Lanțul industriei energetice cu hidrogen și senzor de temperatură

Energia hidrogenului se referă la energia eliberată de hidrogen în timpul schimbărilor fizice și chimice, care poate fi folosit pentru stocarea energiei, generare de energie, combustibil pentru diverse vehicule, combustibil de uz casnic, etc. Energia hidrogenului este, de asemenea, o energie secundară, verde și cu emisii zero, sau formă de energie.

[Lanțul industriei energetice cu hidrogen]
în amonte: producerea de hidrogen, depozitare si transport, funcționarea stației de alimentare cu hidrogen;
Midstream: fabricarea sistemelor de celule de combustibil și a pieselor de schimb;
în aval: aplicația pilei de combustibil cu hidrogen și multe alte legături.

Senzor de temperatură cu termocuplu de tip E de tip k PT100 pentru vehicule cu energie hidrogen

Senzor de temperatură NTC pentru pile de combustibil cu hidrogen

Senzor de temperatură DS18b20 pentru vehicule cu energie hidrogen

Calea de producere a hidrogenului va varia în funcție de dotarea cu resurse a locului de producere a hidrogenului. Legătura de stocare a hidrogenului este în principal stocarea de hidrogen gazos, dar perspectivele pentru stocarea hidrogenului din aliaj sunt bune. Legătura cu stația de alimentare cu hidrogen va prezenta un model de coexistență și complementaritate între producția centrală de hidrogen și producția distribuită de hidrogen. Oportunitățile în legătură cu celula de combustibil sunt membranele schimbătoare de protoni, catalizatori ieftini si sticle de stocare a hidrogenului. Piața auto este cea mai mare în legătură cu aplicația din aval, iar piața vehiculelor comerciale cu celule de combustibil cu hidrogen este de așteptat să explodeze mai întâi pe piața aplicațiilor auto.

1. Producția de hidrogen
Producția de hidrogen este o verigă importantă în lanțul industriei energetice a hidrogenului. Conform tehnologiei de producție, poate fi împărțit în producția de hidrogen de energie fosilă, producția de hidrogen subprodus industrial și electroliza apei producția de hidrogen:
Producția de hidrogen de energie fosilă (cunoscut și sub numele de hidrogen gri) este principala sursă de hidrogen din țara mea. Are un cost de producție scăzut, dar emisii mari de carbon, ceea ce nu este propice pentru realizarea tarii mele “3060” obiectiv;

Producerea de hidrogen gazos subprodus industrial (adică. hidrogen albastru) se referă în principal la hidrogenul obținut la producerea produselor chimice precum gazul de cocs, amoniac sintetic, și metanol sintetic.

Electroliza apei producerea de hidrogen (adică. hidrogen verde) nu emite gaze cu efect de seră în timpul procesului de producere a hidrogenului, iar puritatea hidrogenului este ridicată. Este direcția principală a producției de hidrogen în viitor. Cu toate acestea, consumul curent de energie electrică al apei electroliză producția de hidrogen este mare și costul de producție este ridicat.

2. Depozitarea și transportul hidrogenului
Stocarea și transportul hidrogenului este o legătură cheie care limitează dezvoltarea industriei energetice cu hidrogen din țara mea. Ca cel mai ușor gaz din natură, hidrogenul are proprietăți fizice și chimice unice, ceea ce face ca depozitarea și transportul să fie foarte dificile și costisitoare, care a devenit și unul dintre motivele care împiedică dezvoltarea industriei energetice cu hidrogen. O metodă de stocare a hidrogenului corespunde unei metode de transport al hidrogenului. În prezent, există patru modalități principale de stocare și transport a hidrogenului, anume, gaz de înaltă presiune, hidrogen lichid la temperatură joasă, depozitarea și transportul lichidelor organice și solide.

Astăzi, tehnologia stocării hidrogenului gazos de înaltă presiune este matură, și va deveni principala tehnologie de stocare a hidrogenului promovată de țara mea în viitor; stocarea și transportul hidrogenului lichid la temperatură joasă sunt utilizate în principal în domeniul aerospațial; depozitarea și transportul lichidelor organice și solide sunt încă în stadiul de cercetare și demonstrație.

3. Stație de realimentare cu hidrogen
Componentele principale ale stației de realimentare cu hidrogen sunt mașina de realimentare cu hidrogen, compresor cu hidrogen (contabilitate pentru aproximativ 30% din costul total), grup de sticle de stocare a hidrogenului, etc. Direcția actuală de dezvoltare a producției de echipamente este de a accelera procesul de localizare a compresoarelor cu hidrogen, reducând astfel costul de construcție al stațiilor de alimentare cu hidrogen.

Din iulie 5, 2022, tara mea a construit un total de 272 stații de alimentare cu hidrogen. Printre ei, Provincia Guangdong are cel mai mare număr de stații, ajungând 52, iar provincia Shandong are 29, pe locul al doilea în țară. Numărul de stații din Jiangsu și Zhejiang este mai mult decât 20. Printre municipii, Shanghai are cel mai mare număr de stații, ajungând 15. Beijing are 14. În prezent, cu excepția Tibetului, Qinghai și Gansu, țara mea a realizat o acoperire completă a stațiilor de alimentare cu hidrogen. Conform planificării numărului de stații de alimentare cu hidrogen, numărul total planificat va depăşi 800 în 2025.

Iv. La mijlocul lanțului industriei energetice cu hidrogen
În mijlocul lanțului industriei energetice cu hidrogen, accentul principal este pus pe celulele de combustibil și pe cele opt componente cheie ale acestora:

1. Celulă de combustie
O celulă de combustie este un dispozitiv de generare a energiei care transformă direct energia chimică a hidrogenului și oxigenului în energie electrică. Principiul de bază este reacția inversă a electrolizei apei. Pilele de combustie sunt mai complexe decât sistemele comune de baterii cu litiu, constând în principal dintr-o stivă de baterii (nucleul întregului sistem de baterii) și componentele sistemului (compresor de aer, umidificator, pompa de circulatie a hidrogenului, grup de sticle de stocare a hidrogenului).
△ Principiul de funcționare al sistemului de celule de combustibil - hidrogenul și oxigenul sunt furnizate anodului și, respectiv, catodului. După ce hidrogenul difuzează spre exterior prin anod și reacționează cu electrolitul, eliberează electroni pentru a ajunge la catod prin sarcina externă.

2. Opt componente cheie ale celulelor de combustibil
În domeniul energiei hidrogenului, Ministerul Industriei și Tehnologiei Informației împarte cele opt componente cheie ale pilelor de combustie în: stiva de celule de combustibil, placa bipolară, electrod membranar, membrana schimbătoare de protoni, catalizator, strat de difuzie a gazelor, compresor de aer si pompa de circulatie a hidrogenului, care este, de asemenea, veriga cheie pe care țara mea trebuie să o depășească în dezvoltarea industriei energetice cu hidrogen.

Stiva de celule de combustibil, componenta de bază a sistemului motor, este locul unde hidrogenul și oxigenul suferă reacții electrochimice și generează electricitate.

Deoarece puterea de ieșire a unei singure unități de celule de combustibil este mică, mai multe unități de celule de combustibil sunt de obicei conectate în serie pentru a forma o stivă pentru a crește puterea de ieșire. Prin urmare, stiva este o componentă compozită compusă din plăci bipolare alternante și electrozi cu membrană, cu etanșări încorporate între fiecare monomer, și strâns cu șuruburi după ce sunt apăsate plăcile de capăt din față și din spate. În costul unui vehicul cu pile de combustibil, sistemul de celule de combustibil reprezintă aproximativ 60%, iar stiva de celule de combustibil reprezintă mai mult de 62% a costului sistemului de celule de combustibil, astfel încât reducerea costului stivei de celule de combustibil este cheia dezvoltării industriei vehiculelor cu celule de combustibil.

Plăcile bipolare reprezintă aproximativ 60-80% a masei stivei de celule de combustibil, 20-40% a costului, și ocupă aproape întregul volum al stivei de celule de combustie, jucând rolul de susținere a structurii mecanice, distribuirea uniformă a gazului, scurgerea apei, conducătoare de căldură și electricitate.

După diferite materiale, plăcile bipolare pot fi împărțite în plăci bipolare de grafit, plăci bipolare metalice și plăci bipolare compozite. Plăci bipolare din grafit – greutate redusă, stabilitate puternică și rezistență ridicată la coroziune, dar proprietăți mecanice slabe. Plăci bipolare metalice – proprietăți mecanice puternice, grosime subțire, bariera de gaz buna, dar ușor de corodat și de viață scurtă. Plăci bipolare compozite – au avantajele atât plăcilor de grafit, cât și plăcilor metalice, dar procesul de pregătire este complicat și costul este mare.

Electrozii cu membrană sunt alcătuiți în principal din membrane schimbătoare de protoni, catalizatori, rame și straturi de difuzie a gazelor, și sunt în general o structură stivuită cu șapte straturi.

În prezent, diferența de performanță dintre produsele produse de producătorii de electrozi cu membrană autohtoni și străini devine din ce în ce mai mic, și electrozi cu membrană cu prețuri mici de preparare, performanța ridicată și durabilitatea bună au devenit, de asemenea, punctul central al producătorilor interni și străini. Judecând după structura întreprinderilor interne, expansiunea întreprinderilor cu electrozi cu membrană se va accelera după 2021, și tehnologia de acoperire directă pe două fețe și tehnologia de turnare integrată cu electrozi cu membrană devin mainstream.

Membranele schimbătoare de protoni au funcții de izolare a electronilor, separând polii pozitiv și negativ, și protoni conducători. Procesul de fabricație este complex și are bariere tehnice ridicate și bariere de calificare.

În funcție de conținutul de fluor, Membranele schimbătoare de protoni pot fi împărțite în membrane de acid perfluorosulfonic, membrane polimerice parțial fluorurate, noi membrane polimerice nefluorurate, membrane compozite, etc. Membranele de schimb de protoni perfluor sunt utilizate pe scară largă datorită stabilității lor termice excelente, stabilitate chimică, rezistență mecanică ridicată și grad ridicat de industrializare.

Catalizatorii de celule de combustie sunt împărțiți în catalizatori de platină, catalizatori cu conținut scăzut de platină, și catalizatori non-platină.

În producția industrială de catalizatori, țara mea rămâne cu mult în urma țărilor străine și se bazează mult timp pe importuri. Acest lucru nu numai că a crescut costul pilelor de combustie, dar a limitat și dezvoltarea industriei energetice cu hidrogen a țării mele. În prezent, procesul de localizare a catalizatorilor de celule de combustibil în țara mea se accelerează. Recent, linia de producție a catalizatorului pentru celule de combustie a Zhongzi Environmental Protection a fost finalizată și a trecut cu succes de acceptare. De la finalizarea liniei de producție ecologice, are o mare importanță ca materialele de bază ale celulelor de combustibil să avanseze către localizare, realizarea controlului tehnic și reducerea costurilor.

Stratul de difuzie a gazului este de obicei compus dintr-un strat de bază și un strat microporos. După ce stratul de bază al stratului de difuzie a gazului este hidrofob, un singur sau mai multe straturi microporoase sunt acoperite pe acesta pentru a forma un strat de difuzie a gazului. Joacă un rol important în susținerea stratului catalitic, colectarea curentului, gaz conducător și descărcarea apei din produsul de reacție în celulele de combustie.

În funcție de diferitele straturi de bază, poate fi împărțit în substrat de hârtie din fibră de carbon, substrat din pânză de carbon și substrat metalic. În prezent, majoritatea producătorilor de celule de combustie folosesc produse cu strat de difuzie de gaz de la producători precum Toray din Japonia, Statele Unite ale Americii AvCarb, și SGL din Germania. Cu toate acestea, Energia generală a hidrogenului țării mele, Jiangsu Hydrogen Power și alte companii pot compara, practic, produse internaționale avansate la nivel tehnic și se așteaptă să realizeze industrializarea.

Pompa de circulatie a hidrogenului, principalul produs de circulație a hidrogenului din țara mea. Dacă acumulatorul este comparat cu “inima” a celulei de combustibil, atunci hidrogenul este “sânge”, iar sistemul de circulație a hidrogenului este “miocard puternic” pentru a asigura fluxul de “sânge”. Produsele de circulație a hidrogenului includ în principal pompe de circulație a hidrogenului și ejectoare de hidrogen: Comparativ cu ejectoarele de hidrogen, pompele de circulație a hidrogenului au avantajele reglabilității active, viteza de raspuns rapida, și gamă largă de lucru.

Compresoarele de aer sunt compuse din elemente de compresie, şoferii, și echipamente mecanice care antrenează elementele compresoarelor.

Spre deosebire de compresoarele de aer obișnuite, Compresoarele de aer cu celule de combustibil trebuie să îndeplinească multe cerințe stricte, cum ar fi fără ulei, zgomot redus, fiabilitate ridicată, randament ridicat, miniaturizare, gamă largă de lucru, bună capacitate de răspuns dinamic, si un bun management termic. În ceea ce privește cota de piață, gradul de localizare a compresoarelor de aer cu celule de combustie este relativ ridicat, iar companiile locale de top includ Kingston, Segatron, etc.

V. În aval de lanțul industriei energetice cu hidrogen
În avalul lanțului industrial, aplicarea energiei hidrogenului se reflectă în principal în transporturi, generare de energie, stocarea energiei, industrie și alte scenarii, printre care transportul reprezintă o descoperire importantă pentru consumul de energie cu hidrogen.

Din aprilie 30, 2022, un total de 8,198 Vehiculele cu celule de combustibil au fost conectate la Platforma Națională de Monitorizare și Management pentru Vehicule cu Energie Nouă. Printre ei, autobuzele cu celule de combustibil sunt cele mai mari, cu un total de 4,241 conectat, contabilizarea 51.73% din total; vehiculele speciale sunt conectate, contabilizarea 3,945, contabilizarea 48.12%, inclusiv vehicule speciale de logistică, vehicule speciale de inginerie și vehicule speciale de salubritate; iar mașinile de pasageri sunt conectate, contabilizarea 12, contabilizarea 0.15%.

Din perspectiva aplicațiilor demonstrative pentru vehicule cu celule de combustibil, țara mea are în prezent cinci grupuri mari de orașe demonstrative, anume Beijing-Tianjin-Hebei, Shanghai, Guangdong, Hebei și Zhengzhou. Cele cinci grupuri majore de orașe demonstrative au conectat un total de 5,853 vehicule cu celule de combustibil, contabilizarea 71.40% de accesul vehiculelor naționale cu celule de combustibil. Printre ei, clusterul orașului Guangdong are cel mai mare număr de vehicule cu celule de combustibil conectate, ajungând 2,604.

VI. Senzor de temperatura
1. Aplicare în produsele cu senzori de temperatură
Este exploziv și volatil în sine. Principalele surse de pericol cu ​​care se confruntă sistemul de hidrogen de la bord al vehiculelor cu celule de combustibil sunt incendiul și explozia. Prin urmare, oamenii au ridicat întrebări cu privire la siguranța sistemului de hidrogen de la bord al automobilelor. Pentru a coordona cerințele tehnice de siguranță ale diferitelor țări și pentru a face publicul mai recunoscut de pile de combustibil cu hidrogen, Comisia Economică pentru Europa a Națiunilor Unite a înființat un grup de lucru special și a elaborat reglementările tehnice globale GTR3 “Reglementări tehnice globale pentru vehiculele cu pile de combustibil cu hidrogen”. Siguranța vehiculelor cu celule de combustie cu hidrogen este stipulată clar în acest regulament tehnic.

Resursele de hidrogen sunt foarte bune, curat și regenerabil. Luați ca exemplu vehiculele electrice cu pile de combustibil cu hidrogen. Tehnologia străină este destul de matură. Este un vehicul cu energie nouă, condus de un motor electric și alimentat de electricitate generată de combustibilul hidrogen prin reacții electrochimice..

Deoarece numai apă se generează după reacția chimică, emisia este aproape de zero. În comparație cu bateriile cu litiu, vehiculele cu energie nouă, consumatorii nu au probleme de anxietate de anduranță și nu trebuie să-și schimbe obiceiurile de utilizare. Procesul de hidrogenare durează doar 5 minute, și nu există nicio problemă de poluare cauzată de casarea bateriilor de mare capacitate după utilizare pe termen lung, deci se numește vehicul cu energie curată.

Cu toate acestea, pilele de combustibil cu hidrogen sunt predispuse la scurgeri și au o gamă de explozie foarte largă. În prezent este gazul cu cea mai largă gamă de valuri. Atâta timp cât este amestecat cu aer și atinge un raport de 4% la 75%, va exploda și va aparține gazului de explozie de primul nivel. Prin urmare, din statiile de producere a hidrogenului, stații de stocare a hidrogenului, vehicule de transport, stații de alimentare cu hidrogen, la vehiculele cu pile de combustibil pe hidrogen, hidrogenul trebuie testat, scurgerile sunt descoperite cât mai devreme, supapele sunt imediat oprite și alarmele sunt declanșate pentru a reduce pericolele de siguranță.

în plus, pentru vehiculele cu pile de combustibil pe hidrogen, Senzorii de hidrogen nu pot fi utilizați numai pentru a monitoriza scurgerile de hidrogen la rezervorul de gaz și la capătul stivei, dar și pentru a detecta concentrația de hidrogen din gazele de eșapament. Vehiculele cu celule de combustibil pot analiza, de asemenea, performanța și gradul de reacție al stivei în timp real, pe baza acestor informații de monitorizare, astfel încât să se ajusteze indicatorii relevanți de intrare sau configurațiile de date în timp pentru a obține o funcționare sigură și eficientă a vehiculului.

Prin urmare, Senzorii vehiculelor cu pile de combustibil cu hidrogen sunt de mare valoare. Există în principal senzori de scurgeri de gaz, senzori de presiune, senzori de temperatură, temperatură, senzori integrati de umiditate si presiune, senzori de debit de aer, etc.

De exemplu, senzorii de hidrogen includ sonde sensibile, plăci de circuite, învelișuri externe și componente structurale aferente; interfața dintre senzor și exterior este în principal o interfață de comunicare, iar aceste subsisteme sunt combinate organic pentru a forma o componentă senzor de hidrogen. Funcția principală a instalării senzorilor de hidrogen este de a asigura funcționarea în siguranță a vehiculelor cu celule de combustibil cu hidrogen. După cum știm cu toții, hidrogenul este un gaz inflamabil și exploziv. Pentru vehicule cu pile de combustibil pe hidrogen, senzorii de hidrogen pot detecta când concentrația de hidrogen depășește intervalul de siguranță și pot transmite un semnal de alarmă vehiculului la timp. Sistemul vehiculului va lua imediat măsurile corespunzătoare de protecție de siguranță la oprire pentru a preveni accidentele de siguranță.

Senzorii de hidrogen nu pot fi utilizați numai pentru a monitoriza scurgerile de hidrogen la rezervorul de gaz și la capătul coșului, dar și pentru a detecta concentrația de hidrogen din gazele de eșapament. Vehiculele cu celule de combustibil cu hidrogen pot analiza, de asemenea, performanța și gradul de reacție al stivei în timp real, pe baza acestor informații de monitorizare, astfel încât să se ajusteze indicatorii relevanți de intrare sau configurația datelor la timp pentru a obține o funcționare sigură și eficientă a vehiculului.

De exemplu, Senzorii de temperatură a hidrogenului sunt utilizați în principal pentru detectarea presiunii hidrogenului. Folosește o carcasă din oțel inoxidabil 316L, care poate rezista foarte bine la fragilizarea și pătrunderea hidrogenului, și fiabilitatea acestuia, precizia și durabilitatea sunt foarte mari, care poate îndeplini eficient activitatea de măsurare a temperaturii pilelor de combustie și a altor surse de energie cu hidrogen de pe piață. în plus, presiunea statică de lucru a noului senzor de temperatură a hidrogenului poate ajunge la 160 bar (mult mai mare decât cerința generală de presiune), iar domeniul de măsurare este de la -40℃ la +100°C.

Dl. Zeng, un producător de senzori de temperatură a hidrogenului, i-a spus cercetatorului: “Standardul național are cerințe pentru siguranța pe hidrogen a vehiculelor cu celule de combustibil cu hidrogen. Numărul de senzori de hidrogen necesar pentru un vehicul ar trebui luat în considerare în combinație cu amenajarea spațiului, ventilare, siguranţă, etc. În general vorbind, cel puțin unul este necesar pentru motor, rezervor de stocare a hidrogenului, cabina de pilotaj (în interiorul mașinii), iar țeava de evacuare va avea nevoie și de una.”

“De menționat că senzorii de hidrogen sunt împărțiți în mai multe specificații, iar gamele sunt, de asemenea, diferite. Diferite modele de celule de combustie și poziții diferite ale aceluiași model au cerințe diferite pentru senzorii de hidrogen. Dacă sunt necesare rezistență ridicată la temperatură și umiditate și precizie ridicată, pretul va fi mai scump. Bazat pe luarea în considerare atât a nevoilor vehiculului, cât și a reducerii costurilor, utilizatorii aleg în general soluții cu senzori de hidrogen într-o manieră cuprinzătoare. ”

“Din punct de vedere tehnic, senzorii de hidrogen din automobile sunt diferiți de senzorii de consum. Au condiții de funcționare foarte complexe și trebuie să experimenteze temperaturi mai mari și mai scăzute împreună cu vehiculul. De asemenea, trebuie să reziste forțelor externe (precum vibrația, impact, etc.). Dezvoltarea produselor cu senzori de hidrogen pentru automobile trebuie să îndeplinească cerințele și procesele de bază ale dezvoltării produselor auto, pornind de la descrierea și analiza cerințelor sistemului, și repetând treptat până la proiectare, analiză, verificare, și testarea vehiculelor pentru a asigura exhaustivitatea, fiabilitate, și siguranța produsului. ”

2. Aplicarea canalelor de vânzare a senzorilor de temperatură și a resurselor umane
“Personalul de vânzări de canal din industria stivei de baterii de tip midstream și personalul de vânzări de canal pentru vehicule cu energie pe bază de hidrogen și senzori de temperatură cu pile de combustibil cu hidrogen au canale care se suprapun și resursele clienților care se suprapun. Personalul de vânzări poate realiza o conexiune perfectă prin schimbarea locului de muncă în aceste două industrii.”

“Compania noastră de senzori de temperatură recrutează pentru nevoile de vânzări ale industriilor de pile de combustie cu hidrogen și vehicule cu hidrogen, și poate, de asemenea, să caute cu precizie talente de vânzări pe canal în aceste industrii.”

Echipa de vânzări a companiei cu senzori de temperatură a analizat că ciclul economic al primului val de vehicule cu energie pe bază de hidrogen și pile de combustibil cu hidrogen se deschide, deci nu este greu să decizi că “echipa de vânzări pentru vehicule cu energie cu hidrogen/pile de combustibil cu hidrogen” poate fi pregătit și stabilit. Prin sortarea listelor de clienți și distribuția regională a producătorilor de vehicule cu hidrogen și pile de combustie cu hidrogen, structura regională și costul de construcție al acestuia “echipa de vânzări pentru vehicule cu energie cu hidrogen/pile de combustibil cu hidrogen” sunt clare.

3. Aplicație în marketingul și promovarea senzorilor de temperatură
Există deja activități verticale offline pentru a promova pilele de combustibil cu hidrogen și senzorii de temperatură pentru vehicule cu energie cu hidrogen. Organizațiile includ Asociația Internațională pentru Pile de Combustie cu Hidrogen și Alianța China pentru Energie cu Hidrogen, iar activitățile includ Conferința și Expoziția Mondială pentru Tehnologia Energiei cu Hidrogen, etc.

Principala modalitate de a promova on-line pilele de combustibil cu hidrogen și senzorii de temperatură a vehiculelor cu energie pe bază de hidrogen este marketingul de conținut. Construirea rețelelor de PC, Conturile WeChat și efectuarea de operațiuni de conținut care pot rezolva nevoile utilizatorilor este abilitate de bază, și construirea unui ecosistem de marketing de conținut care să acopere Baidu, Zhihu, Xiaohongshu, etc. pentru motoarele de căutare este marea piață.

4. Aplicație în investiții și finanțare a senzorilor de temperatură
Din perspectiva întregului lanț al industriei energetice cu hidrogen, cei mai mari beneficiari ai capitalului sunt componentele de bază ale pilelor de combustibil cu hidrogen, cum ar fi sistemele de baterii midstream, stive, și electrozi cu membrană (Ceva). De exemplu, vă puteți gândi să faceți aranjamente timpurii pentru senzorii de temperatură pentru celulele de combustibil cu hidrogen. Companiile din lanțul de aprovizionare a vehiculelor cu energie cu hidrogen și senzorii de temperatură sunt potriviți pentru investiții reciproce și pentru a servi împreună clienților comuni.