Cadena de la indústria energètica de l'hidrogen i sensor de temperatura

L'energia de l'hidrogen es refereix a l'energia alliberada per l'hidrogen durant els canvis físics i químics, que es pot utilitzar per emmagatzemar energia, generació d'energia, combustible per a diferents vehicles, combustible domèstic, etc. L'energia de l'hidrogen també és una energia secundària, verd i zero emissions, o forma d'energia.

[Cadena de la indústria energètica de l'hidrogen]
Riu amunt: producció d'hidrogen, emmagatzematge i transport, funcionament de l'estació d'abastiment d'hidrogen;
Mitjançant corrent: sistema de pila de combustible i fabricació de peces;
Aigües avall: aplicació de piles de combustible d'hidrogen i molts altres enllaços.

Sensor de temperatura de termoparell tipus E PT100 k per a vehicles d'energia d'hidrogen

Sensor de temperatura NTC per a piles de combustible d'hidrogen

Sensor de temperatura DS18b20 per a vehicles d'energia d'hidrogen

El camí de producció d'hidrogen variarà segons la dotació de recursos del lloc de producció d'hidrogen. L'enllaç d'emmagatzematge d'hidrogen és principalment emmagatzematge d'hidrogen gasós, però les perspectives d'emmagatzematge d'hidrogen d'aliatge són bones. L'enllaç de l'estació d'abastiment d'hidrogen presentarà un patró de coexistència i complementarietat entre la producció central d'hidrogen i la producció distribuïda d'hidrogen.. Les oportunitats en l'enllaç de la pila de combustible són les membranes d'intercanvi de protons, catalitzadors de baix cost i ampolles d'emmagatzematge d'hidrogen. El mercat de l'automòbil és el més gran de l'enllaç d'aplicació aigües avall, i s'espera que el mercat de vehicles comercials de piles de combustible d'hidrogen exploti primer al mercat d'aplicacions d'automoció.

1. Producció d'hidrogen
La producció d'hidrogen és una baula important en la cadena de la indústria energètica de l'hidrogen. Segons la tecnologia de producció, es pot dividir en producció d'hidrogen d'energia fòssil, producció d'hidrogen de subproductes industrials i producció d'hidrogen per electròlisi d'aigua:
Producció d'hidrogen d'energia fòssil (també conegut com a hidrogen gris) és la principal font d'hidrogen del meu país. Té un baix cost de producció, però altes emissions de carboni, cosa que no afavoreix la realització del meu país “3060” objectiu;

Producció d'hidrogen de gas subproducte industrial (és a dir. hidrogen blau) principalment es refereix a l'hidrogen obtingut en produir productes químics com el gas del forn de coc, amoníac sintètic, i metanol sintètic.

Electròlisi de l'aigua, producció d'hidrogen (és a dir. hidrogen verd) no emet gasos d'efecte hivernacle durant el procés de producció d'hidrogen, i la puresa de l'hidrogen és alta. És la direcció principal de la producció d'hidrogen en el futur. No obstant això, el consum d'electricitat actual de la producció d'hidrogen per electròlisi d'aigua és gran i el cost de producció és elevat.

2. Emmagatzematge i transport d'hidrogen
L'emmagatzematge i el transport d'hidrogen és un enllaç clau que restringeix el desenvolupament de la indústria energètica de l'hidrogen del meu país. Com el gas més lleuger de la natura, L'hidrogen té propietats físiques i químiques úniques, la qual cosa fa que l'emmagatzematge i el transport siguin molt difícils i costosos, que també s'ha convertit en un dels motius que dificulten el desenvolupament de la indústria energètica de l'hidrogen. Un mètode d'emmagatzematge d'hidrogen correspon a un mètode de transport d'hidrogen. En l'actualitat, hi ha quatre maneres principals d'emmagatzemar i transportar hidrogen, és a dir, gas d'alta pressió, hidrogen líquid a baixa temperatura, emmagatzematge i transport de líquids i sòlids orgànics.

Avui, la tecnologia d'emmagatzematge d'hidrogen gasós a alta pressió està madura, i es convertirà en la principal tecnologia d'emmagatzematge d'hidrogen promoguda pel meu país en el futur; L'emmagatzematge i el transport d'hidrogen líquid a baixa temperatura s'utilitzen principalment en el camp aeroespacial; L'emmagatzematge i el transport de líquids i sòlids orgànics encara es troben en fase d'investigació i demostració.

3. Estació d'avituallament d'hidrogen
Els components principals de l'estació d'abastiment d'hidrogen són la màquina d'abastiment d'hidrogen, compressor d'hidrogen (comptabilitzar aproximadament 30% del cost total), grup d'ampolles d'emmagatzematge d'hidrogen, etc. La direcció actual de desenvolupament de la fabricació d'equips és accelerar el procés de localització dels compressors d'hidrogen, reduint així el cost de construcció de les estacions d'abastiment d'hidrogen.

A partir de juliol 5, 2022, el meu país ha construït un total de 272 estacions d'avituallament d'hidrogen. Entre ells, La província de Guangdong té el major nombre d'estacions, arribant 52, i la província de Shandong té 29, en segon lloc del país. El nombre d'estacions a Jiangsu i Zhejiang és més que 20. Entre els municipis, Xangai té el major nombre d'estacions, arribant 15. Pequín té 14. En l'actualitat, excepte el Tibet, Qinghai i Gansu, el meu país ha aconseguit una cobertura total de les estacions d'abastiment d'hidrogen. Segons la planificació del nombre d'estacions d'avituallament d'hidrogen, el nombre total previst superarà 800 en 2025.

IV. Flux mitjà de la cadena de la indústria energètica de l'hidrogen
Al mig de la cadena de la indústria energètica de l'hidrogen, el focus principal se centra en les piles de combustible i els seus vuit components clau:

1. Pila de combustible
Una pila de combustible és un dispositiu de generació d'energia que converteix directament l'energia química de l'hidrogen i l'oxigen en energia elèctrica.. El principi bàsic és la reacció inversa de l'electròlisi de l'aigua. Les piles de combustible són més complexes que els sistemes habituals de bateries de liti, consisteix principalment en una pila de bateries (el nucli de tot el sistema de bateries) i components del sistema (compressor d'aire, humidificador, bomba de circulació d'hidrogen, grup d'ampolles d'emmagatzematge d'hidrogen).
△ Principi de funcionament del sistema de pila de combustible: l'hidrogen i l'oxigen es subministren a l'ànode i al càtode respectivament. Després que l'hidrogen es difon cap a fora a través de l'ànode i reacciona amb l'electròlit, allibera electrons per arribar al càtode a través de la càrrega externa.

2. Vuit components clau de les piles de combustible
En el camp de l'energia de l'hidrogen, el Ministeri d'Indústria i Tecnologia de la Informació divideix els vuit components clau de les piles de combustible en: pila de pila de combustible, placa bipolar, elèctrode de membrana, membrana d'intercanvi de protons, catalitzador, capa de difusió de gas, compressor d'aire i bomba de circulació d'hidrogen, que també és l'enllaç clau que el meu país ha de superar per desenvolupar la indústria energètica de l'hidrogen.

La pila de pila de combustible, component bàsic del sistema del motor, és el lloc on l'hidrogen i l'oxigen experimenten reaccions electroquímiques i generen electricitat.

Com que la potència de sortida d'una sola unitat de pila de combustible és petita, múltiples unitats de pila de combustible solen estar connectades en sèrie per formar una pila per augmentar la potència de sortida. Per tant, la pila és un component compost compost per plaques bipolars alternes i elèctrodes de membrana, amb segells incrustats entre cada monòmer, i apretat amb cargols després de prémer les plaques frontals i posteriors. En el cost d'un vehicle de pila de combustible, el sistema de pila de combustible representa aproximadament 60%, i la pila de piles de combustible en representa més de 62% del cost del sistema de pila de combustible, per tant, reduir el cost de la pila de pila de combustible és la clau per desenvolupar la indústria de vehicles de pila de combustible.

Les plaques bipolars representen aproximadament 60-80% de la massa de la pila de pila de combustible, 20-40% del cost, i ocupen gairebé tot el volum de la pila de pila de combustible, jugant el paper de suport de l'estructura mecànica, distribuint uniformement el gas, drenant l'aigua, conductor de calor i electricitat.

Segons diferents materials, Les plaques bipolars es poden dividir en plaques bipolars de grafit, plaques bipolars metàl·liques i plaques bipolars compostes. Plaques bipolars de grafit – pes lleuger, forta estabilitat i alta resistència a la corrosió, però amb propietats mecàniques pobres. Plaques bipolars metàl·liques – fortes propietats mecàniques, gruix prim, bona barrera de gas, però fàcil de corroir i vida curta. Plaques bipolars compostes – tenen els avantatges tant de les plaques de grafit com de les plaques metàl·liques, però el procés de preparació és complicat i el cost és elevat.

Els elèctrodes de membrana estan formats principalment per membranes d'intercanvi de protons, catalitzadors, marcs i capes de difusió de gas, i són generalment una estructura apilada de set capes.

En l'actualitat, la bretxa de rendiment entre els productes produïts pels fabricants d'elèctrodes de membrana nacionals i estrangers és cada cop més petita, i elèctrodes de membrana amb preus de preparació baixos, L'alt rendiment i la bona durabilitat també s'han convertit en el focus dels fabricants nacionals i estrangers. A jutjar per la disposició de les empreses nacionals, l'expansió de les empreses d'elèctrodes de membrana s'accelerarà després 2021, i la tecnologia de recobriment directe a doble cara i la tecnologia d'emmotllament integrat d'elèctrodes de membrana s'estan convertint en corrent.

Les membranes d'intercanvi de protons tenen la funció d'aïllar electrons, separant els pols positiu i negatiu, i protons conductors. El procés de fabricació és complex i té elevades barreres tècniques i barreres de qualificació.

Segons el contingut de fluor, Les membranes d'intercanvi de protons es poden dividir en membranes d'àcid perfluorosulfònic, Membranes de polímers parcialment fluorats, noves membranes de polímers no fluorats, membranes compostes, etc. Les membranes d'intercanvi de protons perfluor s'utilitzen àmpliament a causa de la seva excel·lent estabilitat tèrmica, estabilitat química, alta resistència mecànica i alt grau d'industrialització.

Els catalitzadors de piles de combustible es divideixen en catalitzadors de platí, catalitzadors de baix contingut en platí, i catalitzadors no platínics.

En la producció industrial de catalitzadors, el meu país està molt enrere dels països estrangers i fa molt de temps que depèn de les importacions. Això no només ha augmentat el cost de les piles de combustible, però també va restringir el desenvolupament de la indústria energètica de l'hidrogen del meu país. En l'actualitat, el procés de localització dels catalitzadors de piles de combustible al meu país s'està accelerant. Recentment, la línia de producció de catalitzadors de pila de combustible de Zhongzi Environmental Protection s'ha completat i ha superat amb èxit l'acceptació. Des de la finalització de la línia de producció respectuosa amb el medi ambient, té una gran importància perquè els materials bàsics de les piles de combustible avancin cap a la localització, aconseguir un control tècnic i reduir costos.

La capa de difusió de gas normalment està composta per una capa base i una capa microporosa. Després que la capa base de la capa de difusió del gas és hidròfoba, una o diverses capes microporoses s'hi cobreixen per formar una capa de difusió de gas. Té un paper important en el suport de la capa catalítica, captació de corrent, conducció de gas i descàrrega d'aigua del producte de reacció a les piles de combustible.

Segons les diferents capes base, es pot dividir en substrat de paper de fibra de carboni, substrat de tela de carboni i substrat metàl·lic. En l'actualitat, la majoria de fabricants de piles de combustible utilitzen productes de capa de difusió de gas de fabricants com ara Toray del Japó, els Estats Units AvCarb, i la SGL alemanya. No obstant això, l'energia general d'hidrogen del meu país, Jiangsu Hydrogen Power i altres empreses poden, bàsicament, comparar productes avançats internacionals a nivell tècnic i s'espera que aconsegueixin la industrialització.

Bomba de circulació d'hidrogen, el principal producte de circulació d'hidrogen del meu país. Si es compara la pila de bateria amb la “cor” de la pila de combustible, llavors l'hidrogen és el “sang”, i el sistema de circulació d'hidrogen és el “miocardi fort” per garantir el flux de “sang”. Els productes de circulació d'hidrogen inclouen principalment bombes de circulació d'hidrogen i expulsors d'hidrogen: En comparació amb els expulsors d'hidrogen, Les bombes de circulació d'hidrogen tenen els avantatges de l'ajust actiu, velocitat de resposta ràpida, i ampli rang de treball.

Els compressors d'aire estan formats per elements de compressió, conductors, i equips mecànics que accionen els elements del compressor.

A diferència dels compressors d'aire normals, Els compressors d'aire de pila de combustible han de complir molts requisits estrictes, com ara sense oli, baix soroll, alta fiabilitat, alta eficiència, miniaturització, àmplia gamma de treball, bona capacitat de resposta dinàmica, i una bona gestió tèrmica. Pel que fa a la quota de mercat, el grau de localització dels compressors d'aire de pila de combustible és relativament alt, i les principals empreses nacionals inclouen Kingston, Segatron, etc.

V. Avall de la cadena de la indústria energètica de l'hidrogen
A la part baixa de la cadena industrial, l'aplicació de l'energia de l'hidrogen es reflecteix principalment en el transport, generació d'energia, emmagatzematge d'energia, indústria i altres escenaris, entre els quals el transport és un avenç important per al consum d'energia d'hidrogen.

A partir d'abril 30, 2022, un total de 8,198 Els vehicles de pila de combustible s'han connectat a la Plataforma Nacional de Seguiment i Gestió de Vehicles d'Energia Nova. Entre ells, els autobusos de pila de combustible són els més grans, amb un total de 4,241 connectat, comptabilitat 51.73% del total; els vehicles especials estan connectats, comptabilitat 3,945, comptabilitat 48.12%, incloent vehicles especials de logística, vehicles especials d'enginyeria i vehicles especials de sanejament; i els turismes estan connectats, comptabilitat 12, comptabilitat 0.15%.

Des de la perspectiva de les aplicacions de demostració de vehicles de pila de combustible, El meu país compta actualment amb cinc grans grups de ciutats demostratives, és a dir, Beijing-Tianjin-Hebei, Xangai, Guangdong, Hebei i Zhengzhou. Els cinc grans grups de ciutats de demostració han connectat un total de 5,853 vehicles de pila de combustible, comptabilitat 71.40% de l'accés nacional de vehicles de pila de combustible. Entre ells, el clúster de la ciutat de Guangdong té el major nombre de vehicles de pila de combustible connectats, arribant 2,604.

VI. Sensor de temperatura
1. Aplicació en productes de sensor de temperatura
És explosiu i volàtil en si mateix. Les principals fonts de perill a què s'enfronta el sistema d'hidrogen a bord dels vehicles de pila de combustible són els incendis i les explosions. Per tant, la gent ha plantejat preguntes sobre la seguretat del sistema d'hidrogen a bord dels automòbils. Per tal de coordinar els requisits tècnics de seguretat de diversos països i fer que el públic sigui més reconegut de les piles de combustible d'hidrogen, la Comissió Econòmica per a Europa de les Nacions Unides ha establert un grup de treball especial i ha redactat el reglament tècnic global GTR3 “Reglament tècnic mundial per a vehicles de piles de combustible d'hidrogen”. La seguretat dels vehicles de pila de combustible d'hidrogen està clarament estipulada en aquest reglament tècnic.

Els recursos d'hidrogen són molt bons, net i renovable. Preneu com a exemple els vehicles elèctrics de pila de combustible d'hidrogen. La tecnologia estrangera és bastant madura. És un vehicle de nova energia impulsat per un motor elèctric i alimentat per l'electricitat generada pel combustible d'hidrogen mitjançant reaccions electroquímiques..

Com que només es genera aigua després de la reacció química, l'emissió és propera a zero. En comparació amb els vehicles d'energia nova amb bateria de liti, els consumidors no tenen problemes d'ansietat de resistència i no necessiten canviar els seus hàbits d'ús. El procés d'hidrogenació només necessita 5 minuts, i no hi ha cap problema de contaminació causat pel desballestament de bateries de gran capacitat després d'un ús a llarg termini, per això s'anomena vehicle d'energia neta.

No obstant això, les piles de combustible d'hidrogen són propenses a les fuites i tenen un rang d'explosió molt ampli. Actualment és el gas amb el rang d'ona més ampli. Sempre que es barregi amb aire i arribi a una proporció de 4% a 75%, explotarà i pertany al gas d'explosió de primer nivell. Per tant, de les estacions de producció d'hidrogen, estacions d'emmagatzematge d'hidrogen, vehicles de transport, estacions d'avituallament d'hidrogen, als vehicles de pila de combustible d'hidrogen, cal provar l'hidrogen, les fuites es descobreixen tan aviat com sigui possible, les vàlvules es tanquen immediatament i sonen les alarmes per reduir els riscos de seguretat.

A més, per a vehicles de pila de combustible d'hidrogen, Els sensors d'hidrogen no només es poden utilitzar per controlar les fuites d'hidrogen al dipòsit de gas i a l'extrem de la pila, però també per detectar la concentració d'hidrogen en els gasos d'escapament. Els vehicles de pila de combustible també poden analitzar el rendiment i el grau de reacció de la pila en temps real basant-se en aquesta informació de seguiment, per tal d'ajustar els indicadors d'entrada rellevants o les configuracions de dades a temps per aconseguir un funcionament segur i eficient del vehicle.

Per tant, els sensors de vehicles de pila de combustible d'hidrogen són de gran valor. Hi ha principalment sensors de fuites de gas, sensors de pressió, sensors de temperatura, temperatura, sensors integrats d'humitat i pressió, sensors de flux d'aire, etc.

Per exemple, els sensors d'hidrogen inclouen sondes sensibles, plaques de circuits, carcassa externa i components estructurals relacionats; la interfície entre el sensor i l'exterior és principalment una interfície de comunicació, i aquests subsistemes es combinen orgànicament per formar un component sensor d'hidrogen. La funció principal de la instal·lació de sensors d'hidrogen és garantir el funcionament segur dels vehicles de pila de combustible d'hidrogen. Com tots sabem, l'hidrogen és un gas inflamable i explosiu. Per a vehicles de pila de combustible d'hidrogen, Els sensors d'hidrogen poden detectar quan la concentració d'hidrogen supera el rang segur i introduir un senyal d'alarma al vehicle a temps. El sistema del vehicle adoptarà immediatament les mesures de protecció de seguretat corresponents a l'apagada per evitar accidents de seguretat.

Els sensors d'hidrogen no només es poden utilitzar per controlar les fuites d'hidrogen al dipòsit de gas i a l'extrem de la pila, però també per detectar la concentració d'hidrogen en els gasos d'escapament. Els vehicles de pila de combustible d'hidrogen també poden analitzar el rendiment i el grau de reacció de la pila en temps real basant-se en aquesta informació de seguiment., per tal d'ajustar els indicadors d'entrada pertinents o la configuració de dades a temps per aconseguir un funcionament segur i eficient del vehicle.

Per exemple, Els sensors de temperatura d'hidrogen s'utilitzen principalment per a la detecció de pressió d'hidrogen. Utilitza una carcassa d'acer inoxidable 316L, que pot resistir molt bé la fragilitat i la penetració de l'hidrogen, i la seva fiabilitat, la precisió i la durabilitat són molt altes, que pot satisfer eficaçment el treball de mesura de la temperatura de les piles de combustible i altres fonts d'energia d'hidrogen al mercat. A més, la pressió estàtica de treball del nou sensor de temperatura d'hidrogen pot arribar als 160 bar (molt superior al requisit general de pressió), i el rang de mesura és de -40 ℃ a + 100 ° C.

Sr. Zeng, un fabricant de sensors de temperatura d'hidrogen, va dir l'investigador: “L'estàndard nacional té requisits per a la seguretat de l'hidrogen dels vehicles de pila de combustible d'hidrogen. El nombre de sensors d'hidrogen necessaris per a un vehicle s'ha de considerar en combinació amb la disposició de l'espai, ventilació, seguretat, etc. En termes generals, es requereix almenys un per al motor, dipòsit d'emmagatzematge d'hidrogen, cabina (dins del cotxe), i el tub d'escapament també en necessitarà un.”

“Val la pena esmentar que els sensors d'hidrogen es divideixen en moltes especificacions i els rangs també són diferents. Diferents models de piles de combustible i diferents posicions del mateix model tenen requisits diferents per als sensors d'hidrogen. Si es requereix resistència a alta temperatura i humitat i alta precisió, el preu serà més car. Basat en considerar tant les necessitats del vehicle com la reducció de costos, els usuaris solen triar solucions de sensors d'hidrogen de manera integral. ”

“Des d'una perspectiva tècnica, els sensors d'hidrogen d'automòbils són diferents dels sensors de consum. Tenen condicions de funcionament molt complexes i necessiten experimentar temperatures altes i baixes més severes juntament amb el vehicle. També han de resistir forces externes (com la vibració, impacte, etc.). El desenvolupament de productes de sensors d'hidrogen d'automoció ha de complir els requisits bàsics i els processos de desenvolupament de productes d'automoció, a partir de la descripció i anàlisi dels requisits del sistema, i iterant gradualment fins al disseny, anàlisi, verificació, i proves de vehicles per garantir l'exhaustivitat, fiabilitat, i seguretat del producte. ”

2. Aplicació de canals de venda de sensors de temperatura i recursos humans
“El personal de vendes de canals a la indústria de la pila de bateries de corrent mitjà i el personal de vendes de canals de vehicles d'energia d'hidrogen i sensors de temperatura de piles de combustible d'hidrogen tenen canals superposats i recursos de clients superposats.. El personal de vendes pot aconseguir una connexió perfecta canviant de feina en aquestes dues indústries.”

“La nostra empresa de sensors de temperatura contracta per a les necessitats de vendes de les indústries de piles de combustible d'hidrogen i vehicles d'energia d'hidrogen, i també pot cercar amb precisió talents de vendes de canals en aquestes indústries.”

L'equip de vendes de l'empresa de sensors de temperatura va analitzar que s'obre el cicle econòmic de la primera onada de vehicles d'energia d'hidrogen i piles de combustible d'hidrogen, així que no és difícil decidir que el “equip de vendes de la indústria de vehicles d'energia d'hidrogen / piles de combustible d'hidrogen” es pot preparar i establir. Mitjançant la classificació de les llistes de clients i la distribució regional dels fabricants de vehicles d'energia d'hidrogen i piles de combustible d'hidrogen, el traçat regional i el cost de construcció d'aquest “equip de vendes de la indústria de vehicles d'energia d'hidrogen / piles de combustible d'hidrogen” són clars.

3. Aplicació en la comercialització i promoció de sensors de temperatura
Ja hi ha activitats verticals fora de línia per promoure les piles de combustible d'hidrogen i els sensors de temperatura dels vehicles amb energia d'hidrogen. Les organitzacions inclouen l'Associació Internacional de Piles de Combustible d'Hidrogen i l'Aliança per a l'Energia de l'Hidrogen de la Xina, i les activitats inclouen la Conferència i Exposició Mundial de Tecnologia de l'Energia de l'Hidrogen, etc.

La principal manera de promoure les piles de combustible d'hidrogen i els sensors de temperatura dels vehicles d'energia d'hidrogen en línia és el màrqueting de continguts. Construcció de xarxes de PC, Els comptes de WeChat i la realització d'operacions de contingut que poden resoldre les necessitats dels usuaris és l'habilitat bàsica, i construir un ecosistema de màrqueting de continguts que cobreixi Baidu, Zhihu, Xiaohongshu, etc. per als motors de cerca és el gran mercat.

4. Aplicació en inversió i finançament de sensors de temperatura
Des de la perspectiva de tota la cadena de la indústria energètica de l'hidrogen, els principals beneficiaris del capital són els components bàsics de les piles de combustible d'hidrogen com els sistemes de bateries de corrent mitjà, piles, i elèctrodes de membrana (COSA). Per exemple, podeu considerar fer arranjaments primerencs per als sensors de temperatura per a les piles de combustible d'hidrogen. Les empreses de la cadena de subministrament de vehicles d'energia d'hidrogen i els sensors de temperatura són adequats per a la inversió mútua i per atendre els clients comuns junts.