Bagaimana Bahan Api Hidrogen Dihasilkan – 8 Langkah Pengeluaran

Jika kita berfikir tentang bagaimana bahan api hidrogen dibuat, kita akan ditanya mengapa hidrogen digunakan sebagai bahan api. Nah, apabila hidrogen digunakan sebagai bahan api dalam sel bahan api, ia adalah bahan api bersih yang semata-mata menghasilkan air.

Banyak sumber, termasuk gas asli, kuasa nuklear, biojisim, dan sumber tenaga boleh diperbaharui seperti suria dan angin, boleh digunakan untuk mengeluarkan hidrogen.

Kelebihannya menjadikannya pilihan bahan api yang diingini untuk aplikasi yang melibatkan pengeluaran tenaga dan pengangkutan. Ia mempunyai banyak kegunaan, termasuk kuasa mudah alih, rumah, kereta dan banyak lagi.

Penggunaan sel bahan api hidrogen sebagai pengganti yang bersih dan berkesan enjin pembakaran konvensional telah berkembang dengan ketara. Satu-satunya hasil daripada interaksi kimia antara hidrogen dan oksigen dalam sel bahan api ini yang menghasilkan elektrik ialah air.

Prosedur pengeluaran yang canggih diperlukan untuk menggunakan sepenuhnya potensi sel bahan api hidrogen.

Bagaimana Bahan Api Hidrogen Dihasilkan – 4 Kaedah Pengeluaran Utama

Terdapat pelbagai cara untuk mengeluarkan bahan api hidrogen. Hari ini, elektrolisis dan pembaharuan gas asli—proses terma—adalah teknik yang paling kerap digunakan. Proses biologi dan solar adalah dua lagi pendekatan.

• Proses Terma
• Proses Elektrolitik
• Proses Dipacu Suria
• Proses Biologi

1. Proses Terma

Kaedah terma yang paling biasa untuk menghasilkan hidrogen ialah pembentukan semula wap, yang merupakan tindak balas suhu tinggi antara stim dan bahan api hidrokarbon yang menghasilkan hidrogen.

Hidrogen boleh dihasilkan melalui pembaharuan pelbagai bahan api hidrokarbon, seperti diesel, gas asli, arang batu tergas, biojisim tergas, dan bahan api cecair boleh diperbaharui. Pada masa kini, gas asli pengubahsuaian wap menghasilkan hampir 95% daripada semua hidrogen.

2. Proses Elektrolitik

Hidrogen dan oksigen boleh diekstrak daripada air menggunakan teknik elektrolisis. Elektroliser ialah peranti yang melakukan proses elektrolitik. Ia serupa dengan sel bahan api kerana ia menghasilkan hidrogen daripada molekul air dan bukannya menggunakan tenaga molekul hidrogen.

3. Proses Dipacu Suria

Dalam sistem berkuasa solar, cahaya bertindak sebagai agen untuk menghasilkan hidrogen. Beberapa proses yang dipacu suria ialah termokimia, fotoelektrokimia, dan fotobiologi. Hidrogen dihasilkan melalui proses fotobiologi, yang bergantung pada aktiviti fotosintesis semula jadi bakteria dan alga hijau.

Menggunakan semikonduktor tertentu, tindak balas fotoelektrokimia membahagikan air kepada hidrogen dan oksigen. Kuasa suria pekat digunakan dalam sintesis hidrogen termokimia suria untuk memacu tindak balas pemisahan air, selalunya bersama-sama dengan spesies tambahan seperti oksida logam.

4. Proses Biologi

Mikroorganisma seperti bakteria dan mikroalga digunakan dalam proses biologi, dan organisma ini boleh menghasilkan hidrogen melalui tindak balas biologi.

Dengan memecahkan bahan organik seperti biojisim atau air sisa, bakteria boleh menghasilkan hidrogen dalam proses yang dikenali sebagai penukaran biojisim mikrob. Sebaliknya, proses fotobiologi menggunakan cahaya matahari sebagai sumber tenaga untuk mikrob.

Bagaimana Bahan Api Hidrogen Dihasilkan – 8 Langkah Pengeluaran

Selepas membincangkan pelbagai kaedah pengeluaran, mari kita periksa prosedur khusus yang terlibat dalam menghasilkan sel bahan api hidrogen, daripada mencari bahan mentah kepada menghasilkan sumber tenaga bersih. Kami akan memeriksa prosedur yang membentuk proses elektrolitik.

• Penyumberan Bahan Mentah
• Penyediaan Pemangkin
• Fabrikasi Membrane Electrode Assembly (MEA).
• Pembuatan Plat Bipolar
• Perhimpunan Timbunan Sel Bahan Api
• Imbangan Komponen Tumbuhan
• Kawalan Kualiti dan Ujian
• Penyebaran dan Integrasi

1. Penyumberan Bahan Mentah

Perolehan bahan mentah yang diperlukan untuk pembinaan sel bahan api hidrogen adalah langkah pertama dalam proses pengeluaran. Komponen penting termasuk bahan berasaskan karbon untuk plat bipolar, polimer untuk membran elektrolit, dan platinum atau pemangkin lain untuk tindak balas elektrod.

Biasanya diperoleh daripada banyak vendor, bahan ini melalui prosedur jaminan kualiti yang ketat untuk menjamin kesesuaiannya untuk pembuatan sel bahan api.

2. Penyediaan Pemangkin

Pemangkin, yang selalunya diperbuat daripada platinum, adalah penting untuk keupayaan sel bahan api untuk menjalankan tindak balas elektrokimia.

Untuk menghasilkan lapisan mangkin yang sangat aktif dan stabil, bahan mangkin dirawat dan dibuat menggunakan pelbagai kaedah, termasuk pemendapan kimia dan pemendapan wap fizikal.

Permukaan elektrod kemudiannya ditutup dengan lapisan ini menggunakan teknik seperti salutan semburan atau percetakan skrin.

3. Fabrikasi Membrane Electrode Assembly (MEA).

Elektrod bersalut mangkin dan membran elektrolit polimer membentuk pemasangan elektrod membran, yang merupakan bahagian penting dalam sel bahan api. Membran elektrolit polimer dihasilkan dan diukir dengan teliti untuk dipadankan dengan seni bina timbunan sel bahan api.

Ia biasanya terdiri daripada polimer asid perfluorosulfonik. MEA kemudiannya dibentuk dengan mengintegrasikan elektrod yang disalut dengan mangkin ke dalam setiap sisi membran.

4. Pembuatan Plat Bipolar

Dalam timbunan sel bahan api, plat bipolar bertanggungjawab untuk menyebarkan gas reaktan dan memindahkan elektrik antara sel bahan api. Biasanya, bahan berasaskan karbon yang tahan terhadap kakisan dan ringan digunakan untuk membuat plat ini.

Untuk mencapai bentuk dan struktur yang diperlukan, proses pengacuan, pemesinan, atau penekanan digunakan semasa proses pengeluaran. Saluran dan medan aliran juga termasuk dalam plat bipolar untuk memudahkan laluan berkesan gas oksigen dan hidrogen.

5. Perhimpunan Timbunan Sel Bahan Api

Komponen penting sistem sel bahan api hidrogen ialah timbunan sel bahan api, yang terdiri daripada beberapa sel bahan api yang digabungkan dalam susunan selari dan siri. Perhimpunan ini terdiri daripada plat bipolar yang disusun dengan sempurna, lapisan resapan gas dan MEA.

Kebocoran gas dihalang dan pengedap yang baik dipastikan dengan penggunaan bahan pengedap seperti pelekat dan gasket. Pemasangan tindanan dibuat untuk menghasilkan kuasa paling banyak sambil mengekalkan aliran ideal penyejuk dan gas.

6. Imbangan Komponen Tumbuhan

Sistem sel bahan api penuh memerlukan beberapa baki komponen loji (BOP) sebagai tambahan kepada timbunan sel bahan api. Ini terdiri daripada pelembap, sistem penyejukan, sistem bekalan untuk hidrogen dan oksigen, dan elektronik kuasa untuk mengurus dan mengawal keluaran elektrik.

Untuk memastikan aliran bahan api dan penyejuk yang sesuai, pengurusan haba dan ketersambungan elektrik, komponen BOP disepadukan ke dalam reka bentuk sistem keseluruhan.

7. Kawalan Kualiti dan Ujian

Prosedur kawalan kualiti yang ketat digunakan semasa proses pembuatan untuk menjamin kebolehpercayaan dan kecekapan setiap sel bahan api. Pada beberapa fasa, semakan kualiti seperti pemeriksaan visual, ujian elektrik dan semakan prestasi dijalankan.

Ujian lengkap dilakukan pada pemasangan sel bahan api akhir untuk mengesahkan output elektrik, ketahanan, kecekapan dan keselamatannya. Untuk memenuhi piawaian kualiti yang diperlukan, sebarang sel atau komponen yang rosak ditemui dan diganti.

8. Penyebaran dan Integrasi

Sel bahan api disediakan untuk penggunaan dan penyepaduan ke dalam pelbagai aplikasi berikutan kejayaan pengeluaran dan ujiannya. Elektronik mudah alih, peralatan penjanaan kuasa pegun, dan kereta semuanya boleh termasuk dalam kategori ini.

Untuk membina peranti berkuasa hidrogen yang berguna dan berkesan, prosedur penyepaduan memerlukan penyambungan sistem sel bahan api kepada sistem sampingan yang diperlukan, seperti tangki simpanan hidrogen, sistem pengambilan udara dan unit pengurusan kuasa.

Kesimpulan

Pengilangan sel bahan api hidrogen ialah proses pelbagai langkah yang bermula dengan perolehan bahan mentah dan berakhir dengan penyepaduan sistem sel bahan api.

Proses yang kompleks ini menjamin penghasilan sumber tenaga yang bersih, boleh dipercayai dan cekap yang berpotensi untuk mengubah sepenuhnya penjanaan kuasa, pengangkutan dan industri lain.

Proses pengeluaran untuk sel bahan api hidrogen sentiasa berkembang kerana penyelidikan dan pembangunan berterusan, yang mendorong pembangunan penyelesaian tenaga mampan.

Cadangan

• 20 Fakta Mengenai Tenaga Hidro yang Anda Tidak Pernah Tahu
  .
• Kenderaan Dikuasakan Hidrogen: Ketahui Kebaikan dan Keburukan
  .
• Bagaimana Tenaga Hidroelektrik Berfungsi
  .
• Kitaran Hidrologi Persekitaran
  .
• Bagaimanakah Metana Mempengaruhi Pemanasan Global?