Lanac i senzor temperature u industriji vodikove energije

Energija vodika se odnosi na energiju koju vodik oslobađa tokom fizičkih i hemijskih promjena, koji se može koristiti za skladištenje energije, proizvodnja energije, goriva za razna vozila, gorivo za domaćinstvo, itd. Energija vodonika je takođe sekundarna energija, zelena i nulta emisija, ili oblik energije.

[Industrijski lanac vodikove energije]
Uzvodno: proizvodnja vodonika, skladištenje i transport, rad pumpne stanice za vodonik;
Midstream: sistem gorivih ćelija i proizvodnja delova;
Nizvodno: primjena vodoničnih gorivnih ćelija i mnoge druge veze.

PT100 k-tip E-tip senzor temperature termoelementa za vozila na vodikovu energiju

NTC senzor temperature za vodonične gorivne ćelije

DS18b20 temperaturni senzor za vozila na vodikovu energiju

Put proizvodnje vodonika će varirati u zavisnosti od resursa lokacije za proizvodnju vodonika. Veza za skladištenje vodonika je uglavnom skladištenje vodonika u gasovitom stanju, ali izgledi za skladištenje vodonika od legure su dobri. Veza stanice za dopunu vodonika će predstavljati obrazac koegzistencije i komplementarnosti između centralne proizvodnje vodonika i distribuirane proizvodnje vodonika. Mogućnosti u vezi sa gorivnim ćelijama su membrane za izmjenu protona, jeftini katalizatori i boce za skladištenje vodonika. Automobilsko tržište je najveće u nizvodnoj aplikacijskoj vezi, a očekuje se da će tržište komercijalnih vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama prvo eksplodirati na tržištu primjene u automobilskoj industriji.

1. Proizvodnja vodonika
Proizvodnja vodika je važna karika u lancu industrije vodikove energije. Prema tehnologiji proizvodnje, može se podijeliti na fosilnu energiju proizvodnju vodonika, industrijska proizvodnja vodika nusproizvoda i proizvodnja vodika elektrolizom vode:
Fosilna energija Proizvodnja vodonika (poznat i kao sivi vodonik) je glavni izvor vodonika u mojoj zemlji. Ima nisku cijenu proizvodnje, ali visoke emisije ugljika, što nije pogodno za realizaciju moje zemlje “3060” gol;

Industrijski nusproizvod proizvodnje vodonika (tj. plavi vodonik) uglavnom se odnosi na vodonik dobiven pri proizvodnji kemijskih proizvoda kao što je plin iz koksnih peći, sintetički amonijak, i sintetički metanol.

Proizvodnja vodonika elektrolizom vode (tj. zeleni vodonik) ne emituje gasove staklene bašte tokom procesa proizvodnje vodonika, a čistoća vodonika je visoka. To je glavni pravac proizvodnje vodonika u budućnosti. Međutim, trenutna potrošnja električne energije za proizvodnju vodika elektrolizom vode je velika i troškovi proizvodnje su visoki.

2. Skladištenje i transport vodonika
Skladištenje i transport vodonika ključna je karika koja ograničava razvoj industrije vodonika u mojoj zemlji. Kao najlakši gas u prirodi, vodonik ima jedinstvena fizička i hemijska svojstva, što čini skladištenje i transport veoma teškim i skupim, što je takođe postao jedan od razloga koji koče razvoj industrije vodonične energije. Metoda skladištenja vodonika odgovara metodi transporta vodonika. Trenutno, postoje četiri glavna načina skladištenja i transporta vodonika, naime, gas pod visokim pritiskom, niskotemperaturni tečni vodonik, skladištenje i transport organskih tečnosti i čvrstih materija.

Danas, tehnologija skladištenja gasovitog vodonika pod visokim pritiskom je zrela, i to će postati glavna tehnologija skladištenja vodonika koju promovira moja zemlja u budućnosti; skladištenje i transport niskotemperaturnog tečnog vodonika uglavnom se koristi u vazduhoplovstvu; skladištenje i transport organskih tečnosti i čvrstih materija su još uvek u fazi istraživanja i demonstracije.

3. Stanica za dopunu vodonika
Glavne komponente stanice za dopunu vodonika su mašina za punjenje vodonikom, kompresor vodonika (računajući oko 30% od ukupnog troška), grupa boca za skladištenje vodonika, itd. Trenutni pravac razvoja proizvodnje opreme je ubrzanje procesa lokalizacije vodoničnih kompresora, čime se smanjuju troškovi izgradnje stanica za punjenje vodonikom.

Od jula 5, 2022, moja zemlja je izgradila ukupno 272 stanice za dopunu vodonika. Među njima, Provincija Guangdong ima najveći broj stanica, dostizanje 52, a provincija Shandong ima 29, na drugom mestu u zemlji. Broj stanica u Jiangsu i Zhejiangu je više od 20. Među opštinama, Šangaj ima najveći broj stanica, dostizanje 15. Peking ima 14. Trenutno, osim Tibeta, Qinghai i Gansu, moja zemlja je postigla punu pokrivenost stanica za dopunu vodonika. Prema planiranju broja stanica za punjenje vodonikom, ukupan planirani broj će premašiti 800 in 2025.

IV. U sredini lanca industrije vodikove energije
U sredini lanca industrije vodikove energije, glavni fokus je na gorivnim ćelijama i njihovih osam ključnih komponenti:

1. Gorivna ćelija
Goriva ćelija je uređaj za proizvodnju energije koji direktno pretvara hemijsku energiju vodonika i kiseonika u električnu energiju. Osnovni princip je obrnuta reakcija elektrolize vode. Gorivne ćelije su složenije od uobičajenih sistema litijumskih baterija, uglavnom se sastoji od baterije (jezgro čitavog sistema baterija) i komponente sistema (vazdušni kompresor, ovlaživač, cirkulacijska pumpa vodonika, grupa boca za skladištenje vodonika).
△ Princip rada sistema gorivih ćelija-vodonik i kiseonik se dovode do anode, odnosno katode. Nakon što vodik difundira prema van kroz anodu i reagira s elektrolitom, oslobađa elektrone da dođu do katode kroz vanjsko opterećenje.

2. Osam ključnih komponenti gorivnih ćelija
U oblasti energije vodonika, Ministarstvo industrije i informacionih tehnologija dijeli osam ključnih komponenti gorivnih ćelija na: gorivih ćelija, bipolarna ploča, membranska elektroda, membrana za izmjenu protona, katalizator, gasni difuzioni sloj, kompresor zraka i cirkulacijska pumpa vodika, što je ujedno i ključna karika koju moja zemlja treba da prevaziđe u razvoju industrije vodonične energije.

Sloj gorivnih ćelija, osnovna komponenta sistema motora, je mjesto gdje vodonik i kisik prolaze kroz elektrohemijske reakcije i stvaraju električnu energiju.

Budući da je izlazna snaga jedne jedinice gorive ćelije mala, više jedinica gorivnih ćelija obično se spajaju u seriju kako bi se formirao stog za povećanje izlazne snage. Stoga, snop je kompozitna komponenta sastavljena od naizmjeničnih bipolarnih ploča i membranskih elektroda, sa zaptivkama ugrađenim između svakog monomera, i pritegnuti vijcima nakon što su prednja i stražnja krajnja ploča pritisnuta. U cijeni vozila na gorive ćelije, sistem gorivnih ćelija čini oko 60%, a snop gorivih ćelija čini više od 62% troškova sistema gorivih ćelija, tako da je smanjenje troškova gorivih ćelija ključ za razvoj industrije vozila na gorivne ćelije.

Bipolarne ploče čine oko 60-80% mase gorivih ćelija, 20-40% troškova, i gotovo zauzimaju čitavu zapreminu gorivih ćelija, igra ulogu podrške mehaničkoj strukturi, ravnomernu distribuciju gasa, odvodnjavanje vode, provode toplotu i elektricitet.

Prema različitim materijalima, bipolarne ploče se mogu podijeliti na grafitne bipolarne ploče, metalne bipolarne ploče i kompozitne bipolarne ploče. Grafitne bipolarne ploče – mala težina, jaka stabilnost i visoka otpornost na koroziju, ali loših mehaničkih svojstava. Metalne bipolarne ploče – jaka mehanička svojstva, tanka debljina, dobra gasna barijera, ali lako se korodiraju i kratak život. Kompozitne bipolarne ploče – imaju prednosti i grafitnih i metalnih ploča, ali proces pripreme je komplikovan i troškovi su visoki.

Membranske elektrode se uglavnom sastoje od membrana za izmjenu protona, katalizatori, okviri i slojevi za difuziju gasa, i općenito su naslagana struktura od sedam slojeva.

Trenutno, jaz u performansama između proizvoda domaćih i stranih proizvođača membranskih elektroda sve je manji i manji, i membranske elektrode sa niskim cijenama pripreme, visoke performanse i dobra izdržljivost također su postali fokus domaćih i stranih proizvođača. Sudeći po rasporedu domaćih preduzeća, ekspanzija preduzeća za membranske elektrode će se ubrzati nakon toga 2021, i tehnologija dvostranog direktnog premaza i tehnologija oblikovanja integrirane membranske elektrode postaju mainstream.

Membrane za izmjenu protona imaju funkciju izolacije elektrona, razdvajanje pozitivnog i negativnog pola, i provodne protone. Proizvodni proces je složen i ima visoke tehničke i kvalifikacione barijere.

Prema sadržaju fluora, membrane za izmjenu protona mogu se podijeliti na membrane perfluorsulfonske kiseline, djelomično fluorirane polimerne membrane, nove nefluorirane polimerne membrane, kompozitne membrane, itd. Perfluoro membrane za izmjenu protona imaju široku primjenu zbog svoje odlične termičke stabilnosti, hemijsku stabilnost, visoka mehanička čvrstoća i visok stepen industrijalizacije.

Katalizatori gorivih ćelija dijele se na platinaste katalizatore, katalizatori sa niskim sadržajem platine, i neplatinasti katalizatori.

U industrijskoj proizvodnji katalizatora, moja zemlja mnogo zaostaje za stranim zemljama i dugo se oslanja na uvoz. Ovo nije samo povećalo cijenu gorivnih ćelija, ali i ograničio razvoj industrije vodonične energije u mojoj zemlji. Trenutno, proces lokalizacije katalizatora gorivnih ćelija u mojoj zemlji se ubrzava. Nedavno, proizvodna linija katalizatora za gorive ćelije Zhongzi Environmental Protection je završena i uspješno je prošla prihvatanje. Od završetka ekološki prihvatljive proizvodne linije, ima veliki značaj da osnovni materijali gorivnih ćelija napreduju ka lokalizaciji, postići tehničku kontrolu i smanjiti troškove.

Sloj za difuziju plina obično se sastoji od osnovnog sloja i mikroporoznog sloja. Nakon što je osnovni sloj sloja za difuziju plina hidrofoban, jedan ili više mikroporoznih slojeva su presvučeni na njega kako bi se formirao sloj za difuziju gasa. On igra važnu ulogu u održavanju katalitičkog sloja, prikupljanje struje, provođenje plina i ispuštanje vode produkta reakcije u gorive ćelije.

Prema različitim osnovnim slojevima, može se podijeliti na papirnu podlogu od karbonskih vlakana, podloga od karbonske tkanine i metalna podloga. Trenutno, većina proizvođača gorivnih ćelija koristi proizvode sa slojem za difuziju plina proizvođača kao što je japanski Toray, Sjedinjene Američke Države AvCarb, i njemački SGL. Međutim, Generalna energija vodonika moje zemlje, Jiangsu Hydrogen Power i druge kompanije u osnovi mogu mjeriti međunarodne napredne proizvode na tehničkom nivou i od njih se očekuje da postignu industrijalizaciju.

Cirkulaciona pumpa vodika, glavni proizvod za cirkulaciju vodonika u mojoj zemlji. Ako se baterija uporedi sa “srce” gorivne ćelije, onda je vodonik “krv”, a sistem cirkulacije vodonika je “jak miokard” kako bi se osigurao protok “krv”. Proizvodi za cirkulaciju vodika uglavnom uključuju cirkulacijske pumpe vodika i ejektore vodonika: U poređenju sa ejektorima vodonika, cirkulacijske pumpe vodika imaju prednosti aktivne prilagodljivosti, brza brzina odgovora, i širok radni opseg.

Zračni kompresori se sastoje od kompresijskih elemenata, vozači, i mehanička oprema koja pokreće elemente kompresora.

Za razliku od običnih zračnih kompresora, Kompresori zraka sa gorivnim ćelijama moraju ispuniti mnoge stroge zahtjeve kao što su bez ulja, niska buka, visoka pouzdanost, visoka efikasnost, minijaturizacija, širok radni opseg, dobra sposobnost dinamičkog odziva, i dobro upravljanje toplotom. U smislu tržišnog udjela, stepen lokalizacije vazdušnih kompresora gorivih ćelija je relativno visok, a vodeće domaće kompanije uključuju Kingston, Segatron, itd.

V. Nizvodno od lanca industrije vodikove energije
Nizvodno od industrijskog lanca, primjena energije vodonika uglavnom se ogleda u transportu, proizvodnja energije, skladištenje energije, industrije i drugih scenarija, među kojima je transport važan napredak u potrošnji energije vodika.

Od aprila 30, 2022, ukupno 8,198 vozila na gorive ćelije su povezana na Nacionalnu platformu za praćenje i upravljanje novim energetskim vozilima. Među njima, autobusi na gorive ćelije su najveći, sa ukupno 4,241 povezan, računovodstvo za 51.73% od ukupnog broja; povezana su specijalna vozila, računovodstvo za 3,945, računovodstvo za 48.12%, uključujući specijalna logistička vozila, inženjering specijalnih vozila i sanitarna specijalna vozila; i putnički automobili su povezani, računovodstvo za 12, računovodstvo za 0.15%.

Iz perspektive demonstracionih aplikacija vozila na gorive ćelije, moja zemlja trenutno ima pet velikih demonstracionih gradskih klastera, naime Peking-Tianjin-Hebei, Šangaj, Guangdong, Hebei i Zhengzhou. Pet velikih demonstracijskih gradskih klastera povezivalo je ukupno 5,853 vozila na gorive ćelije, računovodstvo za 71.40% nacionalnog pristupa vozilima na gorive ćelije. Među njima, gradski klaster Guangdong ima najveći broj povezanih vozila na gorive ćelije, dostizanje 2,604.

VI. Senzor temperature
1. Primjena u proizvodima temperaturnih senzora
On je sam po sebi eksplozivan i nestalan. Glavni izvori opasnosti sa kojima se suočava sistem vodonika u vozilima sa gorivnim ćelijama su požar i eksplozija. Stoga, ljudi su postavili pitanja o sigurnosti vodoničnog sistema u automobilima. Kako bi se koordinirali sigurnosni tehnički zahtjevi različitih zemalja i javnost više prepoznavala vodonične gorivne ćelije, Ekonomska komisija Ujedinjenih nacija za Evropu osnovala je posebnu radnu grupu i izradila globalne tehničke propise GTR3 “Globalni tehnički propisi za vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama”. Sigurnost vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama jasno je propisana ovim tehničkim propisom.

Resursi vodonika su veoma dobri, čista i obnovljiva. Uzmimo za primjer električna vozila na vodikove gorivne ćelije. Strana tehnologija je prilično zrela. To je novo energetsko vozilo koje pokreće električni motor i pokreće električna energija koju proizvodi vodikovo gorivo putem elektrohemijskih reakcija.

Pošto se nakon hemijske reakcije stvara samo voda, emisija je blizu nule. U poređenju sa litijumskom baterijom vozila nove energije, potrošači nemaju problema sa anksioznošću izdržljivosti i ne moraju mijenjati svoje navike korištenja. Proces hidrogenacije traje samo 5 minuta, i nema problema zagađenja uzrokovanog bacanjem baterija velikog kapaciteta nakon dugotrajne upotrebe, pa se naziva vozilom čiste energije.

Međutim, vodonične gorive ćelije su sklone curenju i imaju vrlo širok raspon eksplozije. Trenutno je to gas sa najširim talasnim opsegom. Sve dok se pomeša sa vazduhom i dostigne odnos od 4% to 75%, eksplodiraće i pripadati eksplozivnom gasu prvog nivoa. Stoga, iz stanica za proizvodnju vodonika, stanice za skladištenje vodonika, transportna vozila, stanice za dopunu vodonika, na vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama, vodonik treba testirati, curenja se otkrivaju što je prije moguće, ventili se odmah isključuju i oglašavaju alarmi kako bi se smanjili sigurnosni rizici.

Osim toga, za vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama, vodonični senzori se ne mogu koristiti samo za praćenje curenja vodonika na rezervoaru za gas i na kraju dimnjaka, ali i za detekciju koncentracije vodonika u izduvnim gasovima. Vozila sa gorivim ćelijama takođe mogu analizirati performanse i stepen reakcije dimnjaka u realnom vremenu na osnovu ovih informacija o praćenju, kako bi se na vrijeme prilagodili relevantni ulazni indikatori ili konfiguracije podataka kako bi se postigao siguran i efikasan rad vozila.

Stoga, senzori vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama su od velike vrijednosti. Tu su uglavnom senzori curenja gasa, senzori pritiska, temperaturni senzori, temperaturu, Integrisani senzori vlažnosti i pritiska, senzori protoka vazduha, itd.

Na primjer, vodonični senzori uključuju osjetljive sonde, štampane ploče, vanjske školjke i srodne strukturne komponente; interfejs između senzora i spoljašnjosti je uglavnom komunikacioni interfejs, i ovi podsistemi su organski kombinovani da formiraju komponentu senzora vodonika. Primarna funkcija ugradnje vodoničnih senzora je osigurati siguran rad vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama. Kao što svi znamo, vodonik je zapaljiv i eksplozivan gas. Za vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama, senzori vodonika mogu otkriti kada koncentracija vodika premašuje siguran raspon i na vrijeme unijeti alarmni signal u vozilo. Sistem vozila će odmah poduzeti odgovarajuće sigurnosne mjere zaštite od isključivanja kako bi spriječio sigurnosne nesreće.

Senzori vodonika ne mogu se koristiti samo za praćenje curenja vodonika na rezervoaru za gas i na kraju dimnjaka, ali i za detekciju koncentracije vodonika u izduvnim gasovima. Vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama takođe mogu analizirati performanse i stepen reakcije sistema u realnom vremenu na osnovu ovih informacija o praćenju, kako bi se na vrijeme prilagodili relevantni ulazni indikatori ili konfiguracija podataka kako bi se postigao siguran i efikasan rad vozila.

Na primjer, senzori temperature vodonika se uglavnom koriste za detekciju pritiska vodika. Koristi kućište od nehrđajućeg čelika 316L, koji može vrlo dobro da odoli vodoničnom krhkosti i prodiranju, i njegovu pouzdanost, preciznost i izdržljivost su vrlo visoke, koji može efikasno zadovoljiti rad mjerenja temperature gorivnih ćelija i drugih izvora energije vodonika na tržištu. Osim toga, statički radni pritisak novog senzora temperature vodonika može doseći 160 bara (mnogo veći od opšteg zahtevanog pritiska), a opseg mjerenja je -40℃ do +100°C.

g. Zeng, proizvođač vodoničnog temperaturnog senzora, rekao je istraživač: “Nacionalni standard ima zahtjeve za sigurnost vodonika za vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama. Broj vodoničnih senzora potrebnih za vozilo treba uzeti u obzir u kombinaciji s rasporedom prostora, ventilaciju, sigurnost, itd. Uopšteno govoreći, najmanje jedan je potreban za motor, rezervoar za skladištenje vodonika, kokpit (u autu), i ispušna cijev će također trebati jedan.”

“Vrijedi napomenuti da su vodonični senzori podijeljeni na mnoge specifikacije, a rasponi su također različiti. Različiti modeli gorivnih ćelija i različiti položaji istog modela imaju različite zahtjeve za senzore vodonika. Ako je potrebna otpornost na visoke temperature i vlagu i visoka preciznost, cijena će biti skuplja. Na osnovu sagledavanja potreba vozila i smanjenja troškova, korisnici uglavnom biraju rješenja za vodonik senzore na sveobuhvatan način. ”

“Iz tehničke perspektive, automobilski senzori vodonika razlikuju se od potrošačkih senzora. Imaju veoma složene uslove rada i moraju da iskuse teže visoke i niske temperature zajedno sa vozilom. Takođe treba da se odupru spoljnim silama (kao što su vibracije, uticaj, itd.). Razvoj automobilskih vodoničnih senzora treba da zadovolji osnovne zahtjeve i procese razvoja automobilskih proizvoda, počevši od opisa i analize sistemskih zahtjeva, i postupno ponavljanje dizajna, analiza, verifikacija, i testiranje vozila kako bi se osigurala sveobuhvatnost, pouzdanost, i sigurnost proizvoda. ”

2. Primjena kanala prodaje temperaturnih senzora i ljudskih resursa
“Osoblje za prodaju u kanalima u industriji baterija srednjeg toka i prodajno osoblje kanala za vozila na vodikovu energiju i senzore temperature vodoničnih gorivnih ćelija imaju preklapajuće kanale i preklapajuće resurse kupaca. Prodajno osoblje može postići besprijekornu vezu zamjenom poslova u ove dvije industrije.”

“Naša kompanija za senzore temperature zapošljava za potrebe prodaje vodoničnih gorivnih ćelija i industrije vozila na vodikovu energiju, a također može precizno tražiti talente za prodaju kanala u ovim industrijama.”

Prodajni tim kompanije za senzore temperature analizirao je da se otvara poslovni ciklus prvog talasa vozila na vodikovu energiju i vodoničnih gorivnih ćelija, tako da nije teško odlučiti da je “prodajni tim za industriju vozila na vodikovu energiju/vodikovih gorivnih ćelija” može se pripremiti i uspostaviti. Sređivanjem lista kupaca i regionalnom distribucijom proizvođača vozila na vodik i gorivnih ćelija, regionalni raspored i trošak izgradnje ovoga “prodajni tim za industriju vozila na vodikovu energiju/vodikovih gorivnih ćelija” su jasni.

3. Primjena u marketingu i promociji temperaturnih senzora
Već postoje vertikalne vanmrežne aktivnosti za promoviranje vodoničnih gorivnih ćelija i senzora temperature vozila na vodikovu energiju. Organizacije uključuju Međunarodnu asocijaciju vodoničnih gorivnih ćelija i Kineski savez za energiju vodika, a aktivnosti uključuju Svjetsku konferenciju i izložbu o tehnologiji hidrogenske energije, itd.

Glavni način promocije vodoničnih gorivnih ćelija i senzora temperature vozila na vodikovu energiju na mreži je marketing sadržaja. Izgradnja PC mreža, WeChat računi i vođenje sadržaja koji mogu riješiti potrebe korisnika je osnovna vještina, i izgradnju ekosistema marketinga sadržaja koji pokriva Baidu, Zhihu, Xiaohongshu, itd. za pretraživače je veliko tržište.

4. Primjena u investiranju i financiranju temperaturnih senzora
Iz perspektive cjelokupnog lanca industrije vodikove energije, najveći korisnici kapitala su osnovne komponente vodoničnih gorivnih ćelija kao što su sistemi baterija srednjeg toka, hrpe, i membranske elektrode (Nešto). Na primjer, možete razmisliti o ranijim aranžmanima za senzore temperature za vodonične gorivne ćelije. Kompanije u lancu snabdijevanja vozila na vodik i temperaturni senzori su pogodni za zajednička ulaganja i zajedničko opsluživanje zajedničkih kupaca.