Peb yuav qhia "hydrogen", tiam tom ntej ntawm lub zog uas yog carbon nruab nrab. Hydrogen muab faib ua peb hom: "ntsuab hydrogen", "blue hydrogen" thiab "grey hydrogen", txhua tus muaj ntau txoj kev sib txawv. Peb tseem yuav piav qhia txhua txoj hauv kev tsim khoom, cov khoom siv lub cev raws li cov ntsiab lus, kev khaws cia / kev thauj mus los, thiab kev siv. Thiab kuv tseem yuav qhia tias yog vim li cas nws thiaj li yog tiam tom ntej tseem ceeb ntawm lub zog.
Electrolysis dej los tsim Green Hydrogen
Thaum siv hydrogen, nws tseem ceeb heev rau "tsim hydrogen" lawm. Txoj kev yooj yim tshaj plaws yog "electrolyze dej". Tej zaum koj tau ua hauv tsev kawm ntawv qib siab. Sau lub beaker nrog dej thiab electrodes hauv dej. Thaum lub roj teeb txuas nrog cov electrodes thiab energized, cov kev tshwm sim hauv qab no tshwm sim hauv dej thiab hauv txhua lub electrode.
Ntawm cathode, H + thiab electrons ua ke los tsim cov roj hydrogen, thaum lub anode tsim cov pa oxygen. Txawm li cas los xij, txoj hauv kev no yog qhov zoo rau kev sim hauv tsev kawm ntawv, tab sis txhawm rau tsim cov hydrogen industrially, cov txheej txheem zoo tsim nyog rau kev tsim khoom loj yuav tsum tau npaj. Qhov ntawd yog "polymer electrolyte membrane (PEM) electrolysis".
Nyob rau hauv txoj kev no, ib tug polymer semipermeable daim nyias nyias uas tso cai rau txoj kev ntawm hydrogen ions yog sandwiched ntawm ib tug anode thiab ib cathode. Thaum cov dej ntws mus rau hauv lub cuab yeej anode, hydrogen ions uas tsim los ntawm electrolysis txav los ntawm ib lub semipermeable membrane mus rau cathode, qhov uas lawv ua molecular hydrogen. Ntawm qhov tod tes, cov pa oxygen ions tsis tuaj yeem dhau los ntawm semipermeable membrane thiab ua oxygen molecules ntawm anode.
Tsis tas li ntawd nyob rau hauv alkaline dej electrolysis, koj tsim hydrogen thiab oxygen los ntawm kev sib cais cov anode thiab cathode los ntawm ib tug separator los ntawm uas tsuas hydroxide ions yuav dhau. Tsis tas li ntawd, muaj cov txheej txheem kev lag luam xws li kub-kub chav electrolysis.
Los ntawm kev ua cov txheej txheem no rau ntawm qhov loj me, ntau qhov hydrogen tuaj yeem tau txais. Nyob rau hauv tus txheej txheem, ib qho tseem ceeb ntawm cov pa oxygen kuj tsim (ib nrab ntawm cov ntim ntawm hydrogen tsim), yog li ntawd nws yuav tsis muaj kev cuam tshuam ib puag ncig yog tias tso rau hauv qhov chaw. Txawm li cas los xij, electrolysis yuav tsum tau siv hluav taws xob ntau, yog li cov pa roj carbon-dawb hydrogen tuaj yeem tsim tau yog tias nws tsim nrog hluav taws xob uas tsis siv fossil fuels, xws li cua turbines thiab solar panels.
Koj tuaj yeem tau txais "ntsuab hydrogen" los ntawm electrolyzing dej siv lub zog huv.
Kuj tseem muaj lub tshuab hluav taws xob hydrogen rau kev tsim khoom loj ntawm cov dej ntsuab no. Los ntawm kev siv PEM hauv seem electrolyzer, hydrogen tuaj yeem tsim tawm tsis tu ncua.
Blue Hydrogen Ua los ntawm Fossil Fuels
Yog li, dab tsi yog lwm txoj hauv kev los ua hydrogen? Hydrogen muaj nyob rau hauv fossil fuels xws li natural gas thiab thee ua lwm yam tsis yog dej. Piv txwv li, xav txog methane (CH4), qhov tseem ceeb ntawm cov pa roj. Muaj plaub hydrogen atoms ntawm no. Koj tuaj yeem tau txais hydrogen los ntawm kev tshem tawm cov hydrogen no.
Ib qho ntawm cov no yog cov txheej txheem hu ua "steam methane hloov pauv" uas siv chav. Cov tshuaj formula ntawm txoj kev no yog raws li nram no.
Raws li koj tuaj yeem pom, carbon monoxide thiab hydrogen tuaj yeem muab rho tawm los ntawm ib qho methane molecule.
Nyob rau hauv txoj kev no, hydrogen tuaj yeem tsim los ntawm cov txheej txheem xws li "kua hloov pauv" thiab "pyrolysis" ntawm cov pa roj thiab thee. "Blue hydrogen" yog hais txog hydrogen tsim nyob rau hauv txoj kev no.
Hauv qhov no, txawm li cas los xij, carbon monoxide thiab carbon dioxide yog tsim los ntawm cov khoom lag luam. Yog li koj yuav tsum tau rov ua dua lawv ua ntej lawv tso rau hauv qhov chaw. Cov khoom los ntawm cov pa roj carbon dioxide, yog tias tsis rov qab los, dhau los ua cov pa roj hydrogen, hu ua "grey hydrogen".
Yam khoom dab tsi yog Hydrogen?
Hydrogen muaj tus lej atomic ntawm 1 thiab yog thawj lub hauv paus ntawm lub sijhawm teem sijhawm.
Tus naj npawb ntawm atoms yog qhov loj tshaj plaws nyob rau hauv lub ntiaj teb, suav txog li 90% ntawm tag nrho cov ntsiab lus hauv lub ntiaj teb. Qhov tsawg tshaj plaws atom uas muaj ib tug proton thiab ib tug electron yog hydrogen atom.
Hydrogen muaj ob isotopes nrog neutrons txuas nrog lub nucleus. Ib tug neutron-bonded "deuterium" thiab ob neutron-bonded "tritium". Cov no kuj yog cov khoom siv rau kev tsim hluav taws xob fusion.
Nyob rau hauv lub hnub qub zoo li lub hnub, nuclear fusion los ntawm hydrogen mus rau helium yog qhov chaw, uas yog lub zog rau lub hnub qub ci.
Txawm li cas los xij, hydrogen tsis tshua muaj nyob hauv lub ntiaj teb. Hydrogen tsim cov tebchaw nrog lwm cov khoom xws li dej, methane, ammonia thiab ethanol. Txij li thaum hydrogen yog lub teeb lub teeb, raws li qhov kub thiab txias, kev txav ceev ntawm hydrogen molecules nce, thiab khiav tawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus mus rau sab nraud.
Yuav Siv Hydrogen li cas? Siv los ntawm combustion
Tom qab ntawd, "hydrogen" yog dab tsi, uas tau nyiam thoob ntiaj teb kev saib xyuas raws li lub zog tiam tom ntej, siv? Nws yog siv nyob rau hauv ob txoj kev tseem ceeb: "combustion" thiab "fuel cell". Cia peb pib nrog kev siv "hlawv".
Muaj ob hom kev sib txuas tseem ceeb siv.
Thawj yog raws li foob pob hluav taws roj. Nyiv lub foob pob hluav taws H-IIA siv hydrogen gas "kua hydrogen" thiab "kua oxygen" uas tseem nyob rau hauv lub xeev cryogenic li roj. Ob qho no tau sib xyaw ua ke, thiab lub zog hluav taws xob tau tsim los ntawm lub sijhawm ntawd ua rau lub sijhawm txhaj tshuaj ntawm cov dej molecules generated, ya mus rau hauv qhov chaw. Txawm li cas los xij, vim tias nws yog lub tshuab ua haujlwm nyuaj, tshwj tsis yog Nyiv, tsuas yog Tebchaws Meskas, Europe, Russia, Tuam Tshoj thiab Is Nrias teb tau ua tiav cov roj no.
Qhov thib ob yog kev tsim hluav taws xob. Gas turbine lub zog tsim hluav taws xob kuj siv txoj hauv kev sib txuas hydrogen thiab oxygen los tsim lub zog. Hauv lwm lo lus, nws yog ib txoj hauv kev uas saib cov thermal zog tsim los ntawm hydrogen. Nyob rau hauv thermal fais fab nroj tsuag, cua sov los ntawm hlawv thee, roj thiab natural gas ua rau lub zog uas tsav turbines. Yog tias siv hydrogen los ua qhov cua sov, lub tshuab hluav taws xob yuav yog carbon nruab nrab.
Yuav Siv Hydrogen li cas? Siv los ua Ib Lub Roj Roj
Lwm txoj hauv kev siv hydrogen yog li roj cell, uas hloov hydrogen ncaj qha rau hauv hluav taws xob. Tshwj xeeb, Toyota tau nyiam nyob hauv Nyij Pooj los ntawm kev siv cov tsheb siv hydrogen-fueled es tsis txhob siv hluav taws xob tsheb (EVs) ua lwm txoj hauv kev tsheb roj av uas yog ib feem ntawm nws cov kev ntsuas kev kub ntxhov thoob ntiaj teb.
Tshwj xeeb, peb tab tom ua cov txheej txheem thim rov qab thaum peb qhia txog kev tsim khoom ntawm "ntsuab hydrogen". Cov tshuaj formula yog raws li nram no.
Hydrogen tuaj yeem tsim dej (dej kub lossis chav dej) thaum tsim hluav taws xob, thiab nws tuaj yeem ntsuas tau vim nws tsis ua rau lub nra hnyav rau ib puag ncig. Ntawm qhov tod tes, txoj kev no muaj lub zog tsim hluav taws xob tsawg ntawm 30-40%, thiab yuav tsum tau platinum ua cov khoom siv hluav taws xob, yog li xav tau cov nqi ntxiv.
Tam sim no, peb siv polymer electrolyte roj hlwb (PEFC) thiab phosphoric acid roj hlwb (PAFC). Tshwj xeeb, cov tsheb siv roj siv hluav taws xob siv PEFC, yog li nws tuaj yeem cia siab tias yuav kis tau rau yav tom ntej.
Puas yog Hydrogen Storage thiab Kev Thauj Mus Los Zoo?
Txog tam sim no, peb xav tias koj nkag siab tias cov pa roj hydrogen tau tsim thiab siv li cas. Yog li cas koj khaws cov hydrogen no? Yuav ua li cas koj tau txais nws qhov chaw koj xav tau? Yuav ua li cas txog kev ruaj ntseg nyob rau lub sijhawm ntawd? Peb mam piav.
Qhov tseeb, hydrogen kuj yog ib qho txaus ntshai heev. Thaum pib ntawm lub xyoo pua 20th, peb tau siv hydrogen los ua cov pa roj rau ntab balloons, balloons, thiab airships nyob rau saum ntuj vim nws lub teeb heev. Txawm li cas los xij, thaum lub Tsib Hlis 6, 1937, hauv New Jersey, Tebchaws Asmeskas, "airship Hindenburg tawg" tshwm sim.
Txij li thaum muaj xwm txheej, nws tau pom dav dav tias cov roj hydrogen yog qhov txaus ntshai. Tshwj xeeb tshaj yog thaum nws ntes hluav taws, nws yuav tawg heev nrog oxygen. Yog li ntawd, "kom deb ntawm oxygen" lossis "kom deb ntawm tshav kub" yog qhov tseem ceeb.
Tom qab siv cov kev ntsuas no, peb tuaj nrog txoj kev xa khoom.
Hydrogen yog ib qho roj ntawm chav tsev kub, yog li txawm tias nws tseem yog roj, nws loj heev. Thawj txoj kev yog siv lub siab thiab compress zoo li lub tog raj kheej thaum ua cov dej qab zib carbonated. Npaj lub tank siab tshwj xeeb thiab khaws cia nyob rau hauv cov xwm txheej siab xws li 45Mpa.
Toyota, uas tsim cov roj cell tsheb (FCV), tab tom tsim lub tank siab siab hydrogen uas tuaj yeem tiv taus 70 MPa siab.
Lwm txoj hauv kev yog kom txias mus rau -253 ° C los ua kua hydrogen, thiab khaws cia thiab thauj mus rau hauv cov tso tsheb hlau luam tshwj xeeb uas muaj cua sov. Zoo li LNG (liquefied natural gas) thaum cov nkev ntuj raug xa los ntawm txawv teb chaws, hydrogen liquefied thaum lub sij hawm thauj mus los, txo nws cov ntim rau 1/800 ntawm nws lub xeev gaseous. Xyoo 2020, peb tau ua tiav lub ntiaj teb thawj cov kua dej hydrogen. Txawm li cas los xij, txoj hauv kev no tsis haum rau cov tsheb roj hluav taws xob vim nws xav tau ntau lub zog kom txias.
Muaj ib txoj hauv kev khaws cia thiab xa khoom hauv cov tso tsheb hlau luam zoo li no, tab sis peb kuj tseem tab tom tsim lwm txoj hauv kev ntawm hydrogen cia.
Txoj kev khaws cia yog siv hydrogen cia alloys. Hydrogen muaj cov cuab yeej ntawm kev nkag mus rau cov hlau thiab deteriorating lawv. Qhov no yog cov lus qhia kev txhim kho uas tau tsim hauv Tebchaws Meskas hauv xyoo 1960's. JJ Reilly et al. Kev sim tau pom tias hydrogen tuaj yeem khaws cia thiab tso tawm siv cov hlau alloy ntawm magnesium thiab vanadium.
Tom qab ntawd, nws tau ua tiav cov khoom siv, xws li palladium, uas tuaj yeem nqus tau hydrogen 935 npaug ntawm nws lub ntim.
Qhov zoo ntawm kev siv cov hlau no yog tias nws tuaj yeem tiv thaiv kev sib tsoo hydrogen (feem ntau yog kev sib tsoo tawg). Yog li ntawd, nws tuaj yeem ruaj ntseg khaws cia thiab thauj mus los. Txawm li cas los xij, yog tias koj tsis ceev faj thiab cia nws nyob hauv qhov chaw tsis raug, hydrogen cia alloys tuaj yeem tso cov roj hydrogen hauv lub sijhawm. Zoo, txawm tias lub txim me me tuaj yeem ua rau muaj kev sib tsoo tawg, yog li ceev faj.
Nws kuj muaj qhov tsis zoo uas rov ua dua hydrogen nqus thiab desorption ua rau embrittlement thiab txo tus nqi hydrogen absorption.
Lwm qhov yog siv cov kav dej. Muaj ib qho xwm txheej uas nws yuav tsum tsis yog-compressed thiab tsis tshua muaj siab los tiv thaiv embrittlement ntawm cov kav dej, tab sis qhov zoo dua yog tias cov kav dej uas twb muaj lawm tuaj yeem siv tau. Tokyo Gas tau ua haujlwm tsim kho ntawm Harumi FLAG, siv cov kav dej hauv nroog los muab hydrogen rau roj hlwb.
Lub neej yav tom ntej tsim los ntawm Hydrogen Zog
Thaum kawg, cia peb xav txog lub luag haujlwm hydrogen tuaj yeem ua si hauv zej zog.
Qhov tseem ceeb tshaj peb xav txhawb lub zej zog tsis muaj cov pa roj carbon monoxide, peb siv hydrogen los tsim hluav taws xob es tsis txhob siv hluav taws xob kub.
Hloov chaw ntawm cov hluav taws xob hluav taws xob loj, qee tsev neeg tau qhia cov tshuab xws li ENE-FARM, uas siv hydrogen tau los ntawm kev hloov cov roj av los tsim hluav taws xob uas yuav tsum tau ua. Txawm li cas los xij, cov lus nug ntawm yuav ua li cas nrog cov khoom siv los ntawm cov txheej txheem hloov kho tseem nyob.
Nyob rau hauv lub neej yav tom ntej, yog hais tias cov kev ncig ntawm hydrogen nws tus kheej nce, xws li nce tus naj npawb ntawm hydrogen refueling chaw nres tsheb, nws yuav siv tau hluav taws xob tsis emitting carbon dioxide. Hluav taws xob tsim cov hydrogen ntsuab, tau kawg, yog li nws siv hluav taws xob tsim los ntawm hnub ci lossis cua. Lub zog siv hluav taws xob yuav tsum yog lub zog los tiv thaiv cov nqi hluav taws xob los yog kom them cov roj teeb rov qab thaum muaj hluav taws xob ntau dhau los ntawm lub zog ntuj. Hauv lwm lo lus, hydrogen nyob rau hauv tib txoj hauj lwm raws li lub roj teeb rechargeable. Yog tias qhov no tshwm sim, nws yuav kawg tuaj yeem txo qhov tsim hluav taws xob thermal. Hnub uas lub cav combustion sab hauv ploj ntawm lub tsheb yog sai sai.
Hydrogen kuj tuaj yeem tau los ntawm lwm txoj kev. Qhov tseeb, hydrogen tseem yog cov khoom siv los ntawm kev tsim cov dej qab zib caustic. Ntawm lwm yam, nws yog ib qho los ntawm cov khoom siv coke hauv kev ua hlau. Yog tias koj muab cov hydrogen no tso rau hauv kev faib khoom, koj yuav tau txais ntau qhov chaw. Hydrogen gas tsim nyob rau hauv txoj kev no kuj muab los ntawm hydrogen chaw nres tsheb.
Cia peb saib ntxiv mus rau yav tom ntej. Tus nqi ntawm lub zog poob kuj yog qhov teeb meem nrog txoj kev sib kis uas siv cov xov hlau los muab lub zog. Yog li ntawd, yav tom ntej, peb yuav siv cov hydrogen xa los ntawm cov kav dej, ib yam li lub tank carbonic acid siv los ua cov dej haus carbonated, thiab yuav lub tank hydrogen hauv tsev los tsim hluav taws xob rau txhua tsev neeg. Cov khoom siv txawb uas khiav ntawm cov roj teeb hydrogen tau dhau los ua qhov chaw. Nws yuav nthuav kom pom zoo li yav tom ntej.
Post lub sij hawm: Jun-08-2023
