Ланац и сензор температуре у индустрији енергије водоника

Енергија водоника се односи на енергију коју ослобађа водоник током физичких и хемијских промена, који се може користити за складиштење енергије, производња електричне енергије, горива за разна возила, гориво за домаћинство, итд. Енергија водоника је такође секундарна енергија, зелене и нулте емисије, или облик енергије.

[Ланац индустрије водоничне енергије]
Узводно: производња водоника, складиштење и транспорт, рад пумпне станице за водоник;
Мидстреам: систем горивих ћелија и производња делова;
Низводно: примена водоничних горивних ћелија и многе друге везе.

ПТ100 к-тип Е-тип сензор температуре термоелемента за возила на енергију водоника

НТЦ сензор температуре за водоничне горивне ћелије

Сензор температуре ДС18б20 за возила на енергију водоника

Пут производње водоника ће варирати у зависности од ресурса локације за производњу водоника. Веза за складиштење водоника је углавном складиштење водоника у гасовитом стању, али изгледи за складиштење водоника легуре су добри. Веза станице за допуну водоника ће представљати образац коегзистенције и комплементарности између централне производње водоника и дистрибуиране производње водоника. Могућности у вези са горивним ћелијама су мембране за размену протона, јефтини катализатори и боце за складиштење водоника. Аутомобилско тржиште је највеће у низводној апликацијској вези, а очекује се да ће тржиште комерцијалних возила са водоничним горивним ћелијама прво експлодирати на тржишту апликација за аутомобиле.

1. Производња водоника
Производња водоника је важна карика у ланцу индустрије водоника. Према технологији производње, може се поделити на фосилну енергију производњу водоника, производња водоника индустријских нуспроизвода и производња водоника електролизом воде:
Фосилна енергија Производња водоника (такође познат као сиви водоник) је главни извор водоника у мојој земљи. Има ниску цену производње, али високе емисије угљеника, што није погодно за реализацију моје земље “3060” циљ;

Индустријски нуспроизвод гаса производња водоника (тј. плави водоник) углавном се односи на водоник добијен при производњи хемијских производа као што је гас из коксних пећи, синтетички амонијак, и синтетички метанол.

Производња водоника електролизом воде (тј. зелени водоник) не емитује гасове стаклене баште током процеса производње водоника, а чистоћа водоника је висока. То је главни правац производње водоника у будућности. Међутим, тренутна потрошња електричне енергије производње водоника електролизом воде је велика и трошкови производње су високи.

2. Складиштење и транспорт водоника
Складиштење и транспорт водоника је кључна карика која ограничава развој индустрије водоничне енергије у мојој земљи. Као најлакши гас у природи, водоник има јединствена физичка и хемијска својства, што чини складиштење и транспорт веома тешким и скупим, што је такође постало један од разлога кочења развоја индустрије водоничне енергије. Метода складиштења водоника одговара методи транспорта водоника. На садашњи, постоје четири главна начина складиштења и транспорта водоника, наиме, гас под високим притиском, нискотемпературни течни водоник, складиштење и транспорт органских течних и чврстих материја.

данас, технологија складиштења гасовитог водоника под високим притиском је зрела, и то ће постати главна технологија складиштења водоника коју ће промовисати моја земља у будућности; складиштење и транспорт нискотемпературног течног водоника се углавном користи у области ваздухопловства; складиштење и транспорт органских течности и чврстих материја су још увек у фази истраживања и демонстрације.

3. Станица за допуну водоника
Главне компоненте станице за допуну водоника су машина за пуњење водоником, компресор водоника (рачунајући око 30% од укупног трошка), група боца за складиштење водоника, итд. Тренутни правац развоја производње опреме је да се убрза процес локализације водоничних компресора, чиме се смањују трошкови изградње водоничних пумпи.

Од јула 5, 2022, моја земља је изградила укупно 272 станице за допуну водоника. Међу њима, Провинција Гуангдонг има највећи број станица, достизање 52, а провинција Шандонг има 29, на другом месту у земљи. Број станица у Јиангсу и Зхејианг је више од 20. Међу општинама, Шангај има највећи број станица, достизање 15. Пекинг има 14. На садашњи, осим Тибета, Ћингај и Гансу, моја земља је постигла пуну покривеност станица за допуну водоника. Према планирању броја станица за допуну водоника, укупан планирани број ће премашити 800 ин 2025.

ИВ. У средини ланца индустрије водоничне енергије
У средини ланца индустрије водоничне енергије, главни фокус је на горивим ћелијама и њихових осам кључних компоненти:

1. Горивна ћелија
Горива ћелија је уређај за производњу енергије који директно претвара хемијску енергију водоника и кисеоника у електричну енергију. Основни принцип је обрнута реакција електролизе воде. Горивне ћелије су сложеније од обичних система литијумских батерија, углавном се састоји од батерије (језгро читавог система батерија) и компоненте система (ваздушни компресор, овлаживач ваздуха, пумпа за циркулацију водоника, група боца за складиштење водоника).
△ Принцип рада система горивих ћелија - водоник и кисеоник се доводе до аноде и катоде. Након што водоник дифундује напоље кроз аноду и реагује са електролитом, ослобађа електроне да дођу до катоде кроз спољашње оптерећење.

2. Осам кључних компоненти горивних ћелија
У области енергије водоника, Министарство индустрије и информационих технологија дели осам кључних компоненти горивних ћелија на: сноп горивих ћелија, биполарна плоча, мембранска електрода, мембрана за измену протона, катализатор, гасни дифузиони слој, ваздушни компресор и пумпа за циркулацију водоника, што је такође кључна карика коју моја земља треба да превазиђе у развоју индустрије водоничне енергије.

Слој горивних ћелија, основна компонента система мотора, је место где водоник и кисеоник пролазе кроз електрохемијске реакције и стварају електричну енергију.

Пошто је излазна снага једне јединице горивне ћелије мала, више јединица горивих ћелија се обично повезују у серију како би се формирао стог за повећање излазне снаге. Стога, стек је композитна компонента састављена од наизменичних биполарних плоча и мембранских електрода, са заптивкама уграђеним између сваког мономера, и затегнути завртњима након што се притисну предња и задња крајња плоча. У цени возила на гориве ћелије, систем горивих ћелија чини око 60%, а сноп горивих ћелија чини више од 62% трошкова система горивих ћелија, тако да је смањење трошкова горивих ћелија кључ за развој индустрије возила са горивним ћелијама.

Биполарне плоче чине око 60-80% од масе наслага горивих ћелија, 20-40% од трошкова, и скоро заузимају целу запремину горивих ћелија, играјући улогу подршке механичкој конструкцији, равномерно распоређујући гас, испуштање воде, провођење топлоте и електричне енергије.

Према различитим материјалима, биполарне плоче се могу поделити на графитне биполарне плоче, металне биполарне плоче и композитне биполарне плоче. Графитне биполарне плоче – мала тежина, јака стабилност и висока отпорност на корозију, али лоших механичких својстава. Металне биполарне плоче – јака механичка својства, танка дебљина, добра гасна баријера, али лако кородира и кратак век. Композитне биполарне плоче – имају предности и графитних и металних плоча, али је процес припреме компликован и цена је висока.

Мембранске електроде се углавном састоје од мембрана за измјену протона, катализатори, оквири и слојеви за дифузију гаса, и углавном су наслагана структура од седам слојева.

На садашњи, јаз у перформансама између производа домаћих и страних произвођача мембранских електрода је све мањи и мањи, и мембранске електроде са ниским ценама припреме, високе перформансе и добра издржљивост такође су постали фокус домаћих и страних произвођача. Судећи по распореду домаћих предузећа, експанзија предузећа за мембранске електроде ће се убрзати након 2021, а технологија двостраног директног премаза и интегрисана технологија обликовања мембранских електрода постају маинстреам.

Мембране за протонску размену имају функцију изоловања електрона, раздвајање позитивног и негативног пола, и проводне протоне. Производни процес је сложен и има високе техничке и квалификационе баријере.

Према садржају флуора, мембране за измену протона могу се поделити на мембране перфлуорсулфонске киселине, делимично флуороване полимерне мембране, нове нефлуорисане полимерне мембране, композитне мембране, итд. Перфлуоро протонске измењивачке мембране се широко користе због своје одличне термичке стабилности, хемијска стабилност, висока механичка чврстоћа и висок степен индустријализације.

Катализатори горивих ћелија су подељени на платинасте катализаторе, катализатори са ниским садржајем платине, и неплатинасти катализатори.

У индустријској производњи катализатора, моја земља много заостаје за иностранством и дуго се ослањала на увоз. Ово није само повећало цену горивних ћелија, али и ограничио развој индустрије водоничне енергије у мојој земљи. На садашњи, процес локализације катализатора горивних ћелија у мојој земљи се убрзава. Недавно, производна линија катализатора горивних ћелија Зхонгзи заштите животне средине је завршена и успешно је прошла прихватање. Од завршетка еколошки прихватљиве производне линије, има велики значај да основни материјали горивних ћелија напредују ка локализацији, постићи техничку контролу и смањити трошкове.

Слој за дифузију гаса се обично састоји од основног слоја и микропорозног слоја. Након што је основни слој слоја за дифузију гаса хидрофобан, један или више микропорозних слојева су пресвучени на њега да би се формирао слој за дифузију гаса. Он игра важну улогу у подржавању каталитичког слоја, прикупљање струје, провођење гаса и испуштање воде продукта реакције у горивне ћелије.

Према различитим основним слојевима, може се поделити на папирну подлогу од угљеничних влакана, подлога од угљеничне тканине и метална подлога. На садашњи, већина произвођача горивних ћелија користи производе са слојем дифузије гаса од произвођача као што је јапански Тораи, Сједињене Државе АвЦарб, и немачки СГЛ. Међутим, Општа енергија водоника моје земље, Јиангсу Хидроген Повер и друге компаније могу у основи да упореде међународне напредне производе на техничком нивоу и од њих се очекује да постигну индустријализацију.

Циркулациона пумпа водоника, главни производ за циркулацију водоника у мојој земљи. Ако се батерија упореди са “срце” горивне ћелије, онда је водоник “крвљу”, а систем циркулације водоника је “јак миокард” да би се обезбедио проток од “крвљу”. Производи за циркулацију водоника углавном укључују циркулационе пумпе водоника и ејекторе водоника: У поређењу са ејекторима водоника, циркулационе пумпе водоника имају предности активне прилагодљивости, брза брзина одговора, и широк радни опсег.

Ваздушни компресори се састоје од компресионих елемената, возачи, и механичке опреме која покреће елементе компресора.

За разлику од обичних ваздушних компресора, ваздушни компресори са горивним ћелијама морају да испуне многе строге захтеве као што су без уља, ниска бука, велика поузданост, висока ефикасност, минијатуризација, широк радни опсег, добра способност динамичког одзива, и добро управљање топлотом. У погледу тржишног учешћа, степен локализације ваздушних компресора горивих ћелија је релативно висок, а водеће домаће компаније укључују Кингстон, Сегатрон, итд.

У. Низводно од ланца индустрије водоничне енергије
Низводно од индустријског ланца, примена енергије водоника углавном се огледа у транспорту, производња електричне енергије, складиште енергије, индустрије и других сценарија, међу којима је транспорт важан искорак за потрошњу енергије водоника.

Од априла 30, 2022, укупно 8,198 возила са горивним ћелијама повезана су са Националном платформом за праћење и управљање новим енергетским возилима. Међу њима, аутобуси на гориве ћелије су највећи, са укупно 4,241 повезан, рачуноводство за 51.73% од укупног; повезана су специјална возила, рачуноводство за 3,945, рачуноводство за 48.12%, укључујући и логистичка специјална возила, инжењерска специјална возила и санитарна специјална возила; а путнички аутомобили су повезани, рачуноводство за 12, рачуноводство за 0.15%.

Из перспективе демонстрационих апликација возила на гориве ћелије, моја земља тренутно има пет великих демонстрационих градских кластера, наиме Пекинг-Тјенђин-Хебеј, Шангај, Гуангдонг, Хебеј и Џенгџоу. Пет великих демонстрационих градских кластера повезало је укупно 5,853 возила на гориве ћелије, рачуноводство за 71.40% националног приступа возилима на гориве ћелије. Међу њима, градски кластер Гуангдонг има највећи број повезаних возила на гориве ћелије, достизање 2,604.

ВИ. Сензор температуре
1. Примена у производима температурних сензора
Он је сам по себи експлозиван и несталан. Главни извори опасности са којима се суочава систем водоника у возилима са горивним ћелијама су пожар и експлозија. Стога, људи су поставили питања о безбедности водоничног система у аутомобилима. Да би се координирали безбедносни технички захтеви различитих земаља и да би јавност више препознала водоничне горивне ћелије, Економска комисија Уједињених нација за Европу основала је посебну радну групу и израдила нацрт глобалних техничких прописа ГТР3 “Глобални технички прописи за возила са водоничним горивим ћелијама”. Безбедност возила са водоничним горивним ћелијама јасно је прописана овим техничким прописом.

Ресурси водоника су веома добри, чиста и обновљива. Узмимо за пример електрична возила са водоничним горивним ћелијама. Страна технологија је доста зрела. То је ново енергетско возило које покреће електрични мотор и покреће струја произведена од водоничног горива путем електрохемијских реакција.

Пошто се након хемијске реакције ствара само вода, емисија је близу нуле. У поређењу са литијум батеријама нових енергетских возила, потрошачи немају проблема са анксиозношћу издржљивости и не морају да мењају своје навике употребе. Процес хидрогенације траје само 5 минута, и нема проблема са загађењем изазваним распадањем батерија великог капацитета након дуготрајне употребе, па се назива возилом чисте енергије.

Међутим, водоничне горивне ћелије су склоне цурењу и имају веома широк распон експлозије. Тренутно је то гас са најширим таласним опсегом. Све док се меша са ваздухом и достигне однос од 4% до 75%, експлодираће и припадати експлозивном гасу првог нивоа. Стога, из станица за производњу водоника, станице за складиштење водоника, транспортна возила, станице за допуну водоника, на возила са водоничним горивним ћелијама, водоник треба испитати, цурења се откривају што је пре могуће, вентили се одмах искључују и аларми се оглашавају како би се смањиле опасности по безбедност.

Додатно, за возила са водоничним горивним ћелијама, сензори водоника се не могу користити само за праћење цурења водоника на крају резервоара за гас и димњака, али и да детектује концентрацију водоника у издувним гасовима. Возила са горивим ћелијама такође могу анализирати перформансе и степен реакције димњака у реалном времену на основу ових информација о праћењу, како би се на време прилагодили релевантни улазни индикатори или конфигурације података како би се постигао безбедан и ефикасан рад возила.

Стога, сензори возила са водоничним горивним ћелијама су од велике вредности. Ту су углавном сензори за цурење гаса, сензори притиска, температурни сензори, температура, интегрисани сензори влажности и притиска, сензори протока ваздуха, итд.

На пример, сензори водоника укључују осетљиве сонде, штампане плоче, спољне шкољке и сродне структурне компоненте; интерфејс између сензора и спољашњости је углавном комуникациони интерфејс, а ови подсистеми су органски комбиновани да би формирали компоненту сензора водоника. Примарна функција уградње водоничних сензора је да обезбеди безбедан рад возила са водоничним горивним ћелијама. Као што сви знамо, водоник је запаљив и експлозиван гас. За возила са водоничним горивним ћелијама, сензори водоника могу детектовати када концентрација водоника пређе безбедни опсег и на време унети алармни сигнал у возило. Систем возила ће одмах предузети одговарајуће мере заштите од искључивања како би спречио безбедносне незгоде.

Сензори водоника се не могу користити само за праћење цурења водоника на резервоару за гас и на крају димњака, али и да детектује концентрацију водоника у издувним гасовима. Возила са водоничним горивним ћелијама такође могу да анализирају перформансе и степен реакције система у реалном времену на основу ових информација о праћењу, како би се на време прилагодили релевантни улазни индикатори или конфигурација података да би се постигао безбедан и ефикасан рад возила.

На пример, сензори температуре водоника се углавном користе за детекцију притиска водоника. Користи шкољку од нерђајућег челика 316Л, који може веома добро да се одупре крхкости и продирању водоника, и његову поузданост, тачност и издржљивост су веома високе, који може ефикасно да задовољи рад мерења температуре горивних ћелија и других извора енергије водоника на тржишту. Додатно, статички радни притисак новог сензора температуре водоника може достићи 160 бара (много већи од општег захтеваног притиска), а опсег мерења је -40℃ до +100°Ц.

г. Зенг, произвођач водоничног сензора температуре, рекао је истраживачу: “Национални стандард има захтеве за безбедност водоника за возила са водоничним горивним ћелијама. Број водоничних сензора потребних за возило треба узети у обзир у комбинацији са распоредом простора, вентилација, сигурност, итд. Уопштено говорећи, најмање један је потребан за мотор, резервоар за складиштење водоника, кокпит (унутар аутомобила), а издувној цеви ће такође бити потребан један.”

“Вреди напоменути да су водонични сензори подељени на многе спецификације, а распони су такође различити. Различити модели горивих ћелија и различите позиције истог модела имају различите захтеве за сензоре водоника. Ако су потребне високе температуре и влажности и висока прецизност, цена ће бити скупља. На основу сагледавања потреба за возилом и смањења трошкова, корисници углавном бирају решења сензора водоника на свеобухватан начин. ”

“Из техничке перспективе, аутомобилски сензори водоника се разликују од потрошачких сензора. Имају веома сложене услове рада и морају да искусе теже високе и ниске температуре заједно са возилом. Такође треба да се одупру спољним силама (као што су вибрације, утицај, итд.). Развој производа са сензорима водоника за аутомобиле треба да испуни основне захтеве и процесе развоја аутомобилских производа, почев од описа и анализе системских захтева, и постепено понављајући дизајн, анализа, верификација, и тестирање возила како би се осигурала свеобухватност, поузданост, и безбедност производа. ”

2. Примена канала продаје температурних сензора и људских ресурса
“Особље за продају у каналима у индустрији батерија средњег тока и продајно особље канала за возила на водоничну енергију и сензоре температуре водоничних горивних ћелија имају преклапајуће канале и преклапајуће ресурсе купаца. Продајно особље може постићи беспрекорну везу заменом послова у ове две индустрије.”

“Наша компанија за сензоре температуре регрутује за продајне потребе индустрије водоничних горивних ћелија и возила са водоничном енергијом, а такође може прецизно да тражи таленте за продају канала у овим индустријама.”

Продајни тим компаније за сензоре температуре анализирао је да се отвара пословни циклус првог таласа возила на водоничну енергију и водоничних горивних ћелија, тако да није тешко одлучити да је “продајни тим за индустрију возила са водоничном енергијом / водоничних горивних ћелија” може се припремити и успоставити. Сређивањем листа купаца и регионалном дистрибуцијом произвођача возила на водоничну енергију и водоничних горивих ћелија, регионални распоред и цену изградње овог “продајни тим за индустрију возила са водоничном енергијом / водоничних горивних ћелија” су јасни.

3. Примена у маркетингу и промоцији температурних сензора
Већ постоје вертикалне ванмрежне активности за промовисање водоничних горивних ћелија и сензора температуре возила са водоничном енергијом. Организације укључују Међународну асоцијацију водоничних горивних ћелија и Кинески савез за водоник енергију, а активности укључују Светску конференцију и изложбу о технологији водоничне енергије, итд.

Главни начин промоције водоничних горивних ћелија и сензора температуре возила са водоничном енергијом на мрежи је маркетинг садржаја. Изградња ПЦ мрежа, ВеЦхат налози и вођење операција са садржајем које могу да реше потребе корисника су основна вештина, и изградњу екосистема за маркетинг садржаја који покрива Баиду, Зхиху, Ксиаохонгсху, итд. за претраживаче је велико тржиште.

4. Примена у инвестирању и финансирању температурних сензора
Из перспективе целокупног ланца индустрије водоничне енергије, највећи корисници капитала су основне компоненте водоничних горивних ћелија као што су системи батерија средњег тока, стацкс, и мембранске електроде (Нешто). На пример, можете размислити о ранијим аранжманима за сензоре температуре за водоничне горивне ћелије. Компаније у ланцу снабдевања возила на водоничну енергију и температурни сензори су погодни за заједничко улагање и заједничко опслуживање заједничких купаца.