Эффективные генераторы водорода для доступного производства водорода

Компания Element 1 Corp, расположенная в Бенде, штат Орегон, США, является мировым лидером в разработке генераторов метанола в водород для доступного производства водорода на месте и по требованию. Опираясь на более чем 140-летний опыт в производстве водорода, его очистке и топливных элементах, техническая команда «Элемент 1» создала самый компактный и высокоэффективный генератор водорода, доступный на сегодняшний день.

Признавая, что производство водорода несложно, но транспортировка водорода (сжатого или жидкого) является дорогостоящей и сложной задачей, подход, используемый Элементом 1, заключается в преобразовании смеси метанола и воды в водород высокой чистоты в месте использования. Продуктовый водород соответствует или превосходит требования по чистоте ISO 14687-2019 для низкотемпературных топливных элементов с полимерной электролитной мембраной (PEM), а также сжатого водорода для подачи в бортовые баллоны для хранения транспортных средств на топливных элементах. Типичная чистота полученного водорода составляет >99,997% водорода с содержанием CO <0,2 ppm (в пересчете на сухое вещество). Примесью является метан при концентрации <30 частей на миллион, а также водяной пар в концентрации от 40 до 70 частей на миллион.

Благодаря трем моделям продуктов, способным производить от 4 кг водорода в день до 390 кг водорода в день, генератор водорода Element 1 работает с использованием высокоэффективного термохимического процесса и достигает энергоэффективности до 84%, что приводит к низкой стоимости водорода при использовать. Например, при цене метанола в 400 долларов за тонну стоимость произведенного водорода составляет менее 3 долларов за кг водорода. Требуемая электрическая мощность незначительна: менее 1 кВт при максимальной мощности водорода на крупнейших генераторах водорода или около 0,1 кВтч/кг водорода, доставленного пользователю. Это в 500 раз меньше электроэнергии по сравнению с обычными электролизерами воды.

Более того, даже более крупные генераторы водорода имеют небольшие физические размеры и полностью автономны. Например, M/L18 рассчитан на подачу 235 кг водорода в день, а его размеры составляют всего 879 мм (Ш) x 2080 мм (Г) x 1380 мм (В), что делает его практичным для установки на транспортное средство (например, среднего размера). -мощный или большегрузный автомобиль) или морское судно. Генератор водорода M/L18 хорошо сочетается с модулем топливных элементов номинальной мощностью от 140 до 150 кВт (обозначение L указывает на стационарное применение, а обозначение M указывает на мобильное применение).

L18 и его более крупные варианты также демонстрируют потенциал для распределенного производства электроэнергии (основной и резервный) для таких приложений, как зарядные станции аккумуляторных электромобилей (BEV), центры обработки данных, торговля, автономные разработки, временное или транспортируемое энергоснабжение, а также критически важные системы. инфраструктура. Все эти приложения выигрывают от простоты и низкой стоимости транспортировки жидкого метанола с использованием существующей инфраструктуры, разработанной для распределения нефтяного топлива (бензина, дизельного топлива, авиационного топлива).

Архитектура автономного устройства для выработки электроэнергии проста и имеет лишь незначительные отличия от обычного генератора водорода на топливных элементах, использующего подачу сжатого водорода. На рис. 1 представлена ​​3D-модель демонстрационной системы на «Элементе 1», используемой для зарядки электромобилей (см. также рис. 2 и 3). Основные компоненты установлены в модифицированном десятифутовом транспортном контейнере и включают в себя один водородный генератор L18, один модуль топливных элементов PowerCell PS200 и никель-цинковый аккумуляторный блок Zinc Five (96 кВтч). Силовая электроника и охлаждение (для топливного элемента) внешние.

При максимальной номинальной выработке водорода для L18 (235 кг водорода в день) модуль топливных элементов будет потреблять около 143 кВт. Этой мощности более чем достаточно для одновременной работы трех зарядных кабелей BEV уровня 2, а также зарядного кабеля Tesla уровня 3. Чтобы продемонстрировать все возможности электрогенератора, он также оснащен трехфазным выходным напряжением 480 В переменного тока, что соответствует мощности, необходимой для многих строительных применений. Химический состав никель-цинковых батарей был выбран вместо литий-ионных из-за присущей никель-цинковым батареям безопасности – они не подвергаются термическому разгону и возгоранию.