

«Это самая большая компьютерная система резервного питания, которая, как мы знаем, работает на водороде, и она прошла самое длительное непрерывное испытание», – сказал Монро.

Следующим шагом для команды является приобретение и испытание 3-мегаваттной системы на топливных элементах, которая по своим размерам не уступает дизельным резервным генераторам в центрах обработки данных Azure.

Microsoft GM of Energy & Sustainability Brian Janous on July 9, 2020. (Photography by Scott Eklund/Red Box Pictures)

Исследования топливных элементов

Еще до этой демонстрации 2018 года компания Microsoft искала способы использования топливных элементов. Компания начала изучать технологию топливных элементов в 2013 году с Национальным исследовательским центром топливных элементов при Калифорнийском университете в Ирвайне, где они протестировали идею питания стоек серверов твердооксидными топливными элементами или SOFC, которые работают на природном газе.

«У них есть возможность производить собственный водород из получаемого природного газа, – объяснил Монро. – Они берут природный газ, немного воды, нагревают его до 600 градусов С, что является температурой горячего угля».

Это достаточно высокая температура для процесса, называемого преобразованием парового метана, который генерирует поток атомов водорода для производства электроэнергии.

Компания Microsoft продолжает изучать потенциал технологии топливных элементов SOFC для обеспечения базовой нагрузки, которая может освободить центры обработки данных от электрической сети, делая их в 8-10 раз более энергоэффективными. Однако в настоящее время эта технология остается слишком дорогой для широкого внедрения.

«Процесс SOFC также производит углекислый газ, что является еще одной причиной, по которой Microsoft изучает топливные элементы PEM», – отметил Монро.

Кроме того, со времени демонстрации в Национальной лаборатории по возобновляемым источникам энергии сметные расходы на системы топливных элементов PEM для резервного производства электроэнергии в центрах обработки данных упали более чем на 75%. Если тенденция сохранится, то через год-два капитальные затраты на генераторы топливных элементов могут оказаться конкурентоспособными по цене с дизельными генераторами.

Он добавил, что увеличение производства топливных элементов для удовлетворения спроса со стороны индустрии центров обработки данных потенциально может привести к дальнейшему снижению расходов.

«Мы видим себя катализатором всей этой водородной экономики», – сказал Монро.

Водородная экономика

С точки зрения Microsoft, другие части этой экономики включают в себя инфраструктуру для закупки, хранения и поддержания достаточного количества экологически безопасного водорода для питания резервных генераторов в течение 12-48 часов, что является стандартным в отрасли для обеспечения «пяти девяток» в показателе доступности услуг.

Например, для 48 часов резервного электроснабжения каждому центру обработки данных потребуется до 100 000 килограммов водорода для заправки резервных генераторов в случае длительного перебоя в электроснабжении, как пояснил Монро.

«Дальнейшие разговоры в компании о том, как обеспечить безопасность этой инфраструктуры, привели к обсуждению роли Microsoft в стимулировании водородной экономики», – отметил Дженус.

«Что если бы вы могли взять все эти активы, имеющиеся в центре обработки данных, и интегрировать их в сеть таким образом, чтобы еще больше ускорить декарбонизацию сети в более широком смысле, а не просто в качестве точечного решения для самого центра обработки данных, – сказал он. – Вот где, я думаю, кроются настоящие открытия».

Заглавное изображение: компания Microsoft использовала водород, хранящийся в резервуарах на прицепах, припаркованных возле лаборатории недалеко от Солт-Лейк-Сити (штат Юта), для заправки водородных топливных элементов, которые питают ряд серверов центра обработки данных в течение 48 часов подряд. Фото: Power Innovations.

Топливные элементы и водородная энергетика

Учитывая высокую актуальность работ, связанных с водородной энергетикой, в институте уделяется большое внимание исследованиям как в области развития устройств генерации электроэнергии, работающих на водороде, в частности электрохимическим генераторам на топливных элементах, так и методов получения водорода.

Схема ячейки и внешний вид батареи ТЭ на расплаве карбонатов.

Установка для напыления тонкопленочных электро- литов на пористые электроды диаметром до 100 мм. Тонкопленочный электролит на пористом аноде. Сборка топливной ячейки ТОТЭ планарной конструкции.

Схема топливного элемента на алюминии.

Предложен концептуально новый подход к конструкции высокотемпературных топливных элементов с электролитом на расплаве карбонатов (РКТЭ). Использование замкнутых сетчатых электродов, погруженных в электролит, позволило исключить микропористую матрицу и, следовательно, устранить часть негативных массообменных процессов, сокращающих ресурс работы РКТЭ и увеличивающих их стоимость. Проведены комплексные исследования совокупности электрохимических и тепломассообменных процессов в новом РКТЭ.

Был развит метод химического осаждения твердооксидного тонкопленочного электролита ZrO₂ на пористый электрод из газовой фазы металлоорганических соединений. Исследованы процессы массопереноса и термолиза металлоорганических соединений, роста пленок твердооксидного электролита.

На базе тонкопленочных электролитов созданы ячейки твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ), работающие при пониженных температурах. Полученные результаты являются основой для создания эффективной технологии изготовления ТОТЭ.

Изучены гидродинамические и электрокинетические процессы в низкотемпературных топливных элементах на основе полимерных мембран. Создано оборудование и разработаны методики для отработки дизайна наноструктур каталитического слоя, внедрения в них катализатора, нанесения тонкопленочных покрытий; проводится изучение электрохимических процессов в электролитических ячейках, массообменных процессов в микроканалах биполярных пластин, ведутся работы по созданию газопроницаемых электродов с улучшенными массообменными характеристиками. Исследованы процессы тепло- и массообмена в пористом катоде топливного элемента. Получено численное решение уравнений многокомпонентной диффузии в неоднородной пористой среде с учетом конденсации паров воды в порах, распределения компонентов газовой смеси по длине диффузионного слоя и насыщенности пор водой; рассчитаны вольтамперные характеристики ТЭ.

Построены одномерные аналитические модели сопряжённого тепломассопереноса и электрокинетических явлений в многослойном топливном элементе, которые будут использованы в трехмерном конструкторе для оптимизации топливного элемента в целом.

Разработана концепция компактного ТЭ с анодом/топливом из алюминиевого сплава, с воздушным катодом, представляющим собой газодиффузионный слой на основе новых углеродных материалов, активированных катализатором. Отработана новая технология производства пористого газодиффузионного катода, ключевым элементом которого является новый плазмодуговой метод получения наноструктурированной углеродной сажи. На изготовленных по новой технологии электродах достигнуты плотности тока до 200 мА/см².

Разработана математическая модель топливного элемента, основанная на численном решении трехмерной нестационарной сопряженной задачи теплопереноса и электрохимического реагирования с учетом теплообмена с окружающей средой и испарения воды с поверхности катода. Модель предсказывает пространственное распределение температуры и вольт-амперную характеристику ТЭ.

Развиты новые методы получения водорода и проводятся исследования, направленные на оптимизацию существующих методов.

Рассмотрены каталитические методы получения водорода и синтез-газа. Теоретически и экспериментально исследована гидродинамика и теплообмен в дисковом щелевом реакторе на основе теплопроводящих каталитически активных монолитов и в микроканальном каталитическом реакторе.

Проведены исследования реакций получения водорода при конверсии метана в водяном паре в неравновесном барьерном разряде при атмосферном давлении. При температурах, характерных для классической реакции в каталитических колоннах (~700 °С), обнаружен резкий рост скорости реакции конверсии в присутствии разряда. При этом затраты электроэнергии на поддержание разряда на порядок ниже полной тепловой мощности, вкладываемой в газ. Учитывая, что в данном подходе принципиально отсутствует эффект отравления катализатора соединениями серы, метод может иметь большие перспективы в технологиях получения водорода из природного газа.

Проведен цикл исследований процесса получения водорода при плазменной газификации углей в новом плазменном газификаторе, в котором электродами является поверхность расплавленного металла. Результаты экспериментов показали, что содержание водорода в синтез-газе при паровой газификации составляет от 50 до 55% в зависимости от содержания водорода в угле. С помощью численного моделирования проведены соответствующие расчеты реакций газификации, результаты которых хорошо совпали с экспериментом.

Схема процесса газификации бурого угля в плазменном газификаторе.

Степень конверсии метана в зависимости от температуры. Сплошная линия соответствует термодинамическому равновесию.

---

Предтеченский М.Р., Смаль А.Н., Накоряков В.Е., Бобренок О.Ф. Топливные элементы на расплавах карбонатов на основе электродов новой конструкции // Тр. Института перспективных исследований. Вып. 1. Новосибирск, 2003.
Накоряков В.Е., Гасенко В.Г. Математическая модель катодного узла топливного элемента с твердым электролитом // ЖПМТФ. 2005. Т. 46, № 5.
Накоряков В.Е., Гасенко В.Г. Влияние капиллярных сил в пористых электродах на вольт-амперную характеристику топливных элементов с полимерной мембраной // Теорет. основы хим. технологии. 2006. Т. 40, № 2.
Кузнецов В.В., Витовский О.В., Ситникова И.В. Экспериментальное исследование аэродинамики и теплопередачи в щелевом дисковом теплообменнике // Теплофизика и аэромеханика. 2005. Т. 12, № 1.
Predtechensky M.R., Bobrenok O.F., Gelfond N.V., Morozova N.B., Igumenov I.K. SOFC based on thin-film electrolyte // Proc. Solid Oxide Fuel Cell Congress IX. Quebec City, Canada, 15–19 May, 2005.
Tukhto O.M., Predtechensky M.R., Shestakov D.A. The catalytic effect of dielectric barrier discharge on methane conversion by steam // Proc. 15th Int. Symp. on Plasma Chemistry. Orleans, France, 9–13 July, 2001.

Топливные элементы – Здания высоких технологий – Инженерные системы

Топливные элементы

Марианна Бродач, Николай Шилкин

Один из наиболее эффективных и экологически чистых способов получения электрической энергии – топливные элементы. В настоящее время топливные элементы применяют в самых разных областях – как стационарные электростанции, автономные источники тепло- и электроснабжения зданий, двигатели транспортных средств, ведутся работы по использованию их в качестве источников питания ноутбуков и мобильных телефонов.

В середине XIX века английский ученый Уильям Гроув создал «газовую батарею», в которой в процессе электрохимической реакции водорода и кислорода происходило образование молекул воды, при этом выделялась тепловая и электрическая энергия. Это и был первый топливный элемент, практическое применение которого началось в 1960‑х годах в космической отрасли, где был необходим надежный, компактный и эффективный источник для энерго­снабжения космических аппаратов.

Принцип работы

С практической точки зрения топливный элемент напоминает обычную гальваническую батарею. В отличие от батареи для производства электрической энергии он использует топливо, подаваемое от внешнего источника.

Топливный элемент преобразует химическую энергию топлива в электрическую напрямую, без процесса горения. Прямое электрохимическое преобразование топлива очень эффективно и привлекательно с точки зрения экологии, поскольку в процессе работы выделяется минимальное количество загрязняющих веществ, а также отсутствуют сильные шумы и вибрации. Для производства электрической энергии используют чистый водород, природный газ, аммиак, метанол, бензин и другоеводородосодержащие сырье. Источником кислорода является обычный воздух.

Когда в качестве топлива применяют чистый водород, выделяются теплота, вода (или водяной пар) и электрическая энергия. Следовательно, такой процесс не влечет за собой загрязнения воздушной среды и не создает парникового эффекта.

Если же используют водородосодержащее сырье, например природный газ, побочным продуктом реакции будут и другие газы – оксиды углерода и азота. Тем не менее и в этом случае выбросы в атмосферу загрязняющих веществ при эксплуатации топливных элементов настолько низки, что в некоторых районах США для их использования не требуется специального разрешения от государственных органов, контролирующих качество воздушной среды.Процесс химического преобразования топлива с целью получения водорода называется реформингом, а соответствующее устройство – реформером.

^{Техническое помещение экологического центра военной базы Fort Bragg}

 

 _{Водопровод и газовая магистраль}

^{Размещение топливного элемента SU‑1}                                                 

Пример реализации

Использование топливных элементов – перспективное направление в развитии автономных источников энергии (например, для энергоснабжения частных жилых домов и небольших офисов посредством небольших установок мощностью 3–5 кВт). Для оценки эффективности таких решений был реализован демонстрационный проект экологического центра военной базы Fort Bragg. В ходе реализации данного проекта не было задачи по снижению эксплуатационных расходов. Изучалась лишь возможность практического использования нового способа получения электрической энергии непосредственно на месте ее потребления.

Центр, несмотря на свое общественное назначение, представляет собой небольшое здание, аналогичное малоэтажным жилым домам. Опыт его эксплуатации может быть учтен и при проектировании, например, коттеджей.

Недостаток проекта в том, что стоимость 1 кВт•ч произведенной электро­энергии превышает стоимость энергии, которая поставляется из энергосистемы штата. Достоинство же проекта в его экологичности, хотя результаты уменьшения вредных выбросов сложно оценить экономически.

Рядом с техническим помещением экологического центра был установлен топливный элемент SU‑1 производства компании Plug Power Corporation. Этот топливный элемент относится к типу PEM (с протонообменной мембраной), для функционирования которого необходимо некоторое количество воды. Его мощность составляет 5 кВт, рабочее напряжение 120/240 В, 60 Гц переменного тока. Топливный элемент установлен параллельно основной системе электроснабжения здания и работает при номинальной мощности 2,5 кВт. Он снабжен счетчиком электроэнергии и газовым счетчиком, что позволяет оценить его эффективность. Кроме этого, посредством обычной телефонной линии установлено модемное соединение с эксплуатирующей организа­цией, что позволяет оперативно получать информацию о различных нештатных и аварийных ситуациях, необходимости сервисного обслуживания и т. д.

Топливный элемент предназначен только для электроснабжения здания – тепловая энергия не используется.

 Выбор места размещения топливного элемента определялся удобством подключения всех необходимых коммуникаций (газ, вода и электрическая энергия). Топливный элемент был размещен на улице у стены здания, для чего пришлось срубить одно дерево. Для устройства основания высотой 30 см был вырыт грунт на глубину 15 см и засыпан гранитной крошкой.

 

Из технического помещения к топливному элементу подводится вода, необходимая для его функционирования, в этом же помещении находится и электрическое оборудование. Точка подключения к газовой магистрали располагается с другой стороны здания, там же установлен и газовый счетчик. Регулятор давления газа входит в состав топливного элемента. Длина электрического кабеля составляет примерно 8 м, водяных труб – также 8 м, газовой трубы – 15 м.

Топливный элемент не является единственным источником электроэнергии в здании, а комбинируются с внешними источниками. Энерго­снабжение данного здания может осуществляться от городской электросети в случае сбоев в работе топливного элемента или при превышении максимально допустимой нагрузки. Для автоматического отключения топливного элемента в схему включено защитное реле.

 

Топливный элемент комплектуется установкой мембранной очистки воды (обратного осмоса). Эта установка располагается в техническом помещении и предназначена для очистки технической воды, подаваемой к топливному элементу. Для предотвращения замерзания воды трубопровод снабжен подогревом.

Рассмотрим экономические показатели данного проекта. Среднегодовая производительность топливного элемента составляет 19 710 кВт•ч. Таким образом, стоимость 1 кВт•ч произведенной электроэнергии без учета затрат на обслуживание и амортизацию оборудования составляет 0,0766 долл. США за 1 кВт•ч.

Очевидно, что с учетом дополнительных затрат на амортизацию оборудования и обслуживание стоимость электроэнергии даже выше стоимости электрической энергии, поставляемой из городской электросети. В некоторой степени это связано с тем, что в данном проекте не используется тепловая энергия. Однако этот опыт может быть интересен для нашей страны, поскольку в ряде регионов стоит проблема дефицита и высокой стоимости электрической энергии и в то же время имеются запасы относительно дешевого природного газа. ●

Альтернативные источники энергии

Использование топливных элементов для энергоснабжения крупных судов становится ближе благодаря ABB

ABB подписала протокол о намерениях с компанией Hydrogène de France по совместному производству высокомощных систем топливных элементов для энергоснабжения морских судов.

Протокол о намерениях между ABB и компанией Hydrogène de France (HDF), специализирующейся на водородных технологиях, предусматривает тесное сотрудничество по сборке и производству энергоустановок на водородных топливных элементах для применения в судостроении.

На основе существующего сотрудничества, анонсированного 27 июня 2018 года, с компанией Ballard Power Systems, ведущим международным поставщиком топливных элементов с протонообменными мембранами, ABB и HDF намерены использовать технологические возможности для производства многомегаваттных энергоустановок для морских судов. Основа новой системы – энергоустановка мощностью в несколько мегаватт, совместно разработанная компаниями ABB и Ballard. Системы будут производиться на новом предприятии HDF в Бордо (Франция).

В ходе электрохимической реакции топливные элементы трансформируют химическую энергиюиз водорода в электричество. С использованием возобновляемых источников энергии для производства водорода весь процесс получения энергии может быть экологически чистым.

«Компания HDF очень рада сотрудничеству сABB по сборке и производству много мегаваттных систем топливных элементов для морской промышленности на основе технологии Ballard», – отметил Дэмиен Хавард (Damien Havard), генеральный директор HDF.

«С постоянным ростом спроса на решения, направленные на устойчивое и ответственное судоходство, мы уверены, что топливные элементы сыграют важную роль в содействии морской промышленности в достижении целей по снижению углеводородных выбросов», – сказал Юха Коскела (Juha Koskela), руководитель бизнес-направления «Морская промышленность» компании ABB. – Подписание протокола о намерениях с HDF приближает нас ктому, что сделать эту технологию доступной для энергоснабжения морских судов».

С учетом того, что судоходство производит около 2,5% мирового объема выбросов парниковых газов, на морскую промышленность усиливается давление, для того чтобы отрасль перешла на более устойчивые источники энергии. Международная морская организация – учреждение ООН, отвечающее за регулирование судоходства – поставило общемировую цель снизить объем ежегодных выбросов по крайней мере на 50% к 2050 году по сравнению суровнем 2008 года.

Говоря о сфере экологически чистых альтернативных технологий, ABB преуспела всовместном развитии систем водородных топливных элементов для судов. Такие топливные элементы широко признаны одним изсамых многообещающих решений, позволяющихснизить вредные выбросы. Уже сегодня этатехнология с нулевыми выбросами способна снабжать энергией судна, которые ходят накороткие расстояния, а также обеспечиватьпотребности кораблей большего размера в дополнительной энергии.

Портфель экоэффективных решений ABB, позволяющий развивать системы для умныхгородов, отраслей и транспорта, бороться сглобальным потеплением и сохранятьневозобнавляемые источники энергии, принес 57% общего дохода компании в 2019 году. Компания планирует достичь показателя в 60% к концу 2020 года.

Департамент корпоративных коммуникаций Phone: +7 (495) 777-2220 Email: [email protected]

Новый материал для топливных элементов позволяет создавать долгосрочные «энергетические ячейки»

Литиевые батареи — отличное решение для хранения энергии, генерируемой солнечными батареями или иными источниками «зеленого» электричества. Но они достаточно быстро разряжаются, так что это краткосрочное решение — накопить энергию «впрок» не получится. Кроме того, для хранения реально больших объемов энергии нужны очень массивные хранилища (одно такое построил Илон Маск в Австралии).

Специалисты ищут подходящее решение уже многие годы, но пока что ничего радикального создать не удалось. Правда, в последнее время становятся популярнее топливные элементы, которые вырабатывают энергию из, например, водорода. На днях стало известно о новом виде топливных ячеек, которые работают сразу в двух направлениях — они могут вырабатывать электричество из метана или водорода, или же потреблять энергию и производить метан или водород.

КПД ячейки довольно высокий: если потратить определенный объем энергии на выработку метана или водорода, а затем пустить все в обратном направлении, то получить можно 75% потраченного ранее электричества. В принципе, весьма неплохо.

Ограничения

Батареи, как уже говорилось выше, не слишком хороши для долгосрочных запасов электричества. Другие недостатки — медленная скорость подзарядки плюс дороговизна. Неплохим выходом могут служить проточные аккумуляторы, которые используются все шире.

Проточный (редокс) аккумулятор – это электрическое устройство хранения энергии, представляющее собой нечто среднее между обычной батареей и топливным элементом. Жидкий электролит, состоящий из раствора металлических солей, прокачивают через ядро, которое состоит из положительного и отрицательного электрода, разделенных мембраной. Возникающий между катодом и анодом ионный обмен приводит к выработке электричества.

Но проточные аккумуляторные не такие эффективные, как традиционные батареи, а электролит, который в них используется обычно токсичен или же вызывает коррозию (а иногда и то, и другое).

Альтернатива, позволяющая хранить энергию в течение долгого времени — превращать излишки электричества в топливо. Но здесь все не так просто, обычные схемы преобразования энергии в топливо достаточно энергозатратные, так что КПД системы никогда не будет высоким. Кроме того, катализаторы для проведения реакции обычно дорогие.

Способ сократить расходы — использовать обратимый (реверсивный) топливный элемент. В принципе, они не являются чем-то новым. При работе в прямом направлении топливные элементы берут водород или метан в качестве топлива и вырабатывают электричество. Работая в обратном направлении, они вырабатывают топливо, потребляя электричество.

Как раз реверсивные топливные элементы — идеальный вариант для долгосрочного хранения энергии, а также для получения метана или водорода там, где они нужны.

Почему же они еще не используются повсеместно? Потому, что в теории все выглядит отлично, но на практике возникают непреодолимые сложности. Во-первых, многие такие элементы нуждаются в высокой температуре для работы. Во-вторых, они производят смесь водорода и воды, а не чистый водород (в большинстве случаев). В-третьих, КПД цикла ну очень невелик. В-четвертых, катализатор в большинстве существующих элементов быстро разрушается.

Выход из положения

Его предложили исследователи из Колорадской горной школы. Они изучили возможности обратимых протонно-керамических электрохимических элементов. При выработке энергии они весьма эффективны, плюс они не нуждаются в очень уж высокой температуре — достаточно источников отработанного тепла от промышленных процессов или традиционного производства электроэнергии.

Ученые усовершенствовали технологию, предложив в качестве материала для электродов Ba/Ce/Zr/Y/Yb и Ba/Co/Zr/Y. Для их работы нужна температура в 500 градусов Цельсия, что не проблема, плюс в производство вовлекается около 97% энергии, которая была подведена к системе. При этом ячейки работают на воде или воде и углекислом газе. Вырабатывают они водород, в первом случае, или метан, во втором.

КПД системы составляет около 75%. Не так хорошо, как у батарей, но для большинства целей и этого вполне достаточно. При этом электроды не разрушаются. После 1200 часов испытаний оказалось, что материал практически не деградировал.

Правда, остается еще одна проблема — дороговизна исходных материалов, которые используются для создания электродов. Тот же иттербий стоит примерно $14 000 за килограмм, так что создание действительно значительных по размеру топливных элементов может оказаться весьма дорогим удовольствием.

Но, возможно, разработчики смогут решить и эту проблему — во всяком случае, работа в этом направлении уже ведется.

Новости / Служба новостей ТПУ

Ученые Томского политехнического университета разрабатывают твердооксидные топливные элементы. Батарея из нескольких таких элементов — «сердце» энергетических установок, вырабатывающих электроэнергию из углеводородного топлива или водорода. Для создания одного из ключевых элементов топливной ячейки — электролита — ученые ТПУ и Института сильноточной электроники СО РАН впервые в России предложили использовать метод магнетронного распыления. Благодаря этому методу им удалось получить очень тонкий слой электролита — не более 5 микрон. Это позволило снизить температуру, при которой происходит выработка электроэнергии, на 100 °С. А это напрямую влияет на срок службы топливных элементов: чем меньше температура, тем больше срок службы элементов.

Твердооксидные топливные элементы — это устройства для превращения энергии топлива в электрическую энергию и частично в тепловую без его сжигания. Они могут работать с углеводородным топливом, например, метаном и бутаном, а также с водородом. Топливный элемент представляет собой пластину из трех слоев: катода, анода и электролита между ними. В энергетической установке на них с разных сторон подается водород и воздух. Ионы кислорода и молекулы водорода встречаются, и между ними происходит химическая реакция, в результате которой генерируется тепло и электроэнергия. Побочный продукт реакций — чистая вода.

«У твердооксидных топливных элементов есть два серьезных преимущества. Во-первых, их электрический коэффициент полезного действия достигает 60 %, в то время как у тепловых, газотурбинных или атомных электростанций КПД на уровне 40 %. Разница существенная. Во-вторых, они экологичные.

Именно поэтому на них сегодня обращают  внимание во всем мире. Однако до сих пор такие элементы широко не распространены. Ученые во всем мире ищут способы, как получать еще более эффективные, надежные и дешевые топливные элементы, чтобы приблизить их внедрение. В Томске давно развивается направление нанесения тонкопленочных покрытий методом магнетронного распыления, поэтому мы решили попробовать наносить электролит именно этим методом. И получили хороший результат: 5 микрон — это один из лучших на сегодня результатов среди других методов нанесения электролитов», — говорит доцент Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга ТПУ Андрей Соловьев.

Электролит в топливном элементе играет роль барьера между молекулами водорода и кислорода. Если смешать их напрямую, может произойти взрыв. Слой электролита пропускает только нужные для безопасной реакции ионы кислорода. Это тонкая пленка из диоксида циркония, стабилизированного иттрием, и оксида церия, допированного гадолинием. Наносят электролит на керамический анод.

«Суть метода магнетронного распыления заключается в выбивании (распылении) атомов вещества из поверхностных слоев мишени ионами рабочего газа, обычно аргона, и последующем их осаждении на подложке», — говорит инженер Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Егор Смолянский.

В Томском политехе для нанесения таких покрытий создана собственная вакуумная установка магнетронного распыления.

«Обычно твердооксидные топливные элементы работают в среднем при температуре 850 °С. Наши — при 750 °С. Это за счет тонкого электролита. Снижение рабочей температуры влияет на срок службы батареи топливных элементов, так как при меньшей температуре снижается скорость деградация материалов. Также тонкий электролит позволяет повысить плотность мощности. Это значит, что при том же размере топливного элемента можно получать больше энергии. Чтобы выяснить, насколько можно увеличить срок службы элементов, необходимо провести долгосрочные ресурсные испытания», — отмечает Егор Смолянский.

Справка:

Томский политехнический университет выступил инициатором создания консорциума «Технологическая водородная долина». Его участники будут вести совместные исследования и разрабатывать технологии для получения водорода, его транспортировки, безопасного хранения и использования в энергетике.

В консорциум вошли Институт катализа СО РАН, Институт проблем химической физики РАН, Институт нефтехимического синтеза РАН, Самарский государственный технический университет и Сахалинский государственный университет.

Никола теряет ключевой исполнительный директор по разработке топливных элементов

Nikola Corp., проблемный стартап грузовых автомобилей, работающих на водороде и аккумуляторных батареях, потерял ключевого члена своей исполнительной команды с уходом бывшего руководителя программы разработки топливных элементов.

Компания заявила, что Джесси Шнайдер, исполнительный вице-президент по технологиям, водороду и топливным элементам, покинул компанию 1 апреля.Он руководил ее инженерными группами, работающими над системами топливных элементов, планируемой сетью водородных заправочных станций и технологиями хранения.

«Джесси Шнайдер недавно покинул компанию Nikola в хороших отношениях, мы понимаем, что нам нужно использовать возможности для бизнеса в водородной отрасли», – сообщил по электронной почте Марк Рассел, генеральный директор компании Nikola. «Вклад Джесси за последние три года включал помощь Николе в создании топливных элементов и водородных команд мирового класса».

Никола упал аж на 5.1% и упал на 4,5% до 12,63 доллара в 13:08. в Нью-Йорке. Акции упали более чем на 80% от своего пика после выхода на биржу в результате обратного слияния в июне с компанией, не имеющей права на чек. Он сильно пострадал от обвинений продавца в короткие позиции в сентябре о том, что он вводит инвесторов в заблуждение. Позже Никола признал, что некоторые из его утверждений были неточными.

Транспортные средства, работающие на водороде, и поддерживающая их сеть заправки топливом лежат в основе бизнес-модели компании из Феникса, штат Аризона, после того, как она отказалась от запланированного проекта пикапа с General Motors Co. и разработка силовых спортивных автомобилей.

Никола заявила, что не планирует назначать нового исполнительного вице-президента на должность Шнайдера. Представитель сообщил, что эта должность прекращается по мере того, как компания переходит от разработки к развертыванию.

Планы заправочной сети

Первый грузовик Николы, работающий на водороде, должен начать производство в 2023 году на строящемся заводе в Аризоне. Компания также работает над сетью заправочных станций водородом с целью построить несколько сотен точек в течение следующего десятилетия.Ожидается, что монтаж первого из них начнется в этом квартале.

Nikola – одна из нескольких компаний, которые вместе с Toyota Motor Corp и Hyundai Motor Co. занимаются разработкой топливных элементов для коммерческих автомобилей. Она также работает над аккумуляторно-электрическим полуприцепом совместно с подразделением Iveco компании CNH Industrial NV. должен быть построен в Ульме, Германия, в конце этого года. Никола также имеет соглашения с GM и Robert Bosch GmbH об использовании их технологии топливных элементов в своих грузовиках.

Больше из

Гипердвигатель

При приеме на работу в апреле 2018 года Никола описал Шнайдера как «ветеран автомобильной промышленности» с 20-летним опытом работы в области топливных элементов и электрификации в нескольких регионах.Ранее он работал в BMW AG и бывшей DaimlerChrysler, американское подразделение которой теперь является частью Stellantis NV, согласно его профилю в LinkedIn.

«Для меня было честью возглавить группы разработки водородных и топливных элементов для Nikola Two и прототипов Tre Fuel Cell, которые скоро будут выпущены вместе с Iveco и Bosch», – сказал Шнайдер в заявлении по электронной почте. «Я ушел из Николы с целью открыть новую компанию в Калифорнии».

В его профиле на LinkedIn он теперь указан в качестве главного исполнительного директора ZEV Station, стартапа, который работает над электрическими зарядными станциями с использованием возобновляемых источников энергии и водородными заправочными станциями.

(Обновления с заявлением генерального директора в третьем абзаце)

Прежде чем оказаться здесь, он находится на терминале Bloomberg.

УЧИТЬ БОЛЬШЕ

General Motors выходит за рамки применения в легковых автомобилях на водородных топливных элементах

Эксклюзив: General Motors выходит за рамки применения в легковых автомобилях на водородных топливных элементах

General Motors (GM) не ограничивается легковыми автомобилями на водородных топливных элементах и ​​занимается коммерческими и новыми приложениями, заявил h3 View руководитель топливных элементов американского автопроизводителя.

Пожалуй, один из крупнейших мировых производителей автомобилей, GM в настоящее время не имеет на рынке легковых автомобилей на водородных топливных элементах. Но Чарли Фриз (на фото выше ), исполнительный директор подразделения топливных элементов GM, сказал, что в разработке есть планы по другим приложениям, в которых топливные элементы приносят большую пользу.

«Я думаю, что здорово, что мы пытаемся решать проблемы клиентов, имея при этом устойчивое экономическое обоснование», – сказал Фриз h3 View.

«Существуют проблемы, которые повлияли на множество различных попыток вывести водород и топливные элементы на рынок. И это очень трудный путь, если вы, по сути, не создаете устойчивую бизнес-модель, основанную на технологиях ».

Он продолжил: «Трудно быстро масштабировать и расширять эту инфраструктуру и портфель продуктов, поэтому, сосредоточив внимание на более крупных приложениях, требующих большого времени безотказной работы, перевозке тяжелых грузов и быстрой заправке, таких как грузовики класса 8, мы можем продолжать управлять Объемы увеличиваются, при этом снижается стоимость водорода, что делает его более доступным даже для небольших приложений.Мы также выступаем за водород, генерируемый в месте использования, помогая создать инфраструктуру вместе с двигательной установкой ».

«GM ищет экологически чистые энергетические решения для различных сегментов транспортных средств, и водород имеет наибольший смысл, начиная с больших коммерческих автомобилей. Мы ищем устойчивую экосистему водородных топливных элементов для наземных, морских и воздушных применений ».

Узнайте больше от General Motors в предстоящем апрельском журнале h3 View, в котором Чарли Фриз делится богатой историей компании в области водородных топливных элементов, подчеркивая, что будущий потенциал технологии распространяется не только на наземные, морские и воздушные приложения, но и на стационарную энергетику и хранение энергии.

Я выпью ваш молочный коктейль

Заинтересованные стороны, заинтересованные в природном газе, начинают объединяться вокруг идеи о том, что спрос на так называемый «голубой» водород будет поддерживать движение долларовых купюр на долгие годы. Ну не так быстро. В новом отчете BloombergNEF говорится, что название синего водорода – это так много пыли на ветру, теперь, когда технология зеленого водорода быстро набирает обороты на мировом рынке.

Что это за синий водород, о котором вы говорите?

Для тех из вас, кто не знаком с этой темой, водород является самым распространенным элементом во Вселенной, и он также подходит для всех видов применения в современном обществе, от ракетного топлива и топливных элементов с нулевым выбросом до удобрений, пищевой промышленности, потребительских товаров, и медицина.

Однако водород липкий. Он не существует сам по себе в естественном порядке вещей. Его нужно добывать из чего-то другого, и сейчас почти все это что-то еще – это природный газ.

Энергетический сектор постепенно отказывается от природного газа, а также угля, поэтому теперь заинтересованные стороны, заинтересованные в природном газе, стремятся захватить долю пирога водородных топливных элементов, чтобы остаться на плаву. Легковые автомобили на топливных элементах медленно завоевывают популярность, но есть много возможностей для роста в области грузовиков на топливных элементах, лодок, самолетов и локомотивов, а также стационарных топливных элементов для производства электроэнергии с нулевым уровнем выбросов.

Конечно, по мере того, как глобальная экономика декарбонизируется, никто не хочет подключать свою повозку к природному газу, и вот тут-то и вступает в дело «синий» водород.

Синий в голубом водороде – маркетинговый трюк. Голубой водород – это то же самое, что и обычный старый обычный водород, полученный из природного газа (или угля в некоторых частях мира), только с присоединенной системой улавливания углерода.

Не сказано, что добыча и транспортировка природного газа являются причиной значительных выбросов парниковых газов, а также значительного местного воздействия на качество воздуха и водных ресурсов.То же самое и с углем.

Зеленый водород будет кататься по синему водороду

Каким бы неубедительным ни казался «голубой» пиар-прием, это чуть ли не единственное, за что могут цепляться заинтересованные стороны, заинтересованные в природном газе и угле, сейчас, когда в поле зрения появляется конкурентоспособный по цене зеленый водород.

Зеленый водород – это водород из возобновляемых источников. Биогаз и биомасса в ходу, но сейчас большие деньги идут на электролиз, то есть на подачу электричества в воду. С помощью катализатора выделяется газообразный водород.Добавьте возобновляемую энергию в качестве источника электричества и вашего дядю Боба, говоря о рациональном использовании.

Если вам интересно, почему никто никогда не думал об этом раньше, это хороший вопрос. Идея производства водорода для массового рынка имела мало смысла в те времена, когда ветер и солнце были относительно дорогими.

Сейчас возобновляемые источники энергии дешевы как грех, а высокие темпы исследований и разработок снизили стоимость электролиза. Помимо транспортного сектора, производство стали и другие отрасли ищут экологически чистый водородный путь выхода из колеи с ископаемым топливом.

На этой фотографии представлена ​​исследовательская компания по энергетике BloombergNEF . Новый отчет о рынке водорода BNEF предполагает, что экологичный водород будет конкурировать с обычным водородом в долгосрочной перспективе, что в конечном итоге является хорошей новостью для поклонников зеленого водорода. Тем не менее, краткосрочная перспектива должна дать любителям голубого водорода повод для беспокойства.

Обратите внимание на эту мысль из исполнительного резюме:

« К 2030 году будет мало экономического смысла строить предприятия по производству« голубого »водорода в большинстве стран, если только нехватка места не станет проблемой для возобновляемых источников энергии.У компаний, которые в настоящее время делают ставку на производство водорода из ископаемого топлива с помощью CCS, будет самое большее десять лет, прежде чем они почувствуют себя в затруднительном положении. В конце концов, эти активы будут подорваны, как это происходит сегодня с углем в энергетическом секторе ».

Ой!

Зеленый водород превосходит простой старый водород, в конце концов

BNEF отправил электронное письмо с предварительным просмотром нового отчета в почтовый ящик CleanTechnica в начале этой недели.

«Мы обнаружили, что« зеленый »водород из возобновляемых источников энергии должен стать дешевле природного газа (на основе энергетического эквивалента) к 2050 году на 15 из 28 смоделированных нами рынков, при условии продолжения расширения масштабов.На эти страны в 2019 году приходилось треть мирового ВВП », – говорится в сообщении.

«Затраты на производство« зеленого »водорода из возобновляемых источников энергии должны упасть до 85% с сегодняшнего дня до 2050 года, что приведет к затратам ниже 1 доллара США за кг (7,4 доллара США за миллион БТЕ) к 2050 году на большинстве смоделированных рынков», – добавил BNEF .

В частности, BNEF указал на снижение стоимости солнечной энергии как на главную движущую силу тенденции, написав, что «теперь мы думаем, что фотоэлектрическая электроэнергия будет на 40% дешевле в 2050 году, чем мы думали всего два года назад. более автоматическое производство, меньшее потребление кремния и серебра, более высокая фотоэлектрическая эффективность солнечных элементов и большая производительность при использовании двусторонних панелей. ”

Ускорение развития производства экологически чистого водорода

Не столь скрытый посыл, стоящий за отчетом BNEF , заключается в том, что государственная политика может ускорить сроки, когда зеленый водород превзойдет водород из ископаемых источников на мировом рынке.

Мартин Тенглер, ведущий аналитик по водороду в BNEF, открыто дразнил это сообщение.

«Такие низкие затраты на возобновляемый водород могут полностью изменить энергетическую карту. Он показывает, что в будущем по крайней мере 33% мировой экономики можно было бы получать за счет чистой энергии не на цент дороже, чем она платит за ископаемое топливо.Но для достижения этой технологии потребуется постоянная государственная поддержка – сейчас мы находимся на верхней части кривой затрат, и необходимы инвестиции, поддерживаемые политикой, чтобы добраться до нижней части », – написал Тенглер .

Я не говорю!

ЕС, например, уже готовится к зеленой экономике h3 блестящего зеленого будущего. Здесь, в США, Министерство энергетики использует зеленый водород, как белый на рисе. Заинтересованные стороны, заинтересованные в экологически чистом водороде, объединяются вокруг региональных планов, при этом Калифорния, Средний Запад и даже Техас превращаются в зеленые горячие точки h3.

Министерство энергетики США также могло бы серьезно повлиять на то, что стоимость солнечной энергии снижает стоимость зеленого водорода. Министерство энергетики с самого начала с момента администрации Обамы продвигало низкозатратные технологии перовскитных солнечных элементов, и теперь, когда администрация Байдена, не наносящая вреда окружающей среде, уже начала работать, ему не терпится.

Между тем дела в частном секторе идут полным ходом. Все гудят о запуске чего-то под названием FiveT Hydrogen Fund, за которым стоит энергетическая компания Baker Hughes, фирма по кирогенезу Chart Industries и компания Plug Power, специализирующаяся на топливных элементах, но в пресс-релизе говорится только о «чистом» водороде, а Baker Hughes – это известна своими услугами по ископаемым источникам энергии, и недавно компания удвоила свои интересы в области улавливания углерода. По-видимому, появятся дополнительные подробности, которые, мы надеемся, прояснят, является ли FiveT зеленым водородным фондом.

С другой стороны, коэффициент мощности Plug Power может означать, что Baker Hughes делает большую ставку на зеленый, потому что Plug Power в последнее время переживает небольшую «зеленую водородную слезу». В феврале компания объявила о планах по строительству зеленого завода h3 стоимостью 290 миллионов долларов в Латэме, штат Нью-Йорк, который они выставляют как крупнейший в Северной Америке.

У

Plug Power также есть экологичный объект h3 в Теннесси, а в прошлом месяце он объединился с Brookfield Renewable Partners, чтобы построить один в Пенсильвании, который будет работать на электроэнергии от гидроэлектростанции в Брукфилде.

Plug Power впервые пересек радар CleanTechnica в качестве специалиста по вилочным погрузчикам на топливных элементах примерно в 2010 году, когда Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики оценивала стоимость эксплуатации вилочных погрузчиков на водородных топливных элементах.

С тех пор у

Plug Power были свои взлеты и падения, но только прошлой осенью компания сформулировала видение привязки своей звезды к зеленой водородной тенденции, охватывающей все виды транспорта, так что следите за новыми новостями в этом году.

Следуйте за мной в Twitter @TinaMCasey.

Изображение (снимок экрана): любезно предоставлено Plug Power.

---

Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или представителем CleanTechnica – или покровителем Patreon. У вас есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.

---

Новый подкаст: круизы обсуждают технологии автономного вождения, правила и дизайн автомобилей

Новый подкаст: Политика и региональные тенденции в области добычи полезных ископаемых с использованием аккумуляторных батарей

Рынок топливных элементов

наблюдает за феноменальным ростом при здоровом CAGR 14.5%

Ключевые компании, представленные на рынке технологий топливных элементов: Fuel Cell Energy (США), Hydrogenics (Канада), Plug Pow`er (США), Ballard Power Systems (Канада), Panasonic Corporation (Япония), Toshiba Corporation (Япония), Doosan Corporation (Южная Корея), Kyocera (Япония), Plug Power (США), AFC energy (Великобритания) и другие.

Пуна, 7 апреля 2021 г. (ГЛОБАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ) – Ожидается, что глобальный рынок топливных элементов будет расти со звездным среднегодовым темпом роста 14,5% в течение прогнозируемого периода (2020-2027 гг.), Показывает текущее будущее исследования рынка ( MRFR) отчет.Энергия, вырабатываемая устройством после преобразования в электрическую из химической из-за химической реакции ионов водорода, положительно заряженных окислителем, называется топливным элементом. Эти элементы нуждаются в постоянной подаче воздуха или топлива для поддержания реакции.

Расширение возможностей, которые увеличивают рынок технологий топливных элементов

Согласно отчету MRFR, существует множество факторов, которые способствуют увеличению доли рынка технологий топливных элементов. Некоторые из них включают повышенный спрос на надежную альтернативную энергию, растущую озабоченность растущими проблемами экологии, которые вызывают потребность в альтернативных источниках производства энергии, растущее население, рост индустриализации и урбанизации, появление электромобилей, растущая потребность в производстве чистой энергии в развитые регионы, растущее использование автомобилей на топливных элементах, увеличение генерирующих мощностей и стремительный рост электроэнергетики.Дополнительные факторы, способствующие росту рынка, включают растущую потребность в нетрадиционных источниках энергии, рост частно-государственного партнерства, снижение воздействия на окружающую среду, увеличение масштабов применения топливных элементов в транспортном секторе, таком как автобусы и автомобили, растущий спрос на портативные устройства, строгие правительственные постановления, направленные на сокращение растущий уровень загрязнения, повышение эффективности топливных элементов, рост объемов сырой нефти и растущие потребности электронных компаний, жилищных застройщиков, поставщиков электроэнергии и автомобилей.

История продолжается

Получить бесплатный образец брошюры в формате PDF

https://www.marketresearchfuture.com/sample_request/798

Напротив, высокая стоимость катализатора в сочетании с отсутствием инфраструктуры топливных элементов может ограничить рост мирового рынка технологий топливных элементов в прогнозируемом периоде.

Анализ COVID-19

Вспышка COVID-19 оказала негативное влияние на мировой рынок технологий топливных элементов из-за нехватки финансов для исследований и разработок, задержек в реализации проектов и сбоев в цепочке поставок.Вспышка повлияла на текущий спрос на водород со стороны химического сектора, производства стали и нефтепереработки.

Сегментация рынка

Отчет MRFR проливает свет на всеобъемлющий анализ рынка технологий топливных элементов, основанный на применении и типе.

По типу мировой рынок технологий топливных элементов делится на PAFC, DMFC, SOFC, MCFC, PEMFC и другие. Из них сегмент PEMFC будет лидировать на рынке в течение прогнозируемого периода по развитию технологий.

По своему применению рынок технологий топливных элементов подразделяется на транспортные, портативные и стационарные. Из них транспорт будет доминировать на рынке в течение прогнозируемого периода.

Просмотрите отчет об углубленных исследованиях рынка (111 страниц) по технологии топливных элементов

https://www.marketresearchfuture.com/reports/fuel-cell-technology-market-798

Региональный вынос

APAC останется в авангарде рынка технологий топливных элементов

Географически рынок технологий топливных элементов разделен на Европу, Азиатско-Тихоокеанский регион (APAC), Северную Америку, Ближний Восток и Африку (MEA) и Южную Америку.Из них регион Азиатско-Тихоокеанского региона останется на переднем крае в течение прогнозируемого периода. Растущий спрос на комбинированные теплоэнергетические системы в Японии, рост использования транспортных средств на топливных элементах, рост производства электроэнергии из более чистых источников энергии, благоприятная государственная политика в Южной Корее, Японии и Китае, которая стимулирует использование чистой энергии, и широкое распространение использование топливных элементов с PEMFC способствует росту рынка технологий топливных элементов в этом регионе. Кроме того, растет спрос в Китае, поскольку правительство все больше внимания уделяет способам использования экологически чистых энергетических технологий для перехода к низкоуглеродной экономике, промышленность водородных топливных элементов набирает обороты благодаря благоприятным субсидиям правительства провинции и страны и программам стимулирования со стороны местных властей. стимулирование использования водородных автомобилей для ограничения загрязнения окружающей среды, большое количество единичных отгрузок, благоприятная государственная политика в Южной Корее, Японии и Китае, которая продвигает использование чистой энергии, а также растущая потребность в комбинированных системах тепла и электроэнергии также способствуют росту рынка.

В Северной Америке будет многообещающий рост рынка технологий топливных элементов

По прогнозам, глобальный рынок технологий топливных элементов в Северной Америке будет иметь многообещающий рост в течение прогнозируемого периода. Широкое использование технологий топливных элементов, технический прогресс, продвижение и признание электромобилей, федеральные правительства, предлагающие средства компаниям и организациям топливных элементов в Канаде, инвестиции в инновации в области чистых технологий для поддержки проектов в области экологически чистой энергии на этапе до коммерциализации финансирование инициатив правительства Канады и США, которые стимулировали разработку и внедрение технологии топливных элементов, способствует росту рынка технологий топливных элементов в регионе.

В Европе ожидается значительный рост рынка технологий топливных элементов

Согласно прогнозам, в Европе глобальный рынок технологий топливных элементов будет значительно расти в течение прогнозируемого периода. Смещение акцента на государственно-частное партнерство для достижения цели перехода к низкоуглеродной экономике и поддержание более высоких конкурентных преимуществ, сосредоточение внимания на улучшении инфраструктуры, снижении стоимости топливных элементов и присутствие нескольких крупных и малых компаний в Германии добавляет: к росту рынка технологий топливных элементов в регионе.

В MEA и Южной Америке прогнозируется устойчивый рост мирового рынка технологий топливных элементов в течение прогнозируемого периода.

Поделитесь своими запросами

https://www.marketresearchfuture.com/enquiry/798

Ключевые игроки

Список известных игроков, представленных в отчете о мировом рынке топливных элементов.

• Технология топливных элементов Ned stack

• Топливный элемент TOPSOE

• SFC Energy AG

• Genport SRL

• Ceres power Holdings PLC

Мировой рынок технологий топливных элементов фрагментирован и конкурентен из-за присутствия различных международных и отечественных игроков отрасли. Они охватили несколько стратегий, чтобы оставаться впереди, а также удовлетворять растущие потребности клиентов, такие как сотрудничество, контракты, партнерство и другие. Кроме того, они также вкладывают огромные средства в исследования и разработки, чтобы укрепить свои портфели, а также закрепиться на рынке.

Отраслевые новости

• Март 2021 г. – Insitu, дочерняя компания компании Boeing, недавно сообщила последние подробности о своих последних усилиях по продвижению двигателей на водородных топливных элементах для БПЛА (беспилотных летательных аппаратов).

• Март 2021 г. – FEV, мировой лидер в разработке силовых агрегатов и транспортных средств, заключила соглашение с Green Corp Konnection, французской фирмой, экосистемой промышленных компаний, опережающей энергетическую революцию в области поставок экологически чистой энергии и мобильности для поддержка разработки системы топливных элементов в гоночном автомобиле GCK Motorsport «e-Blast h3» для ралли «Дакар».
  
  

Узнайте больше об исследованиях Energy and Power Industry, By Market Research Future

Просмотрите соответствующие отчеты:

Global Diesel Genset Market Research Report (Информация по вероятности Стационарный и переносной), номинальная мощность (до 100 кВА, 100 кВА-350 кВА, 350 кВА-1000 кВА и выше 1000 кВА), применение (режим ожидания, снижение пиковой нагрузки и непрерывное), конечное использование (промышленное, коммерческое и жилое) – Прогноз до 2027 г.

Глобальный Рынок систем мониторинга электроэнергии Отчет об исследованиях Информация: по компонентам (оборудование, программное обеспечение и услуги), конечному использованию (коммунальные услуги и возобновляемые источники энергии, центр обработки данных, общественная инфраструктура, производство и перерабатывающая промышленность и др.) , Регион (Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток и Африка, Северная Америка и Южная Америка) – прогноз до 2027 г.

Глобальный Рынок систем автоматизации распределительных фидеров Отчет об исследованиях Информация: по продуктам (оборудование, программное обеспечение и услуги), приложениям (жилые, коммерческие и промышленные) и регионам (Северная Америка, Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток и Африка и Южная Америка) – прогноз до 2027 года

Мировой рынок электроэнергии и газа Отчет об исследовании : информация по технологиям (электролиз {щелочной электролиз, электролиз полимерного электролита и электролиз твердого оксида} и метанирование {каталитическое метанирование и биологическое метанирование}), мощность (менее 100 кВт, 100 кВт– 1000 кВт и более 1000 кВт), конечный пользователь (коммерческий, коммунальный и промышленный) и регион (Северная Америка, Европа и Азиатско-Тихоокеанский регион) – прогноз до 2027 г.

Глобальный рынок систем возбуждения Информация об исследовательском отчете: по типу (DC Система возбуждения, система возбуждения переменного тока (система возбуждения с вращающимся тиристором и бесщеточная система возбуждения) и система статического возбуждения), тип контроллера (аналоговый и цифровой), применение (синхронизация ronous Motors и синхронных генераторов) и региона (Северная Америка, Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток и Африка и Южная Америка) – Прогноз до 2027 г.

Глобальный Рынок преобразователей тока Отчет об исследовании Информация: по технологиям (замкнутый цикл и открытый цикл ), Применение (преобразователь и инвертор, привод двигателя, управление батареями, SMPS и ИБП и другие), конечное использование (промышленность, транспорт, возобновляемые источники энергии, автомобилестроение и другие) и регион (Европа, Ближний Восток и Африка, Азиатско-Тихоокеанский регион, Северная Америка и Южная Америка) – Прогноз до 2027 г.

Глобальный Рынок вакуумных прерывателей Отчет об исследовании: информация по номинальному напряжению (0–15 кВ, 15–30 кВ и выше 30 кВ), структуре контактов (плоский контакт, спиральный контакт и Осевой магнитный / полевой контакт), применение (автоматический выключатель, выключатель нагрузки, устройство повторного включения, контактор, переключатели ответвлений и другие), промышленность конечного использования (коммунальные услуги, нефть и газ, горнодобывающий сектор, транспортный сектор и другие) и регион (Северная Америка Калифорния, Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток, Африка и Южная Америка) – Прогноз до 2027 г.

Глобальный Рынок распределительной автоматизации Отчет об исследовании: Информация по компонентам (полевые устройства, программное обеспечение и услуги, а также коммуникационные технологии), типу полезности ( Проводные и беспроводные технологии) и регион (Северная Америка, Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток, Африка и Южная Америка) – прогноз до 2027 г.

Глобальный Рынок симуляторов энергосистемы Отчет об исследовании: информация по модулям (поток нагрузки, гармоники , Короткое замыкание, селективность координации устройства, дуговая вспышка и другие), компонент (оборудование, программное обеспечение и услуги), конечный пользователь (энергетика, промышленность и другие) и регион (Северная Америка, Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток и Африка и Южная Америка) – Прогноз до 2027 г.

Глобальный рынок управления реклоузером Информация об исследовательском отчете: по типу (электрическое управление и гидравлическое управление), фаза (трехфазная, однофазная и трехфазная. однофазный), номинальное напряжение (до 15 кВ, 16-27 кВ, 28-38 кВ) и регион (Северная Америка, Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток и Африка и Южная Америка) – Прогноз до 2027 г.

О Market Research Future:

Market Research Future (MRFR) – компания, занимающаяся исследованиями глобального рынка, которая гордится своими услугами, предлагая полный и точный анализ различных рынков и потребителей во всем мире.Market Research Future ставит перед собой особую цель – предоставлять клиентам исследования оптимального качества и детальные исследования. Наши маркетинговые исследования по продуктам, услугам, технологиям, приложениям, конечным пользователям и участникам рынка для глобальных, региональных и национальных сегментов рынка, позволяют нашим клиентам видеть больше, знать больше и делать больше, что помогает найти ответы на ваши самые важные вопросы. вопросов.

Следуйте за нами: LinkedIn | Twitter

 КОНТАКТ: Контактное лицо: Market Research Future Телефон: +1628 258 0071 (США) +44 2035 002 764 (Великобритания) Электронная почта: sales @ marketresearchfuture.com Веб-сайт: https://www.marketresearchfuture.com 

Stellantis представляет фургон со сменным водородным топливным элементом

Stellantis – автомобильная группа, созданная на основе объединения PSA Group и Fiat Chrysler Automobiles (FCA) – анонсировала сегодня совершенно новую архитектуру системы водородных топливных элементов средней мощности.

Компания уже работает в сегменте аккумуляторных электрических и подключаемых гибридов, но, согласно последнему пресс-релизу, она хотела бы добиться вождения с нулевым уровнем выбросов, дальнего действия, короткого времени дозаправки и без компромиссов в отношении полезной нагрузки за счет использования водородных топливных элементов.Конечно, все это доступно по разумной цене. Но возможно ли это вообще?

Stellantis: система водородных топливных элементов средней мощности

Вместе со своими партнерами – Faurecia и Symbio – Stellantis решила использовать решение средней мощности, которое представляет собой батарею водородных топливных элементов 45 кВт с 4,4 кг водородный бак (700 бар, под полом) в сочетании с относительно небольшой батареей 10,5 кВтч (буфер).

Топливные элементы будут использоваться для обеспечения относительно стабильной выходной мощности, в то время как батарея будет выполнять задачу ускорения / замедления (рекуперативного торможения) с возможностью подзарядки от сети (возможность подключения к сети).

Другими решениями являются еще меньшие по размеру, FCV-расширители диапазона или FCV полной мощности, но они не включены в данный момент:

Первым шагом к созданию FCV средней мощности станут легкие коммерческие автомобили (LCV). Это довольно интересно, потому что у PSA очень сильный модельный ряд полностью электрических легких коммерческих автомобилей.

«По мере того, как мы смотрим в будущее, водородные топливные элементы – особенно для легких коммерческих автомобилей – демонстрируют большие перспективы в качестве следующего уровня технологии двигателей с нулевым уровнем выбросов, поскольку они будут соответствовать ожиданиям клиентов в сочетании с буксировкой и грузоподъемностью.«

Предварительные спецификации говорят, что FCV Stellantis смогут достичь дальности более 400 км (250 миль) WLTP и заправить водородом примерно за 3 минуты.

Грузовой объем и грузоподъемность будут такими же, как у версии с двигателем внутреннего сгорания. И, наконец, автомобиль будет иметь 100% -ный нулевой выброс вредных веществ.

Аккумулятор 10,5 кВтч с выходной мощностью 90 кВт и возможной мощностью зарядки 11 кВт (для ночной зарядки) будет дополнительным преимуществом (его роль в основном вспомогательная – поскольку топливным элементам не хватает гибкости по мощности – так как диапазон заряда батареи будет очень маленьким. ).

Электродвигатель (100 кВт и 260 Нм) будет использоваться совместно с аккумуляторно-электрическими моделями.

Что ж, мы не сомневаемся, что система водородных топливных элементов средней мощности (с увеличенной батареей) имеет некоторые преимущества по сравнению с системами водородных топливных элементов полной мощности, однако … не звучит новаторски.

Доступные в настоящее время фургоны среднего размера PSA уже можно заказать с одной из двух аккумуляторных версий (50 и 75 кВтч) с дальностью действия WLTP до 330 км (205 миль), а плотность энергии аккумулятора может быть улучшена. .Эти автомобили также могут заряжаться постоянным током (на 80% SOC) за 30 или 45 минут, в зависимости от версии аккумулятора. Вы можете добавить недостающие 70-100 км (разница с FCV) в течение 10 минут при загрузке / разгрузке автомобиля с помощью зарядной станции трехфазного переменного тока в магазине.

BEV могут запускаться каждый день полностью заряженными, в то время как у FCV нет инфраструктуры, чтобы даже получить выгоду от более высокого диапазона.

Другими словами, в отрасли ничего не изменилось и последний вопрос – это стоимость.Будет ли FCV по крайней мере аналогична цене версии с батареей на 75 кВтч? Наша догадка – нет.

Компания

Stellantis заявила, что начнет производство легких коммерческих автомобилей на водороде к концу 2021 года, но расположение Opel Special Vehicle (OSV) в Германии предполагает, что это будет только экспериментальный масштаб.

топливных элементов | Водородные и топливные элементы

Исследование топливных элементов

NREL направлено на снижение стоимости и повышение производительности и долговечности. технологий топливных элементов.

Что такое топливный элемент?

Одиночный топливный элемент состоит из электролита, зажатого между двумя электродами. Биполярный пластины по обе стороны от ячейки помогают распределять газы и служат токоприемниками.

В зависимости от области применения батарея топливных элементов может содержать от нескольких до сотен отдельных топливные элементы, уложенные вместе.Эта «масштабируемость» делает топливные элементы идеальными для широкого круга потребителей. различные приложения, такие как стационарные электростанции, портативные устройства и транспорт.

Исследования проводятся на различных типах топливных элементов – мембрана с полимерным электролитом. (PEMFC), щелочная мембрана (AMFC) и топливные элементы с прямым метанолом (DMFC), которые обычно различаются по используемому топливу.

Катализаторы

Работа

NREL в этой области включает разработку и оптимизацию современных электрокатализаторов. и новые методы синтеза. Связанные проекты сосредоточены на катализаторах с увеличенной поверхностью с уменьшенным содержанием драгоценных металлов и улучшенными характеристиками, долговечностью и активностью по сравнению со стандартными каталитическими материалами. Исследователи исследуют топливные элементы и катализаторы электролизеров в кислых и щелочных условиях, с целью «экономная» платина, иридий и их сплавы (в кислотных системах) и серебро, кобальт, никель и их оксиды / сплавы (в щелочных системах).

Также изучаются материалы носителей для диспергирования катализаторов, с особым вниманием к легированным азотом. углеродные опоры и коррозионно-стойкие неуглеродистые опоры.

NREL участвует в качестве одной из четырех лабораторий Консорциума ElectroCat, входящего в сеть Министерства энергетики по материалам (EMN).

Полимерные электролиты

Топливные элементы с щелочной мембраной позволяют использовать катализаторы из неблагородных металлов, но они уязвимы для условий окружающей среды с углекислым газом.Эта уязвимость уменьшается, однако при более высоких рабочих температурах. Исследователи NREL разрабатывают новые химические методы. для обеспечения работы при более высоких температурах и более высокой плотности тока за счет использования перфторированного щелочные мембраны.

Исследователи также изучают традиционные протонообменные мембраны с привязанными функциональность гетерополикислот, позволяющая работать при более высоких температурах и низкой влажности и исследуют стабильность ковалентно связанных катионов.

Конструкция электрода / работа с большими токами

Эта сквозная область исследований сосредоточена на внедрении новых катализаторов в высокоэффективные устройств и исследования влияния нагрузки из низкокачественных металлов на высокую плотность тока представление.

NREL служит ведущим электродным слоем Консорциума топливных элементов по производительности и долговечности (FC-PAD).

Загрязняющие вещества

Ученые NREL изучают влияние системных загрязнителей и водорода качество топлива на производительность и долговечность топливных элементов. Узнайте больше об исследовании загрязняющих веществ NREL и интерактивном инструменте проверки материалов, который помогает разработчикам топливных элементов и поставщикам материалов исследовать результаты использования топлива. исследования контаминантов клеточной системы.

Просмотр публикаций, связанных с загрязнителями.

Последние публикации в журналах

Окисление нанопроволок платины и никеля для повышения долговечности электрокатализаторов, снижающих содержание кислорода, Журнал Электрохимического общества (2016)

Повторное исследование влияния размера частиц Pt на реакцию восстановления кислорода для Ультратонкие однородные слои катализатора Pt / C без влияния Nafion, Electrochimica Acta (2016)

Подавление активности реакции восстановления кислорода на электрокатализаторах на основе Pt из Ionomer Incorporation, Журнал источников энергии (2016)

Пониженное осаждение ртути для определения электрохимических свойств иридия и оксидов иридия Поверхностные области, Журнал электрохимического общества (2016)

Активность и стойкость наночастиц иридия в реакции выделения кислорода, Журнал Электрохимического общества (2016)

Сравнительный анализ активности реакции восстановления кислорода в катализаторах на основе Pt с использованием стандартизованных Методы вращающегося дискового электрода, Международный журнал водородной энергетики (2015)

Контакт

Брайан Пивовар

Электронная почта
303-275-3809

Топливные элементы Информация, факты и технологии

По мнению многих экспертов, вскоре мы можем использовать топливные элементы для выработки электроэнергии для всех видов объектов, которые мы используем каждый день.Топливный элемент – это устройство, в котором используется источник топлива, такой как водород, и окислитель, для создания электричества в результате электрохимического процесса.

Подобно батареям, которые находятся под капотами автомобилей или в фонариках, топливный элемент преобразует химическую энергию в электрическую.

Все топливные элементы имеют одинаковую базовую конфигурацию, электролит и два электрода, но существуют разные типы топливных элементов, в основном в зависимости от того, какой электролит они используют.

Также возможно множество комбинаций топлива и окислителя.Топливом может быть дизельное топливо или метанол, а воздух, хлор или диоксид хлора могут служить окислителями. Однако в большинстве используемых сегодня топливных элементов в качестве химических веществ используются водород и кислород.

Топливные элементы имеют три основных применения: транспортировка, переносное использование и стационарные установки.

Возможные варианты использования

В будущем топливные элементы могут приводить в действие наши автомобили, а водород заменит нефтяное топливо, которое сегодня используется в большинстве автомобилей. Многие производители автомобилей активно исследуют и разрабатывают технологии топливных элементов для транспортных средств.

Стационарные топливные элементы – самые большие и мощные топливные элементы. Они предназначены для обеспечения чистого и надежного источника электроэнергии на месте для больниц, банков, аэропортов, военных баз, школ и домов.

Топливные элементы могут приводить в действие почти любое портативное устройство или машину, которая использует батареи. В отличие от типичной батареи, которая в конечном итоге выходит из строя, топливный элемент продолжает вырабатывать энергию, пока подаются топливо и окислитель. Портативные топливные элементы могут питаться портативными компьютерами, сотовыми телефонами, видеомагнитофонами и слуховыми аппаратами.

Топливные элементы имеют сильные преимущества перед традиционными технологиями сжигания, которые в настоящее время используются на многих электростанциях и автомобилях.