Vodíkový energetický průmyslový řetězec a teplotní senzor

Energie vodíku se týká energie uvolněné vodíkem během fyzikálních a chemických změn, které lze využít pro skladování energie, výroba energie, palivo pro různá vozidla, palivo pro domácnost, atd. Energie vodíku je také sekundární energií, zelené a s nulovými emisemi, nebo energetická forma.

[Vodíkový energetický průmyslový řetězec]
Proti proudu: výroba vodíku, skladování a přepravu, provoz vodíkové čerpací stanice;
Střední proud: výroba systémů palivových článků a dílů;
Po proudu: aplikace vodíkových palivových článků a mnoho dalších odkazů.

Termočlánkový snímač teploty typu E PT100 k pro vozidla s vodíkovou energií

NTC teplotní senzor pro vodíkové palivové články

Teplotní senzor DS18b20 pro vozidla s vodíkovou energií

Cesta výroby vodíku se bude lišit podle zdrojů na místě výroby vodíku. Spojením skladování vodíku je hlavně skladování plynného vodíku, ale vyhlídky na skladování slitinového vodíku jsou dobré. Spojení čerpací stanice vodíku bude představovat vzor koexistence a komplementarity mezi centrální výrobou vodíku a distribuovanou výrobou vodíku. Příležitostí ve spojení palivového článku jsou membrány pro výměnu protonů, nízkonákladové katalyzátory a láhve na skladování vodíku. Automobilový trh je největší v navazující aplikační vazbě, a očekává se, že trh užitkových vozidel s vodíkovými palivovými články exploduje jako první na trhu automobilových aplikací.

1. Výroba vodíku
Výroba vodíku je důležitým článkem v řetězci vodíkového energetického průmyslu. Podle technologie výroby, lze ji rozdělit na výrobu vodíku z fosilní energie, průmyslová produkce vodíku jako vedlejší produkt a výroba vodíku elektrolýzou vody:
Výroba vodíku z fosilní energie (také známý jako šedý vodík) je hlavním zdrojem vodíku v mé zemi. Má nízké výrobní náklady, ale vysoké emise uhlíku, což neprospívá realizaci mé země “3060” gól;

Průmyslová produkce plynného vodíku jako vedlejšího produktu (tj. modrý vodík) se týká hlavně vodíku získaného při výrobě chemických produktů, jako je koksárenský plyn, syntetický amoniak, a syntetický metanol.

Elektrolýza vody výroba vodíku (tj. zelený vodík) během procesu výroby vodíku nevypouští skleníkové plyny, a čistota vodíku je vysoká. Je to hlavní směr výroby vodíku do budoucna. Však, současná spotřeba elektřiny při elektrolýze vody při výrobě vodíku je velká a výrobní náklady jsou vysoké.

2. Skladování a přeprava vodíku
Skladování a přeprava vodíku je klíčovým článkem omezujícím rozvoj vodíkového energetického průmyslu mé země. Jako nejlehčí plyn v přírodě, vodík má jedinečné fyzikální a chemické vlastnosti, což činí skladování a přepravu velmi obtížné a nákladné, což se také stalo jedním z důvodů bránících rozvoji vodíkového energetického průmyslu. Způsob skladování vodíku odpovídá způsobu přepravy vodíku. V současné době, existují čtyři hlavní způsoby skladování a přepravy vodíku, a to, vysokotlaký plyn, nízkoteplotní kapalný vodík, skladování a přeprava organických kapalin a pevných látek.

Dnes, technologie vysokotlakého skladování plynného vodíku je vyspělá, a stane se hlavní technologií skladování vodíku, kterou bude moje země v budoucnu podporovat; nízkoteplotní skladování a přeprava kapalného vodíku se používá hlavně v leteckém průmyslu; skladování a přeprava organických kapalin a pevných látek jsou stále ve fázi výzkumu a demonstrace.

3. Vodíková čerpací stanice
Hlavními součástmi vodíkové čerpací stanice jsou vodíkový tankovací stroj, vodíkový kompresor (účtování asi 30% z celkových nákladů), skupina lahví pro skladování vodíku, atd. Současným směrem vývoje výroby zařízení je urychlení procesu lokalizace vodíkových kompresorů, čímž se sníží náklady na výstavbu vodíkových čerpacích stanic.

Od července 5, 2022, moje země vybudovala celkem 272 vodíkové čerpací stanice. Mezi nimi, Provincie Guangdong má největší počet stanic, dosahující 52, a provincie Shandong má 29, na druhém místě v zemi. Počet stanic v Jiangsu a Zhejiang je více než 20. Mezi obcemi, Největší počet stanic má Šanghaj, dosahující 15. Peking má 14. V současné době, kromě Tibetu, Qinghai a Gansu, moje země dosáhla plného pokrytí vodíkových čerpacích stanic. Dle plánování počtu vodíkových čerpacích stanic, celkový plánovaný počet překročí 800 v 2025.

IV. Střední proud řetězce vodíkového energetického průmyslu
Uprostřed řetězce vodíkového energetického průmyslu, hlavní důraz je kladen na palivové články a jejich osm klíčových součástí:

1. Palivový článek
Palivový článek je zařízení na výrobu energie, které přímo přeměňuje chemickou energii vodíku a kyslíku na elektrickou energii. Základním principem je zpětná reakce elektrolýzy vody. Palivové články jsou složitější než běžné systémy lithiových baterií, skládající se převážně ze sady baterií (jádro celého bateriového systému) a systémové komponenty (vzduchový kompresor, zvlhčovač, vodíkové oběhové čerpadlo, skupina lahví pro skladování vodíku).
△ Princip fungování systému palivových článků - vodík a kyslík jsou přiváděny k anodě a katodě. Poté, co vodík difunduje ven přes anodu a reaguje s elektrolytem, uvolňuje elektrony, aby se dostaly ke katodě přes vnější zátěž.

2. Osm klíčových součástí palivových článků
V oblasti vodíkové energie, Ministerstvo průmyslu a informačních technologií rozděluje osm klíčových součástí palivových článků na: zásobník palivových článků, bipolární deska, membránová elektroda, membrána pro výměnu protonů, katalyzátor, vrstva difúze plynu, vzduchový kompresor a oběhové čerpadlo na vodík, což je také klíčový článek, který moje země potřebuje překonat při rozvoji vodíkového energetického průmyslu.

Zásobník palivových článků, hlavní součást systému motoru, je místo, kde vodík a kyslík podléhají elektrochemickým reakcím a generují elektřinu.

Protože výstupní výkon jedné jednotky palivového článku je malý, více jednotek palivových článků je obvykle zapojeno do série, aby vytvořilo stoh pro zvýšení výstupního výkonu. Proto, svazek je složený komponent složený ze střídajících se bipolárních desek a membránových elektrod, s těsněním vloženým mezi každý monomer, a po přitlačení přední a zadní koncové desky se utáhne šrouby. V ceně vozidla s palivovými články, na systém palivových článků připadá asi 60%, a zásobník palivových článků představuje více než 62% nákladů na systém palivových článků, takže snížení nákladů na sadu palivových článků je klíčem k rozvoji průmyslu vozidel s palivovými články.

Bipolární desky tvoří asi 60-80% hmotnosti sady palivových článků, 20-40% nákladů, a zabírají téměř celý objem zásobníku palivových článků, hraje roli podpory mechanické konstrukce, rovnoměrná distribuce plynu, vypouštění vody, vedení tepla a elektřiny.

Podle různých materiálů, bipolární desky lze rozdělit na grafitové bipolární desky, kovové bipolární desky a kompozitní bipolární desky. Grafitové bipolární desky – nízká hmotnost, silná stabilita a vysoká odolnost proti korozi, ale špatné mechanické vlastnosti. Kovové bipolární desky – silné mechanické vlastnosti, tenká tloušťka, dobrá plynová bariéra, ale snadno koroduje a má krátkou životnost. Kompozitní bipolární desky – mají výhody jak grafitových desek, tak kovových desek, ale proces přípravy je komplikovaný a náklady jsou vysoké.

Membránové elektrody se skládají hlavně z membrán pro výměnu protonů, katalyzátory, rámy a vrstvy difúze plynu, a jsou obecně sedmivrstvou skládanou strukturou.

V současné době, výkonnostní rozdíl mezi produkty vyráběnými domácími a zahraničními výrobci membránových elektrod se stále zmenšuje, a membránové elektrody s nízkými cenami přípravy, vysoký výkon a dobrá odolnost se staly také středem zájmu domácích i zahraničních výrobců. Soudě podle rozložení tuzemských podniků, expanze podniků s membránovými elektrodami se poté zrychlí 2021, a technologie oboustranného přímého potahování a technologie integrovaného lisování s membránovou elektrodou se stávají hlavním proudem.

Protonové výměnné membrány mají funkci izolace elektronů, oddělení kladného a záporného pólu, a vodivé protony. Výrobní proces je složitý a má vysoké technické a kvalifikační bariéry.

Podle obsahu fluoru, protonové výměnné membrány lze rozdělit na membrány kyseliny perfluorsulfonové, částečně fluorované polymerní membrány, nové nefluorované polymerové membrány, kompozitní membrány, atd. Perfluorované protonové výměnné membrány jsou široce používány díky jejich vynikající tepelné stabilitě, chemická stabilita, vysoká mechanická pevnost a vysoký stupeň industrializace.

Katalyzátory palivových článků se dělí na platinové katalyzátory, nízkoplatinové katalyzátory, a neplatinové katalyzátory.

V průmyslové výrobě katalyzátorů, moje země výrazně zaostává za zahraničím a dlouho se spoléhá na dovoz. To nejen zvýšilo cenu palivových článků, ale také omezila rozvoj vodíkového energetického průmyslu mé země. V současné době, proces lokalizace katalyzátorů palivových článků v mé zemi se zrychluje. Nedávno, výrobní linka na výrobu katalyzátorů pro palivové články společnosti Zhongzi Environmental Protection byla dokončena a úspěšně prošla schválením. Od dokončení výrobní linky šetrné k životnímu prostředí, má velký význam pro materiály jádra palivových článků, aby postupovaly směrem k lokalizaci, dosáhnout technické kontroly a snížit náklady.

Plynová difúzní vrstva se obvykle skládá ze základní vrstvy a mikroporézní vrstvy. Poté, co je základní vrstva plynové difúzní vrstvy hydrofobní, je na něj potažena jedna nebo více mikroporézních vrstev, aby se vytvořila vrstva pro difúzi plynu. Hraje důležitou roli při podpoře katalytické vrstvy, sběrný proud, vedení plynu a vypouštění reakčního produktu vody v palivových článcích.

Podle různých základních vrstev, lze jej rozdělit na papírový substrát z uhlíkových vláken, substrát z uhlíkové tkaniny a kovový substrát. V současné době, většina výrobců palivových článků používá produkty s difúzní vrstvou plynu od výrobců, jako je japonský Toray, AvCarb ve Spojených státech, a německý SGL. Však, obecné vodíkové energie mé země, Jiangsu Hydrogen Power a další společnosti mohou v zásadě porovnávat mezinárodní pokročilé produkty na technické úrovni a očekává se, že dosáhnou industrializace.

Vodíkové oběhové čerpadlo, hlavní proud vodíkového cirkulačního produktu mé země. Pokud je zásobník baterií porovnán s “srdce” palivového článku, pak je vodík “krev”, a systém cirkulace vodíku je “silný myokard” zajistit tok “krev”. Produkty pro cirkulaci vodíku zahrnují především vodíková cirkulační čerpadla a vodíkové ejektory: Ve srovnání s vodíkovými ejektory, vodíková oběhová čerpadla mají výhody aktivní nastavitelnosti, rychlá rychlost odezvy, a široký pracovní rozsah.

Vzduchové kompresory se skládají z kompresních prvků, řidiči, a mechanické zařízení, které pohání prvky kompresoru.

Na rozdíl od běžných vzduchových kompresorů, Vzduchové kompresory s palivovými články musí splňovat mnoho přísných požadavků, jako je bezolejový provoz, nízká hlučnost, vysoká spolehlivost, vysoká účinnost, miniaturizace, široký pracovní rozsah, dobrá schopnost dynamické odezvy, a dobrý tepelný management. Z hlediska podílu na trhu, stupeň lokalizace vzduchových kompresorů palivových článků je poměrně vysoký, a mezi přední tuzemské společnosti patří Kingston, Segatron, atd.

PROTI. Navazující na řetězec vodíkového energetického průmyslu
Ve spodní části průmyslového řetězce, aplikace vodíkové energie se projevuje především v dopravě, výroba energie, skladování energie, průmysl a další scénáře, mezi nimiž je doprava důležitým průlomem pro spotřebu vodíkové energie.

Od dubna 30, 2022, celkem 8,198 Vozidla s palivovými články byla připojena k Národní platformě pro monitorování a řízení pro vozidla s novou energií. Mezi nimi, autobusy s palivovými články jsou největší, s celkem 4,241 připojeno, zaúčtování 51.73% z celkového počtu; jsou připojena speciální vozidla, zaúčtování 3,945, zaúčtování 48.12%, včetně logistických speciálních vozidel, ženijní speciální vozidla a sanitační speciální vozidla; a osobní vozy jsou propojeny, zaúčtování 12, zaúčtování 0.15%.

Z pohledu demonstračních aplikací vozidel s palivovými články, moje země má v současné době pět velkých demonstračních měst, konkrétně Peking-Tianjin-Hebei, Šanghaj, Guangdong, Hebei a Zhengzhou. Pět hlavních demonstračních městských uskupení se celkem propojilo 5,853 vozidla s palivovými články, zaúčtování 71.40% národního přístupu vozidel s palivovými články. Mezi nimi, shluk města Guangdong má největší počet připojených vozidel na palivové články, dosahující 2,604.

VI. Teplotní senzor
1. Aplikace v produktech snímačů teploty
Sám o sobě je výbušný a těkavý. Hlavními zdroji nebezpečí, kterým čelí palubní vodíkový systém vozidel s palivovými články, jsou požáry a výbuchy. Proto, lidé vznesli otázky o bezpečnosti palubního vodíkového systému automobilů. Za účelem koordinace bezpečnostních technických požadavků různých zemí a zvýšení povědomí veřejnosti o vodíkových palivových článcích, Evropská hospodářská komise OSN zřídila speciální pracovní skupinu a vypracovala globální technické předpisy GTR3 “Globální technické předpisy pro vozidla s vodíkovými palivovými články”. Bezpečnost vozidel s vodíkovými palivovými články je jasně stanovena tímto technickým předpisem.

Vodíkové zdroje jsou velmi dobré, čisté a obnovitelné. Vezměte si jako příklad elektromobily s vodíkovými palivovými články. Zahraniční technologie je poměrně vyspělá. Jedná se o nové energetické vozidlo poháněné elektromotorem a poháněné elektřinou generovanou vodíkovým palivem prostřednictvím elektrochemických reakcí.

Protože po chemické reakci vzniká pouze voda, emise se blíží nule. Ve srovnání s novými vozidly s lithiovou baterií, spotřebitelé nemají problémy s úzkostí a nepotřebují měnit své návyky používání. Proces hydrogenace trvá pouze 5 zápis, a nedochází k problémům se znečištěním způsobeným vyřazením velkokapacitních baterií po dlouhodobém používání, proto se nazývá vozidlo čisté energie.

Však, vodíkové palivové články jsou náchylné k úniku a mají velmi široký rozsah výbuchu. V současnosti je to plyn s nejširším vlnovým rozsahem. Dokud se smísí se vzduchem a dosáhne poměru 4% na 75%, vybuchne a bude patřit k výbuchovému plynu prvního stupně. Proto, z vodíkových výrobních stanic, vodíkové skladovací stanice, dopravních vozidel, vodíkové čerpací stanice, do vozidel s vodíkovými palivovými články, vodík je potřeba otestovat, úniky jsou odhaleny co nejdříve, ventily se okamžitě vypnou a spustí se alarm, aby se snížila bezpečnostní rizika.

Navíc, pro vozidla s vodíkovými palivovými články, vodíkové senzory nelze použít pouze k monitorování úniků vodíku na konci plynové nádrže a komína, ale také k detekci koncentrace vodíku ve výfukových plynech. Vozidla s palivovými články mohou také analyzovat výkon a stupeň reakce zásobníku v reálném čase na základě těchto monitorovacích informací, tak, aby bylo možné včas upravit příslušné vstupní indikátory nebo konfigurace dat pro dosažení bezpečného a efektivního provozu vozidla.

Proto, senzory vozidel s vodíkovými palivovými články mají velkou hodnotu. Jedná se především o snímače úniku plynu, senzory tlaku, teplotní senzory, teplota, integrované senzory vlhkosti a tlaku, senzory proudění vzduchu, atd.

Například, vodíkové senzory obsahují citlivé sondy, obvodové desky, vnější pláště a související konstrukční součásti; rozhraní mezi snímačem a vnějškem je převážně komunikační rozhraní, a tyto subsystémy jsou organicky spojeny a tvoří součást vodíkového senzoru. Primární funkcí instalace vodíkových senzorů je zajistit bezpečný provoz vozidel s vodíkovými palivovými články. Jak všichni víme, vodík je hořlavý a výbušný plyn. Pro vozidla s vodíkovými palivovými články, vodíkové senzory dokážou detekovat, kdy koncentrace vodíku překročí bezpečný rozsah, a včas zasílat poplachový signál do vozidla. Systém vozidla okamžitě přijme odpovídající bezpečnostní ochranná opatření při vypnutí, aby zabránil bezpečnostním nehodám.

Vodíkové senzory nelze použít pouze k monitorování úniku vodíku z plynové nádrže a konce komínu, ale také k detekci koncentrace vodíku ve výfukových plynech. Vozidla s vodíkovými palivovými články mohou také analyzovat výkon a stupeň reakce zásobníku v reálném čase na základě těchto monitorovacích informací, tak, aby bylo možné včas upravit příslušné vstupní indikátory nebo konfiguraci dat pro dosažení bezpečného a efektivního provozu vozidla.

Například, snímače teploty vodíku se používají hlavně pro detekci tlaku vodíku. Používá plášť z nerezové oceli 316L, které velmi dobře odolávají vodíkovému zkřehnutí a průniku, a její spolehlivost, přesnost a trvanlivost jsou velmi vysoké, které mohou efektivně plnit práci měření teploty palivových článků a jiných zdrojů vodíkové energie na trhu. Navíc, statický pracovní tlak nového snímače teploty vodíku může dosáhnout 160 barů (mnohem vyšší, než je obecný požadavek na tlak), a rozsah měření je -40 °C až +100 °C.

pan. Zeng, výrobce snímače teploty vodíku, řekl výzkumník: “Národní norma obsahuje požadavky na vodíkovou bezpečnost vozidel s vodíkovými palivovými články. Počet vodíkových senzorů požadovaných pro vozidlo by měl být zvažován v kombinaci s prostorovým uspořádáním, větrání, bezpečnost, atd. Obecně řečeno, pro motor je vyžadován alespoň jeden, skladovací nádrž na vodík, kokpitu (uvnitř auta), a výfuk bude také potřebovat.”

“Za zmínku stojí, že vodíkové senzory jsou rozděleny do mnoha specifikací a různé jsou i rozsahy. Různé modely palivových článků a různé polohy stejného modelu mají různé požadavky na vodíkové senzory. Pokud je požadována vysoká odolnost vůči teplotě a vlhkosti a vysoká přesnost, cena bude dražší. Na základě zohlednění potřeb vozidla a snížení nákladů, uživatelé obecně volí řešení vodíkových senzorů komplexním způsobem. ”

“Z technického hlediska, automobilové vodíkové senzory se liší od spotřebitelských senzorů. Mají velmi složité provozní podmínky a musí spolu s vozidlem zažít náročnější vysoké a nízké teploty. Musí také odolávat vnějším silám (jako jsou vibrace, dopad, atd.). Vývoj produktů automobilových vodíkových senzorů musí splňovat základní požadavky a procesy vývoje automobilových produktů, počínaje popisem systémových požadavků a analýzou, a postupně iterovat k designu, analýza, ověření, a testování vozidel pro zajištění komplexnosti, spolehlivost, a bezpečnost produktu. ”

2. Aplikace prodejních kanálů teplotních senzorů a lidských zdrojů
“Pracovníci prodejních kanálů v průmyslu baterií středního proudu a prodejní pracovníci kanálů pro vozidla na vodíkovou energii a snímače teploty vodíkových palivových článků mají překrývající se kanály a překrývající se zdroje zákazníků.. Prodejci mohou dosáhnout bezproblémového spojení výměnou pracovních míst v těchto dvou odvětvích.”

“Naše společnost zabývající se teplotními senzory přijímá zaměstnance pro prodejní potřeby odvětví vodíkových palivových článků a vozidel s vodíkovou energií, a může také přesně vyhledávat talenty na prodejní kanály v těchto odvětvích.”

Prodejní tým společnosti zabývající se teplotními senzory analyzoval, že se otevírá obchodní cyklus první vlny vozidel na vodíkovou energii a vodíkových palivových článků, takže není těžké rozhodnout, že “tým prodeje vozidel na vodíkovou energii/průmyslu vodíkových palivových článků” lze připravit a založit. Tříděním seznamů zákazníků a regionální distribucí výrobců vozidel na vodíkovou energii a vodíkových palivových článků, regionální uspořádání a stavební náklady tohoto “tým prodeje vozidel na vodíkovou energii/průmyslu vodíkových palivových článků” jsou jasné.

3. Aplikace v marketingu a propagaci teplotních senzorů
Již existují vertikální offline aktivity na podporu vodíkových palivových článků a snímačů teploty vozidel na vodíkovou energii. Mezi organizace patří International Hydrogen Fuel Cell Association a China Hydrogen Energy Alliance, a aktivity zahrnují World Hydrogen Energy Technology Conference and Exhibition, atd.

Hlavním způsobem, jak online propagovat vodíkové palivové články a snímače teploty vozidel na vodíkovou energii, je obsahový marketing. Budování PC sítí, Účty WeChat a provádění operací s obsahem, které mohou vyřešit potřeby uživatelů, jsou základní dovedností, a vybudování obsahového marketingového ekosystému pokrývajícího Baidu, Zhihu, Xiaohongshu, atd. pro vyhledávače je velký trh.

4. Aplikace v investicích a financování snímačů teploty
Z pohledu celého řetězce vodíkové energetiky, největšími příjemci kapitálu jsou hlavní součásti vodíkových palivových článků, jako jsou středoproudé bateriové systémy, hromady, a membránové elektrody (Něco). Například, můžete zvážit včasné uspořádání teplotních senzorů pro vodíkové palivové články. Společnosti dodavatelského řetězce vozidel s vodíkovou energií a teplotní senzory jsou vhodné pro vzájemné investice a společné služby společným zákazníkům.