Kung iisipin natin kung paano ginawa ang hydrogen fuel, tatanungin tayo kung bakit ginagamit ang hydrogen bilang panggatong. Buweno, kapag ang hydrogen ay ginagamit bilang isang gasolina sa isang fuel cell, ito ay isang malinis na gasolina na tanging gumagawa ng tubig.
Maraming mapagkukunan, kabilang ang natural na gas, nuclear power, biomass, at mga mapagkukunang nababagong enerhiya gaya ng ng araw at hangin, ay maaaring gamitin sa paggawa ng hydrogen.
Ang mga bentahe nito ay ginagawa itong isang kanais-nais na pagpipilian ng gasolina para sa mga aplikasyon na kinasasangkutan ng produksyon ng enerhiya at transportasyon. Marami itong gamit, kabilang ang portable power, bahay, sasakyan, at higit pa.
Ang paggamit ng mga hydrogen fuel cell bilang malinis at epektibong kapalit maginoo combustion engine ay lumago nang malaki. Ang tanging resulta ng pakikipag-ugnayan ng kemikal sa pagitan ng hydrogen at oxygen sa mga fuel cell na ito na gumagawa ng kuryente ay tubig.
Ang isang sopistikadong pamamaraan ng produksyon ay kinakailangan upang ganap na magamit ang potensyal ng mga hydrogen fuel cell.
Talaan ng nilalaman
Paano Ginawa ang Hydrogen Fuel – 4 na Pangunahing Paraan ng Produksyon
May mga iba't ibang mga paraan sa paggawa ng hydrogen fuel. Sa mga araw na ito, ang electrolysis at natural gas reforming—isang thermal process—ang pinakamadalas na ginagamit na pamamaraan. Ang biological at solar-powered na mga proseso ay dalawa pang diskarte.
- Mga Thermal na Proseso
- Mga Proseso ng Electrolytic
- Mga Proseso na Pinaandar ng Solar
- Mga Biyolohikal na Proseso
1. Mga Thermal na Proseso
Ang pinakakaraniwang thermal method para sa paggawa ng hydrogen ay steam reforming, na isang mataas na temperatura na reaksyon sa pagitan ng steam at isang hydrocarbon fuel na nagbubunga ng hydrogen.
Ang hydrogen ay maaaring gawin sa pamamagitan ng pagbabago ng iba't ibang hydrocarbon fuel, tulad ng diesel, natural gas, gasified coal, gasified biomass, at renewable liquid fuel. Sa ngayon, ang natural na gas na nagpapabago ng singaw ay gumagawa ng halos 95% ng lahat ng hydrogen.
2. Mga Prosesong Electrolytic
Ang hydrogen at oxygen ay maaaring makuha mula sa tubig gamit ang isang electrolysis technique. Ang electrolyzer ay isang aparato na nagsasagawa ng mga proseso ng electrolytic. Ito ay katulad ng isang fuel cell na gumagawa ito ng hydrogen mula sa mga molekula ng tubig kaysa sa paggamit ng enerhiya ng isang molekula ng hydrogen.
3. Solar-Driven na Proseso
Sa solar-powered system, ang ilaw ay nagsisilbing ahente upang makagawa ng hydrogen. Ang ilang solar-driven na proseso ay thermochemical, photoelectrochemical, at photobiological. Ang hydrogen ay ginawa sa pamamagitan ng mga proseso ng photobiological, na umaasa sa natural na aktibidad ng photosynthetic ng bakterya at berdeng algae.
Gamit ang mga partikular na semiconductors, hinahati ng mga photoelectrochemical reaction ang tubig sa hydrogen at oxygen. Ang concentrated solar power ay ginagamit sa solar thermochemical hydrogen synthesis upang mag-fuel ng water-splitting reactions, madalas na kasabay ng mga karagdagang species tulad ng metal oxides.
4. Mga Biyolohikal na Proseso
Ang mga mikroorganismo tulad ng bakterya at microalgae ay ginagamit sa mga biyolohikal na proseso, at ang mga organismong ito ay maaaring makagawa ng hydrogen sa pamamagitan ng mga biyolohikal na reaksyon.
Sa pamamagitan ng pagsira ng mga organikong materyales tulad ng biomass o wastewater, ang bakterya ay maaaring gumawa ng hydrogen sa isang proseso na kilala bilang microbial biomass conversion. Sa kaibahan, ang mga proseso ng photobiological ay gumagamit ng sikat ng araw bilang pinagmumulan ng enerhiya para sa mga mikrobyo.
Paano Ginawa ang Hydrogen Fuel – 8 Hakbang sa Produksyon
Pagkatapos talakayin ang iba't ibang paraan ng produksyon, suriin natin ang mga partikular na pamamaraang kasangkot sa paggawa ng hydrogen fuel cell, mula sa paghahanap ng mga hilaw na materyales hanggang sa paggawa ng malinis na mapagkukunan ng enerhiya. Susuriin namin ang mga pamamaraan na bumubuo sa proseso ng electrolytic.
- Pagkuha ng Raw Material
- Paghahanda ng Catalyst
- Paggawa ng Membrane Electrode Assembly (MEA).
- Paggawa ng Bipolar Plate
- Fuel Cell Stack Assembly
- Balanse ng mga Bahagi ng Halaman
- Pamamahala ng Kalidad at Pagsubok
- Pag-deploy at Pagsasama
1. Pagkuha ng Raw Material
Ang pagkuha ng mga hilaw na materyales na kailangan para sa pagtatayo ng mga hydrogen fuel cell ay ang unang hakbang sa proseso ng produksyon. Kasama sa mahahalagang bahagi ang carbon-based na materyales para sa bipolar plates, polymers para sa electrolyte membrane, at platinum o iba pang mga catalyst para sa electrode reactions.
Karaniwang nakukuha mula sa maraming mga vendor, ang mga materyales na ito ay dumaan sa mahigpit na mga pamamaraan sa pagtiyak ng kalidad upang magarantiya ang kanilang pagiging angkop para sa paggawa ng fuel cell.
2. Paghahanda ng Catalyst
Ang katalista, na kadalasang gawa sa platinum, ay mahalaga sa kakayahan ng fuel cell na magsagawa ng mga electrochemical reaction.
Upang makabuo ng napakaaktibo at matatag na layer ng catalyst, ang materyal ng catalyst ay ginagamot at ginagawa gamit ang iba't ibang pamamaraan, kabilang ang chemical deposition at physical vapor deposition.
Ang mga ibabaw ng elektrod ay tinatakpan ng layer na ito gamit ang mga diskarte tulad ng spray coating o screen printing.
3. Paggawa ng Membrane Electrode Assembly (MEA).
Ang catalyst-coated electrodes at polymer electrolyte membrane ay bumubuo sa membrane electrode assembly, na isang mahalagang bahagi ng fuel cell. Ang polymer electrolyte membrane ay meticulously na ginawa at nililok upang tumugma sa fuel cell stack architecture.
Ito ay karaniwang binubuo ng isang perfluorosulfonic acid polymer. Ang MEA ay kasunod na nabuo sa pamamagitan ng pagsasama ng mga electrodes na pinahiran ng katalista sa bawat panig ng lamad.
4. Paggawa ng Bipolar Plate
Sa isang stack ng mga fuel cell, ang mga bipolar plate ay namamahala sa pagpapakalat ng mga reactant gas at paglilipat ng kuryente sa pagitan ng mga fuel cell. Karaniwan, ang mga materyales na nakabatay sa carbon na lumalaban sa kaagnasan at magaan ang timbang ay ginagamit sa paggawa ng mga plato na ito.
Upang makamit ang kinakailangang hugis at istraktura, ang mga proseso ng paghubog, pag-machining, o pagpindot ay ginagamit sa panahon ng proseso ng produksyon. Ang mga channel at flow field ay kasama rin sa mga bipolar plate upang mapadali ang epektibong pagpasa ng oxygen at hydrogen gas.
5. Fuel Cell Stack Assembly
Ang mahalagang bahagi ng hydrogen fuel cell system ay ang fuel cell stack, na binubuo ng ilang fuel cell na pinagsama sa parallel at series na kaayusan. Ang pagpupulong ay binubuo ng perpektong nakasalansan na mga bipolar plate, mga layer ng diffusion ng gas, at mga MEA.
Pinipigilan ang pagtagas ng gas at sinisiguro ang mahusay na sealing sa pamamagitan ng paggamit ng mga materyales sa sealing tulad ng mga adhesive at gasket. Ang stack assembly ay ginawa upang makagawa ng pinakamaraming kapangyarihan habang pinapanatili ang perpektong daloy ng coolant at gas.
6. Balanse ng mga Bahagi ng Halaman
Ang isang buong fuel cell system ay nangangailangan ng ilang balanse ng mga bahagi ng halaman (BOP) bilang karagdagan sa fuel cell stack. Ang mga ito ay binubuo ng mga humidifier, cooling system, supply system para sa hydrogen at oxygen, at power electronics para sa pamamahala at pag-regulate ng electrical output.
Upang matiyak ang naaangkop na daloy ng gasolina at coolant, pamamahala ng thermal, at koneksyon sa kuryente, isinama ang mga bahagi ng BOP sa pangkalahatang disenyo ng system.
7. Pamamahala ng Kalidad at Pagsubok
Ang mga mahigpit na pamamaraan sa pagkontrol sa kalidad ay ginagamit sa panahon ng proseso ng pagmamanupaktura upang magarantiya ang pagiging maaasahan at kahusayan ng bawat fuel cell. Sa ilang yugto, isinasagawa ang mga pagsusuri sa kalidad gaya ng visual na inspeksyon, pagsusuri sa kuryente, at mga pagsusuri sa pagganap.
Ang kumpletong pagsubok ay ginagawa sa mga huling fuel cell assemblies upang kumpirmahin ang kanilang electrical output, tibay, kahusayan, at kaligtasan. Upang matugunan ang mga kinakailangang pamantayan ng kalidad, ang anumang mga sira na mga cell o bahagi ay matatagpuan at pinapalitan.
8. Pag-deploy at Pagsasama
Ang mga fuel cell ay inihanda para sa pag-deploy at pagsasama sa isang hanay ng mga aplikasyon kasunod ng kanilang matagumpay na produksyon at pagsubok. Ang mga portable na electronics, stationary power generation equipment, at mga sasakyan ay maaaring nasa ilalim ng kategoryang ito.
Upang makabuo ng isang kapaki-pakinabang at epektibong aparatong pinapagana ng hydrogen, ang pamamaraan ng pagsasama ay nangangailangan ng pagkonekta sa fuel cell system sa mga kinakailangang ancillary system, tulad ng mga tangke ng imbakan ng hydrogen, mga air intake system, at mga power management unit.
Konklusyon
Ang paggawa ng hydrogen fuel cell ay isang multi-step na proseso na nagsisimula sa pagkuha ng mga hilaw na materyales at nagtatapos sa pagsasama ng mga fuel cell system.
Ginagarantiyahan ng masalimuot na prosesong ito ang paggawa ng malinis, maaasahan, at mahusay na pinagkukunan ng enerhiya na may potensyal na ganap na baguhin ang pagbuo ng kuryente, transportasyon, at iba pang mga industriya.
Ang proseso ng produksyon para sa mga hydrogen fuel cell ay palaging umuunlad dahil sa patuloy na pananaliksik at pag-unlad, na nagtutulak sa pagbuo ng mga sustainable na solusyon sa enerhiya.
Rekomendasyon
- 20 Katotohanan Tungkol sa Hydropower na Hindi Mo Alam
. - Mga Sasakyang Pinapatakbo ng Hydrogen: Alamin ang Mga Kalamangan at Kahinaan
. - Paano Gumagana ang Hydroelectric Energy
. - Ang Hydrological Cycle Ng Kapaligiran
. - Paano Nakakaapekto ang Methane sa Global Warming?
Isang passion-driven na environmentalist sa puso. Pangunahing manunulat ng nilalaman sa EnvironmentGo.
Sinisikap kong turuan ang publiko tungkol sa kapaligiran at mga problema nito.
Ito ay palaging tungkol sa kalikasan, dapat nating protektahan hindi sirain.