Lanac industrije vodikove energije i senzor temperature

Energija vodika odnosi se na energiju koju oslobađa vodik tijekom fizikalnih i kemijskih promjena, koji se može koristiti za skladištenje energije, proizvodnja električne energije, goriva za razna vozila, gorivo za kućanstvo, itd. Energija vodika također je sekundarna energija, zelena i bez emisije, ili obliku energije.

[Lanac industrije vodikove energije]
Uzvodno: proizvodnja vodika, skladištenje i transport, rad stanice za punjenje vodikom;
Srednji tok: sustav gorivih ćelija i proizvodnja dijelova;
Nizvodno: primjena vodikovih gorivih ćelija i mnoge druge poveznice.

PT100 k-tip E-tip senzor temperature termoelementa za vozila na vodik

NTC senzor temperature za vodikove gorive ćelije

Senzor temperature DS18b20 za vozila na vodik

Put proizvodnje vodika varirat će ovisno o resursima mjesta za proizvodnju vodika. Veza za skladištenje vodika je uglavnom skladište plinovitog vodika, ali su izgledi za skladištenje vodika u legurama dobri. Veza stanice za opskrbu vodikom predstavljat će obrazac koegzistencije i komplementarnosti između središnje proizvodnje vodika i distribuirane proizvodnje vodika. Mogućnosti u poveznici gorivih ćelija su membrane za izmjenu protona, jeftini katalizatori i boce za skladištenje vodika. Automobilsko tržište je najveće u nizvodnoj vezi primjene, a očekuje se da će tržište gospodarskih vozila na vodikove gorive ćelije prvo eksplodirati na tržištu automobilskih aplikacija.

1. Proizvodnja vodika
Proizvodnja vodika važna je karika u lancu industrije vodikove energije. Prema tehnologiji proizvodnje, može se podijeliti na fosilnu energiju proizvodnju vodika, proizvodnja vodika iz industrijskih nusproizvoda i proizvodnja vodika elektrolizom vode:
Fosilna energija Proizvodnja vodika (također poznat kao sivi vodik) je glavni izvor vodika u mojoj zemlji. Ima niske troškove proizvodnje, ali visoke emisije ugljika, što ne ide u prilog ostvarenju moje zemlje “3060” cilj;

Proizvodnja industrijskog nusprodukta plina vodika (tj. plavi vodik) uglavnom se odnosi na vodik dobiven u proizvodnji kemijskih proizvoda kao što je plin iz koksne peći, sintetski amonijak, i sintetski metanol.

Proizvodnja vodika elektrolizom vode (tj. zeleni vodik) ne emitira stakleničke plinove tijekom procesa proizvodnje vodika, a čistoća vodika je visoka. To je glavni smjer proizvodnje vodika u budućnosti. Međutim, trenutna potrošnja električne energije za proizvodnju vodika elektrolizom vode je velika, a troškovi proizvodnje visoki.

2. Skladištenje i transport vodika
Skladištenje i transport vodika ključna je karika koja ograničava razvoj industrije vodikove energije u mojoj zemlji. Kao najlakši plin u prirodi, vodik ima jedinstvena fizikalna i kemijska svojstva, što skladištenje i transport čini vrlo teškim i skupim, što je također postalo jedan od razloga kočenja razvoja industrije vodikove energije. Metoda skladištenja vodika odgovara metodi transporta vodika. Trenutno, postoje četiri glavna načina skladištenja i transporta vodika, naime, visokotlačni plin, niskotemperaturni tekući vodik, organsko tekuće i kruto skladištenje i transport.

Danas, tehnologija visokotlačnog skladištenja plinovitog vodika je zrela, i postat će glavna tehnologija za pohranjivanje vodika koju promovira moja zemlja u budućnosti; skladištenje i transport tekućeg vodika na niskim temperaturama uglavnom se koristi u području zrakoplovstva; organsko tekuće i kruto skladištenje i transport još su u fazi istraživanja i demonstracije.

3. Stanica za punjenje vodikom
Glavne komponente stanice za punjenje vodikom su stroj za punjenje vodikom, hydrogen compressor (accounting for about 30% of the total cost), hydrogen storage bottle group, itd. The current development direction of equipment manufacturing is to accelerate the localization process of hydrogen compressors, thereby reducing the construction cost of hydrogen refueling stations.

As of July 5, 2022, my country has built a total of 272 hydrogen refueling stations. Među njima, Guangdong Province has the largest number of stations, reaching 52, and Shandong Province has 29, ranking second in the country. The number of stations in Jiangsu and Zhejiang is more than 20. Among the municipalities, Shanghai has the largest number of stations, reaching 15. Beijing has 14. Trenutno, except for Tibet, Qinghai and Gansu, my country has achieved full coverage of hydrogen refueling stations. According to the planning of the number of hydrogen refueling stations, the total planned number will exceed 800 u 2025.

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

1. Goriva ćelija
Gorivna ćelija je uređaj za proizvodnju električne energije koji izravno pretvara kemijsku energiju vodika i kisika u električnu energiju. Osnovni princip je obrnuta reakcija elektrolize vode. Gorivne ćelije su složenije od uobičajenih sustava litijskih baterija, uglavnom se sastoji od baterije (jezgra cjelokupnog baterijskog sustava) i komponente sustava (kompresor zraka, ovlaživač zraka, vodikova cirkulacijska pumpa, hydrogen storage bottle group).
△ Princip rada sustava gorivih ćelija - vodik i kisik dovode se na anodu odnosno katodu. 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 gorivih ćelija
U području vodikove energetike, Ministarstvo industrije i informacijske tehnologije dijeli osam ključnih komponenti gorivih ćelija na: dimnjak gorivih ćelija, bipolarna ploča, membranska elektroda, membrana za izmjenu protona, katalizator, plinski difuzijski sloj, zračni kompresor i vodikova cirkulacijska pumpa, što je ujedno i ključna karika koju moja zemlja treba prevladati u razvoju industrije vodikove energije.

Sklop gorivih ćelija, glavna komponenta sustava motora, je mjesto gdje vodik i kisik prolaze kroz elektrokemijske reakcije i stvaraju električnu energiju.

Budući da je izlazna snaga jedne jedinice gorive ćelije mala, više jedinica gorivih ćelija obično je spojeno u seriju kako bi se stvorio niz radi povećanja izlazne snage. Stoga, hrpa je kompozitna komponenta sastavljena od izmjeničnih bipolarnih ploča i membranskih elektroda, s brtvama ugrađenim između svakog monomera, i zategnuti vijcima nakon što su prednje i stražnje krajnje ploče pritisnute. U trošku vozila s gorivnim ćelijama, sustav gorivih ćelija iznosi oko 60%, a skup gorivih ćelija čini više od 62% od cijene sustava gorivih ćelija, stoga je smanjenje troškova sklopa gorivih ćelija ključ za razvoj industrije vozila s gorivim ćelijama.

Bipolarne ploče čine oko 60-80% od mase sklopa gorivih ćelija, 20-40% troška, i zauzimaju gotovo cijeli volumen sklopa gorivih ćelija, igrajući ulogu potpore mehaničkoj strukturi, ravnomjerno raspoređujući plin, ispuštanje vode, provođenje topline i elektriciteta.

Prema različitim materijalima, bipolarne ploče možemo podijeliti na grafitne bipolarne ploče, metalne bipolarne ploče i kompozitne bipolarne ploče. Grafitne bipolarne ploče – mala težina, snažna stabilnost i visoka otpornost na koroziju, ali loših mehaničkih svojstava. Metalne bipolarne ploče – jaka mehanička svojstva, tanka debljina, dobra plinska barijera, ali lako korodira i kratkog vijeka. Kompozitne bipolarne ploče – imaju prednosti i grafitnih ploča i metalnih ploča, ali postupak pripreme je kompliciran i cijena visoka.

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

Trenutno, razlika u performansama između proizvoda domaćih i stranih proizvođača membranskih elektroda sve je manja, i membranske elektrode s niskim cijenama pripreme, visoke performanse i dobra trajnost također su postali fokus domaćih i stranih proizvođača. Sudeći prema rasporedu domaćih poduzeća, širenje poduzeća membranskih elektroda će se ubrzati nakon 2021, a tehnologija dvostranog izravnog premazivanja i tehnologija oblikovanja s integriranom membranskom elektrodom postaju mainstream.

Membrane za izmjenu protona imaju funkciju izolacije elektrona, razdvajanje pozitivnih i negativnih polova, i provodni protoni. Proces proizvodnje je složen i ima visoke tehničke i kvalifikacijske 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. Perfluorne membrane za izmjenu protona naširoko se koriste zbog svoje izvrsne toplinske stabilnosti, kemijska stabilnost, velika mehanička čvrstoća i visok stupanj industrijalizacije.

Katalizatori gorivih ćelija dijele se na platinske katalizatore, katalizatori s niskim sadržajem platine, i neplatinasti katalizatori.

U industrijskoj proizvodnji katalizatora, moja zemlja daleko zaostaje za inozemstvom i dugo se oslanjala na uvoz. Ovo nije samo povećalo cijenu gorivih ćelija, ali i ograničio razvoj industrije vodikove energije u mojoj zemlji. Trenutno, proces lokalizacije katalizatora gorivih ćelija u mojoj zemlji se ubrzava. Nedavno, linija za proizvodnju katalizatora gorivih ćelija tvrtke Zhongzi Environmental Protection je dovršena i uspješno je prošla prihvaćanje. Od završetka ekološki prihvatljive proizvodne linije, ima veliki značaj za napredovanje temeljnih materijala gorivih ćelija prema 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 difuzije plina hidrofoban, na njega se nanosi jedan ili više mikroporoznih slojeva kako bi se formirao sloj difuzije plina. Ima važnu ulogu u podupiranju katalitičkog sloja, prikupljanje struje, provođenje plina i ispuštanje vode produkta reakcije u gorivim ćelijama.

Prema različitim osnovnim slojevima, može se podijeliti na papirnu podlogu od karbonskih vlakana, supstrat od karbonske tkanine i metalni supstrat. Trenutno, većina proizvođača gorivih ćelija koristi proizvode za plinski difuzijski sloj proizvođača kao što je japanski Toray, američki AvCarb, i njemački SGL. Međutim, General Hydrogen Energy moje zemlje, Jiangsu Hydrogen Power i druge tvrtke mogu u osnovi mjeriti međunarodne napredne proizvode na tehničkoj razini i očekuje se da će postići industrijalizaciju.

Vodikova cirkulacijska pumpa, glavni proizvod za cirkulaciju vodika u mojoj zemlji. Ako se skup baterija usporedi s “srce” gorive ćelije, tada je vodik “krv”, a sustav cirkulacije vodika je “jak miokard” osigurati protok “krv”. Proizvodi za cirkulaciju vodika uglavnom uključuju cirkulacijske pumpe vodika i ejektore vodika: U usporedbi s ejektorima vodika, vodikove cirkulacijske pumpe imaju prednosti aktivne prilagodljivosti, brza brzina odziva, i širok radni raspon.

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

Za razliku od običnih zračnih kompresora, zračni kompresori s gorivim ćelijama moraju ispunjavati mnoge stroge zahtjeve kao što su bezuljni, niska buka, visoka pouzdanost, visoka učinkovitost, minijaturizacija, širok radni raspon, dobra sposobnost dinamičkog odziva, i dobro upravljanje toplinom. Što se tiče tržišnog udjela, stupanj lokalizacije zračnih kompresora gorivih ćelija je relativno visok, a vodeće domaće tvrtke uključuju Kingston, Segatron, itd.

V. Nizvodno od lanca industrije vodikove energije
U nizvodnom lancu industrije, primjena vodikove energije uglavnom se ogleda u prometu, proizvodnja električne energije, skladištenje energije, industrija i drugi scenariji, među kojima je prijevoz važan prodor za potrošnju vodikove energije.

Od travnja 30, 2022, ukupno 8,198 vozila na gorive ćelije povezana su s Nacionalnom platformom za nadzor i upravljanje vozilima s novom energijom. Među njima, autobusi na gorive ćelije su najveći, s ukupno 4,241 povezan, računovodstvo za 51.73% od ukupnog broja; povezana su specijalna vozila, računovodstvo za 3,945, računovodstvo za 48.12%, uključujući logistička specijalna vozila, tehnička specijalna vozila i sanitarna specijalna vozila; a povezani su osobni automobili, računovodstvo za 12, računovodstvo za 0.15%.

Iz perspektive pokazne primjene vozila s gorivnim ćelijama, moja zemlja trenutačno ima pet velikih demonstracijskih klastera gradova, naime Peking-Tianjin-Hebei, Šangaj, Guangdong, Hebei i Zhengzhou. Pet glavnih klastera demonstracijskih gradova povezalo je ukupno 5,853 vozila na gorive ćelije, računovodstvo za 71.40% nacionalnog pristupa vozilima s gorivnim ćelijama. Među njima, gradski klaster Guangdong ima najveći broj povezanih vozila na gorive ćelije, reaching 2,604.

VI. Senzor temperature
1. Primjena u proizvodima senzora temperature
Sam po sebi je eksplozivan i nepostojan. Glavni izvori opasnosti s kojima se suočava ugrađeni vodikov sustav vozila na gorive ćelije su požar i eksplozija. Stoga, ljudi su postavili pitanja o sigurnosti ugrađenog vodikovog sustava u automobilima. Kako bi se koordinirali sigurnosni tehnički zahtjevi raznih zemalja i javnost bolje upoznala s vodikovim gorivim ćelijama, Ekonomska komisija Ujedinjenih naroda za Europu osnovala je posebnu radnu skupinu i izradila nacrt globalnih tehničkih propisa GTR3 “Globalni tehnički propisi za vozila s vodikovim gorivim ćelijama”. Sigurnost vozila na vodikove gorivne ćelije jasno je propisana ovim tehničkim propisom.

Izvori vodika su vrlo dobri, čisto i obnovljivo. Uzmimo za primjer električna vozila na vodikove gorive ćelije. Strana tehnologija je dosta zrela. To je novo energetsko vozilo koje pokreće električni motor i pokreće električna energija proizvedena iz vodikovog goriva kroz elektrokemijske reakcije.

Budući da se nakon kemijske reakcije stvara samo voda, emisija je blizu nule. U usporedbi s novim energetskim vozilima s litij baterijom, potrošači nemaju problema s tjeskobom izdržljivosti i ne moraju mijenjati svoje navike korištenja. Proces hidrogenacije traje samo 5 minuta, i nema problema s onečišćenjem uzrokovanim bacanjem baterija velikog kapaciteta nakon dugotrajne uporabe, pa se naziva vozilom čiste energije.

Međutim, vodikove gorive ćelije sklone su curenju i imaju vrlo širok raspon eksplozije. Trenutno je to plin s najvećim rasponom valova. Sve dok se miješa sa zrakom i postigne omjer od 4% do 75%, eksplodirat će i pripada eksplozivnom plinu prve razine. Stoga, iz stanica za proizvodnju vodika, stanice za skladištenje vodika, transportna vozila, hydrogen refueling stations, vozila na vodikove gorive ćelije, potrebno je ispitati vodik, curenja se otkrivaju što je prije moguće, ventili se odmah isključuju i oglašavaju se alarmi kako bi se smanjile opasnosti po sigurnost.

Uz to, za vozila na vodikove gorive ćelije, senzori vodika ne mogu se koristiti samo za praćenje istjecanja vodika na kraju spremnika plina i dimnjaka, ali i detektirati koncentraciju vodika u ispušnim plinovima. Vozila s gorivnim ćelijama također mogu analizirati performanse i stupanj reakcije sklopa u stvarnom vremenu na temelju ovih informacija o praćenju, kako bi se na vrijeme prilagodili relevantni indikatori unosa ili konfiguracije podataka kako bi se postigao siguran i učinkovit rad vozila.

Stoga, senzori vozila na vodikove gorive ćelije od velike su vrijednosti. Tu su uglavnom senzori curenja plina, senzori pritiska, senzori temperature, temperatura, integrirani senzori vlage i tlaka, senzori protoka zraka, itd.

Na primjer, vodikovi senzori uključuju osjetljive sonde, strujne ploče, vanjske ljuske i srodne strukturne komponente; sučelje između senzora i izvana je uglavnom komunikacijsko sučelje, a ti su podsustavi organski kombinirani da tvore komponentu senzora vodika. Primarna funkcija ugradnje vodikovih senzora je osigurati siguran rad vozila na vodikove gorive ćelije. Kao što svi znamo, vodik je zapaljiv i eksplozivan plin. Za vozila s vodikovim gorivnim ćelijama, senzori vodika mogu detektirati kada koncentracija vodika prijeđe sigurno područje i na vrijeme poslati alarmni signal vozilu. Sustav vozila će odmah poduzeti odgovarajuće sigurnosne mjere zaštite od isključenja kako bi spriječio sigurnosne nezgode.

Senzori vodika ne mogu se koristiti samo za nadzor istjecanja vodika u spremniku plina i na kraju dimnjaka, ali i detektirati koncentraciju vodika u ispušnom plinu. Vozila s vodikovim gorivnim ćelijama također mogu analizirati performanse i stupanj reakcije dimnjaka u stvarnom vremenu na temelju ovih podataka o praćenju, kako bi se na vrijeme prilagodili relevantni indikatori unosa ili konfiguracija podataka kako bi se postigao siguran i učinkovit rad vozila.

Na primjer, senzori temperature vodika uglavnom se koriste za detekciju tlaka vodika. Koristi kućište od nehrđajućeg čelika 316L, koji se može vrlo dobro oduprijeti vodikovoj krtosti i prodoru, i njegovu pouzdanost, točnost i trajnost su vrlo visoke, koji može učinkovito zadovoljiti rad mjerenja temperature gorivih ćelija i drugih izvora vodikove energije na tržištu. Uz to, statički radni tlak novog senzora temperature vodika može doseći 160 bara (mnogo veći od općeg zahtjeva za tlakom), a raspon mjerenja je od -40℃ do +100°C.

gosp. Zeng, proizvođač senzora temperature vodika, rekao je istraživač: “Nacionalna norma ima zahtjeve za vodikovu sigurnost vozila s vodikovim gorivim ćelijama. Broj vodikovih senzora potrebnih za vozilo treba razmotriti u kombinaciji s rasporedom prostora, ventilacija, sigurnost, itd. Općenito govoreći, najmanje jedan je potreban za motor, rezervoar za skladištenje vodika, kokpit (unutar auta), a ispušna cijev će također trebati jedan.”

“Vrijedno je spomenuti da su senzori vodika podijeljeni u mnogo specifikacija, a rasponi su također različiti. Različiti modeli gorivih ćelija i različiti položaji istog modela imaju različite zahtjeve za senzore vodika. Ako je potrebna otpornost na visoke temperature i vlagu te visoka preciznost, cijena će biti skuplja. Na temelju razmatranja potreba vozila i smanjenja troškova, korisnici općenito odabiru rješenja senzora vodika na sveobuhvatan način. ”

“Iz tehničke perspektive, automobilski senzori vodika razlikuju se od potrošačkih senzora. Imaju vrlo složene uvjete rada i moraju iskusiti više visokih i niskih temperatura zajedno s vozilom. Također se trebaju oduprijeti vanjskim silama (kao što su vibracije, utjecaj, itd.). Razvoj proizvoda automobilskih senzora vodika treba zadovoljiti osnovne zahtjeve i procese razvoja automobilskih proizvoda, počevši od opisa i analize zahtjeva sustava, i postupno ponavljanje do dizajna, analiza, provjera, i testiranje vozila kako bi se osigurala sveobuhvatnost, pouzdanost, i sigurnost proizvoda. ”

2. Primjena prodajnih kanala senzora temperature i ljudskih potencijala
“Prodajno osoblje kanala u industriji sklopova baterija srednjeg toka i prodajno osoblje kanala za vozila na vodikovu energiju i senzore temperature vodikovih gorivih ćelija imaju preklapajuće kanale i preklapajuće korisničke resurse. Prodajno osoblje može postići besprijekornu vezu zamjenom poslova u ove dvije industrije.”

“Naša tvrtka za temperaturne senzore zapošljava za potrebe prodaje za industriju vodikovih gorivih ćelija i vozila na vodik, a također može precizno pretraživati ​​talente za prodaju kanala u tim industrijama.”

Prodajni tim tvrtke temperaturnih senzora analizirao je da se otvara poslovni ciklus prvog vala vozila na vodikovu energiju i vodikovih gorivnih ćelija, pa nije teško odlučiti da je “prodajni tim industrije vozila na vodikovu energiju/vodikovih gorivih ćelija” može se pripremiti i uspostaviti. Razvrstavanjem popisa kupaca i regionalnom distribucijom proizvođača vozila na vodikovu energiju i vodikovih gorivnih ćelija, regionalni raspored i trošak izgradnje ovoga “prodajni tim industrije vozila na vodikovu energiju/vodikovih gorivih ćelija” su jasni.

3. Primjena u marketingu i promociji temperaturnih senzora
Već postoje vertikalne offline aktivnosti za promicanje vodikovih gorivih ćelija i senzora temperature vozila na vodikovu energiju. Organizacije uključuju International Hydrogen Fuel Cell Association i China Hydrogen Energy Alliance, a aktivnosti uključuju Svjetsku konferenciju i izložbu o tehnologiji vodikove energije, itd.

Glavni način promicanja vodikovih gorivih ćelija i senzora temperature vozila na vodikovu energiju na mreži jest marketing sadržaja. Izgradnja PC mreža, WeChat računi i provođenje operacija sadržaja koje mogu riješiti potrebe korisnika osnovna je vještina, i izgradnja ekosustava sadržajnog marketinga koji pokriva Baidu, Zhihu, Xiaohongshu, itd. za tražilice je veliko tržište.

4. Primjena u investiciji i financiranju senzora temperature
Iz perspektive cijelog lanca industrije vodikove energije, najveći korisnici kapitala su ključne komponente vodikovih gorivih ćelija kao što su srednji baterijski sustavi, hrpe, i membranske elektrode (STVAR). Na primjer, možete razmisliti o ranim dogovorima za temperaturne senzore za vodikove gorive ćelije. Tvrtke za opskrbni lanac vozila na vodikovu energiju i temperaturni senzori prikladni su za zajedničko ulaganje i zajedničko služenje zajedničkim kupcima.