Vatten och elektricitet produceras som biprodukter av den kemiska interaktionen mellan vätgas och syre inuti en bränslecell, som driver vätebränsleceller.
Medan många trodde att vätgaskraft skulle utlösa en revolution för ren energi under 1990-talet och början av 2000-talet , förverkligades aldrig den nya världen av vätgasenergi. Infrastruktur är ett betydande hinder för de flesta nya energikällor.
De höga produktionskostnaderna, den undermåliga tillverknings- och produktionseffektiviteten samt de utmanande lagrings- och transportbehoven har förhindrat att vätgasbränsleceller används i stor utsträckning i konsumentbilar.
För dem som har råd med den nödvändiga infrastrukturen för att stödja den, är vätebränslecellen mer meningsfull för industriella tillämpningar. Fördelarna och nackdelarna med att använda vätebränsleceller för att driva materialhanteringsutrustning kommer att diskuteras i den här artikeln.
Hydrogen Fuel Fördelar och nackdelar
| S / No. | Fördelarna med vätebränsle | Nackdelarna med vätebränsle |
| 1. | Mångsidig användning Bränsleceller av vätgas kommer att kunna leverera energi för en mängd olika stationära och mobila applikationer i takt med att tekniken utvecklas. Fordon som drivs av vätgas är bara ett exempel; mindre produkter som hushållsartiklar och större värmesystem skulle också kunna använda väte. Till skillnad från batteribaserad kraft, som skalar kraft linjärt med massa, är energilagringskapacitet (dvs. bränsletanken) och motorstorlek frånkopplade i ICE-kraftverk, vilket ger betydande designfrihet. | Väteextraktion Det vanligaste grundämnet i universum, väte, är en inert gas som måste utvinnas från kolbaserad fossila bränslen eller återvinns från vatten genom elektrolys. Dessa två operationer kräver en betydande mängd energi för att slutföras. Förutom att vara kostsam kan denna energi vara större än den som erhålls från själva vätet. Dessutom kräver denna utvinning vanligtvis användning av fossila bränslen, vilket äventyrar vätgas miljömässiga meriter i frånvaro av CCS. |
| 2. | Långa användningstider Större användningstidseffektivitet tillhandahålls av vätebränsleceller. Ett vätgasfordon kan resa 300 miles, vilket är samma sträcka som ett fossilbränslefordon. Detta är bättre än vad elfordon (EV) redan tillhandahåller, som utvecklas med bränslecellskraftenheter som "räckviddsförlängare" mer och mer. Dessutom har temperaturen utanför liten effekt på vätebränslecellerna och de bryts inte ned i kallt klimat. Fördelen förstärks i kombination med snabbladdningsperioderna. | Investering krävs Det krävs investeringar för att utveckla vätebränsleceller till den punkt där de är en verkligt praktisk energikälla. För att utveckla och mogna tekniken måste också politisk vilja visas att ägna nödvändig tid och resurser till utveckling. För att uttrycka det enkelt, världens svårighet i utvecklingen av allestädes närvarande och hållbar väteenergi är att ta reda på hur man mest ekonomiskt skapar "utbud och efterfrågan"-kedjan bit för bit. |
| 3. | Större styrka och energieffektivitet jämfört med fossila bränslen Vätgasbränslecellsteknik ger en mycket tät och effektiv energikälla. Av alla vanliga bränslen har väte det högsta energiinnehållet. Högtrycksgasformigt och flytande väte har en volymetrisk energitäthet som är jämförbar med naturgas och cirka tre gånger den gravimetriska energitätheten (cirka 120 MJ/kg) för LNG och diesel. | Kostnad för råvaror Eftersom ädelmetaller som iridium och platina ofta behövs som katalysatorer i vissa typer av vattenelektrolysatorer och bränsleceller, kan den initiala kostnaden för bränsleceller vara hög. Vissa människor har avstått från att investera i vätebränslecellsteknik på grund av dess orimliga kostnad. För att göra vätebränsleceller till en praktisk bränslekälla för alla måste dessa utgifter sänkas. |
| 4. | Mycket effektiv jämfört med andra energikällor Jämfört med många andra energikällor, inklusive många gröna energialternativvätebränsleceller är mer effektiva. Med denna bränsleeffektivitet kan mer energi produceras för varje kilo bränsle som används. Effektiviteten för att generera el med konventionella förbränningsbaserade kraftverk sträcker sig till exempel från 33–35 %, medan vätebränsleceller kan uppnå upp till 65 %. På samma sätt minskar vätebränsleceller i bilar bränsleförbrukningen med 50 % samtidigt som de använder 40–60 % av energin i bränslet. | Regleringsfrågor Hinder omger också juridiska frågor om strukturen som specificerar kommersiella implementeringsmodeller. I avsaknad av väldefinierade regelverk som underlättar förståelsen av kostnads- och intäktsgrunden, kan kommersiella företag stöta på svårigheter att komma fram till ett beslut om finansiell investering (FID). |
| 5. | Bekvämt för tunga transporter och tåg Eftersom framdrivning av vätgas fortfarande är relativt ny, är tunga transporter och järnvägar två industrier för vilka det kan vara praktiskt att använda det direkt. Om elektriska batterier användes i stället för förbränningsmotorn i dessa fordon, skulle batterierna behöva vara mycket stora, tunga och ta mycket lång tid att ladda. Omvänt ger vätgas fördelarna med ett mer kompakt framdrivningssystem, snabb tankning och lång körräckvidd. Det kan laddas vid hamnar längs de motorvägar som lastbilsflottor använder mest, utan att det krävs byggande av ett kapillärt distributionsnät, eller vid alla större järnvägsstationer. | Total kostnad För tillfället är vätebränsleceller dyrare per effektenhet än andra energikällor, som t.ex Solpaneler. Även om väte är effektivare när det väl har skapats, är kostnaden nu ett hinder för dess utbredda användning. Detta kan förändras i takt med att tekniken fortskrider. Utbredd användning är för närvarande osannolik på grund av denna kostnads inverkan på framtida utgifter, såsom kostnaden för bilar som körs på vätgas. Att använda vätebränsleceller är dyrare än att använda andra energikällor på grund av vätebränsletillverkningens komplexitet. Flottförvaltare måste se till att de betydande arbetsbesparingarna jämfört med blysyra kompenserar kostnaderna för infrastruktur och vätebränsle när de bestämmer vilken energikälla som ska inkluderas i materialhanteringsutrustning. |
| 6. | Används för att driva rymdskepp Kraften och effektiviteten hos väteenergi gör det till det perfekta bränslet för rymdfarkoster. På grund av dess enorma kraft kan rymdskepp snabbt skjutas upp på utforskningsuppdrag. Det är också den säkraste energikällan att använda för en uppgift som kräver mycket energi. I själva verket är väteenergi tre gånger mer kraftfull än bränsle som härrör från fossila bränslen som bensin. Helst innebär detta att man använder mindre väte för att slutföra en stor uppgift. Dessutom ger den drivkraft för fordon, båtar, bilar och bränslecellstillämpningar som är stationära eller bärbara. Det faktum att lagring av väte i kryogena tankar eller högtryckstankar är i huvudsak omöjligt är en nackdel med att använda väte i bilar. | Väteförvaring Vätgas kräver mer sofistikerad lagring och transport än vad fossila bränslen gör. Detta tyder på att användningen av vätebränsleceller som energikälla kan medföra ytterligare utgifter. Även om väte kan förvaras i flytande form vid kryogena temperaturer eller som gas i högtryckstankar, kan det endast förvaras i gasform för användning i bränsleceller för gaffeltruckar. Energi går förlorad under hela vätelagringsprocessen med båda metoderna. Cirka 13 % av vätets totala energi måste användas för att komprimera det; och gör det flytande för att förlora cirka 40 % av sin energi. Metaller kan korrodera om vätgas lyckas ta sig ur sin inneslutning. Detta kan följaktligen göra att dessa fläckade metaller blir spröda och mer benägna att gå sönder. Företag som för närvarande använder vätekraft har två alternativ: om de behöver större mängder bränsle måste de bygga en anläggning, eller så kan de få vätgas tillförd via rörsläp. |
| 7. | Snabba laddningstider Jämfört med batteridrivna elfordon är laddningstiden för vätgasbränsleceller märkbart snabbare. Det är jämförbart med det för traditionella förbränningsmotorer (ICE) bilar. Vätgasbränsleceller kan laddas på mindre än fem minuter, men elfordon behöver många timmar för att laddas fullt. På grund av deras snabba laddningstider erbjuder vätgasdrivna bilar samma nivå av frihet som vanliga bilar. | Infrastruktur Eftersom fossila bränslen har använts i många år finns den infrastruktur som behövs för att leverera denna kraft redan på plats. Även om tankning från början till slut förväntas användas för långväga tillämpningar som de för lastbilar och lastbilar, skulle den utbredda användningen av vätebränslecellsteknik för fordonstillämpningar kräva ny tankningsinfrastruktur för att stödja det. |
| 8. | Ingen bullerförorening Till skillnad från andra förnybara energikällor som vindkraft orsakar vätebränsleceller inte buller. Detta innebär att fordon som drivs med vätgas är mycket tystare än de med traditionella förbränningsmotorer, ungefär som elbilar. | Mycket brandfarligt Med tanke på att väte är ett mycket brännbart bränsle är säkerhetsproblemen rimliga. Gaser som innehåller väte brinner i luft i koncentrationer mellan 4 och 75 %. |
| 9. | Vätgas är en flexibel och ren energikälla som kan hjälpa till med energiplaner utan koldioxidutsläpp Eftersom allt som produceras under driften av en vätebränslecell är värme och vatten, är det en i sig själv ren energikälla. Att producera väte kräver inte mycket mark, till skillnad från vattenkraft eller biobränsle. NASA har undersökt användningen av väte som en resurs och har till och med använt vattnet som skapas som en biprodukt för att förse astronauter med dricksvatten. Detta visar att vätebränsleceller är ett utmärkt alternativ till kol, naturgas och kärnkraft eftersom de är giftfria bränslekällor som också är lättare att få tag på. Genom att balansera sina oregelbundna försörjningslägen med de krävande slutanvändarnas behov kommer produktion, lagring och användning av vätgas att spela en avgörande roll för att främja vidareutvecklingen av förnybara energikällor och förhindra behovet av stora förhandsinvesteringar i uppgraderingar av nätets infrastruktur. | Vätgasenergi kan inte upprätthålla befolkningen Även om väte är rikligt begränsas dess utbredda användning av kostnaden för dess utvinning. Du förstår att det är svårt att ändra det nuvarande quo. Planeten drivs fortfarande av fossil energi. Dessutom finns det inget ramverk på plats för att garantera prisvärd och hållbar väteenergi för typiska bilägare i framtiden. Även om vätgas skulle bli allmänt tillgängligt just nu, skulle det ta år för det att ersätta andra energikällor eftersom bilar och bensinstationer skulle behöva modifieras för att uppfylla reglerna för vätgas. Detta skulle kosta en betydande summa pengar. Eftersom väteenergi är allmänt tillgänglig och dess effekter för det mesta ignoreras, är väte verkligen en förnybar resurs. För att separera väte från syre kommer företag som producerar det att kräva ytterligare icke-förnybara energikällor, såsom fossila bränslen som kol, naturgas och olja. Att adoptera väteenergi kan hjälpa oss att minska vårt överberoende av fossila bränslen, men att eliminera den från systemet skulle vara svårt. |
| 10. | Ingen visuell förorening Medan vissa energikällor med låga koldioxidutsläpp, inklusive vindenergi och biobränsle kraftverk, kan vara fula, vätebränsleceller kräver mindre yta, så det finns också mindre visuella föroreningar. | |
| 11. | Förnybar och lättillgänglig Det vanligaste grundämnet i universum, väte är särskilt riklig och förnybar, vilket gör den idealisk för våra framtida koldioxidfria krav för kombinerad värme- och elförsörjning. även med svårigheterna att utvinna det ur vatten. | |
| 12. | Idealisk för användning i avlägsna områden Vätgas som produceras lokalt och lagras kan visa sig vara ett lönsamt substitut för dieselbaserad el och uppvärmning på avlägsna platser, förutsatt att lokala förhållanden tillåter. Detta skulle inte bara minska behovet av bränsletransporter, utan det kommer också att förbättra livskvaliteten för människor som bor i avlägsna områden genom att tillhandahålla bränsle som är fritt från föroreningar och kommer från en lättillgänglig naturresurs. | |
| 13. | Nästan noll utsläpp Eftersom vätebränsleceller inte släpper växthusgaser ut i atmosfären som fossila bränslekällor gör, minskar föroreningarna och luftkvaliteten förbättras. | |
| 14. | Demokratisering av kraftförsörjningen Ett lands beroende av fossila bränslen kan minska med användningen av vätebränsleceller, vilket kommer att bidra till den globala demokratiseringen av energi och kraftkällor. Många nationer som nu är beroende av tillgången på fossila bränslen kommer att vinna på detta förbättrade oberoende. När utbudet minskar kommer detta naturligtvis också att förhindra frågan om stigande priser på fossila bränslen. | |
| 15. | Minskar kolfotspår Vätgasbränsleceller har nästan noll utsläpp, vilket innebär att när de används har de inga koldioxidavtryck. |
Slutsats
Sammanfattningsvis erbjuder väteenergi flera fördelar och nackdelar. Vätgas kan vara en ren, förnybar energikälla, men innan det används allmänt måste dess produktions- och lagringskostnader minskas.
I sin nuvarande form är väteenergi inte praktiskt på grund av höga kostnader och brist på infrastruktur.
Ändå får området allt större uppmärksamhet, och medel tilldelas för att lösa dess svårigheter. Till exempel finansierar Europeiska unionen initiativ jämförbara med dessa med 5.2 miljarder USD, och USA har just lovat 52.5 miljoner USD för väteutveckling.
Regeringar över hela världen skulle kunna använda väte som en hållbar och prisvärd energikälla i framtiden om de så önskar.