Galerie de cartes mentales Analyse de la demande pour les applications d’énergie hydrogène
1. Production d'alcools à partir d'aldéhydes, production d'alcènes à partir d'alcynes, production de benzène par désalkylation du toluène, production d'aniline par hydrogénation du nitrobenzène, production de naphtalène hydrogéné à partir de naphtalène, etc. 2. Le diisocyanate de diphénylméthylène (MDI), le diisocyanate de toluène (TDI), l'acide adipique, les alcools gras, etc. utilisés dans l'industrie chimique légère nécessitent tous des procédés d'hydrogénation catalytique.
Modifié à 2022-10-27 13:36:00Questa è una mappa mentale su una breve storia del tempo. "Una breve storia del tempo" è un'opera scientifica popolare con un'influenza di vasta portata. Non solo introduce i concetti di base della cosmologia e della relatività, ma discute anche dei buchi neri e dell'espansione dell'universo. questioni scientifiche all’avanguardia come l’inflazione e la teoria delle stringhe.
Dopo aver letto "Il coraggio di essere antipatico", "Il coraggio di essere antipatico" è un libro filosofico che vale la pena leggere. Può aiutare le persone a comprendere meglio se stesse, a comprendere gli altri e a trovare modi per ottenere la vera felicità.
"Il coraggio di essere antipatico" non solo analizza le cause profonde di vari problemi nella vita, ma fornisce anche contromisure corrispondenti per aiutare i lettori a comprendere meglio se stessi e le relazioni interpersonali e come applicare la teoria psicologica di Adler nella vita quotidiana.
Questa è una mappa mentale su una breve storia del tempo. "Una breve storia del tempo" è un'opera scientifica popolare con un'influenza di vasta portata. Non solo introduce i concetti di base della cosmologia e della relatività, ma discute anche dei buchi neri e dell'espansione dell'universo. questioni scientifiche all’avanguardia come l’inflazione e la teoria delle stringhe.
Dopo aver letto "Il coraggio di essere antipatico", "Il coraggio di essere antipatico" è un libro filosofico che vale la pena leggere. Può aiutare le persone a comprendere meglio se stesse, a comprendere gli altri e a trovare modi per ottenere la vera felicità.
"Il coraggio di essere antipatico" non solo analizza le cause profonde di vari problemi nella vita, ma fornisce anche contromisure corrispondenti per aiutare i lettori a comprendere meglio se stessi e le relazioni interpersonali e come applicare la teoria psicologica di Adler nella vita quotidiana.
Analyse de la demande pour les applications d’énergie hydrogène
Pétrochimique
L'hydrogène utilisé comme matière première pour la synthèse de l'ammoniac
L'hydrogène et l'azote sont directement combinés pour générer de l'ammoniac sous un catalyseur métallique et dans certaines conditions de température et de pression. L'ammoniac synthétique constitue actuellement la deuxième plus grande application d'hydrogène après les raffineries. Le catalyseur le plus couramment utilisé est à base de fer et modifié par K2O, CaO, SiO2 et Al2O3. Le gaz mélangé passe généralement à travers quatre lits de catalyseur et est refroidi entre chaque lit de refroidissement pour maintenir un équilibre réactionnel raisonnable et constant. Seulement environ 15 % du gaz est converti en ammoniac à chaque passage dans un lit de catalyseur : l'ammoniac liquide est éliminé et le gaz n'ayant pas réagi est recyclé via le compresseur. Dans les usines modernes, le taux de conversion total peut atteindre plus de 97 %. Une usine d’ammoniac synthétique de 1 000 tonnes/jour nécessite 336 m3 d’hydrogène pour chaque tonne d’ammoniac produite. Le principal coût de la production à grande échelle d’ammoniac synthétique dépend du coût de l’hydrogène.
L'hydrogène utilisé comme matière première pour la synthèse du méthanol
Le méthanol peut être produit à partir de gaz de synthèse (monoxyde de carbone et hydrogène) dans un réacteur à lit fixe avec un catalyseur à particules d'alumine recouvert d'oxydes de cuivre et de zinc. Le méthanol peut également être produit par la combinaison directe d’hydrogène et de dioxyde de carbone. Dans ce processus, l'hydrogène et le dioxyde de carbone sont pompés dans la chambre scellée du récipient de réaction contenant le catalyseur et chauffés à 180-250°C. La conversion maximale du dioxyde de carbone en méthanol est d'environ 24 %. Le dioxyde de carbone et l'hydrogène non convertis sont récupérés et renvoyés dans le récipient. Une usine de méthanol d’une capacité de 2 500 tonnes/jour nécessite environ 560 m3 d’hydrogène pour chaque tonne de méthanol produite.
Hydrogène utilisé comme matière première pour le raffinage du pétrole : Désulfuration et hydrocraquage
1. Dans le processus de raffinage du pétrole, l'hydrogène est principalement utilisé pour l'hydrodésulfuration du naphta, l'hydrodésulfuration du gazole, l'hydrodésulfuration du fioul, l'amélioration de la hauteur sans flamme du carburant aéronautique et l'hydrocraquage ;
2. L'hydrocraquage est un processus de craquage catalytique réalisé en présence d'hydrogène. Les principales caractéristiques de la réaction sont la rupture des liaisons C-C, une faible vitesse spatiale et une grande quantité d'hydrogène utilisée. Dans l'industrie pétrochimique, l'hydrogène est principalement utilisé pour l'hydrogénation des fractions C3, l'hydrogénation de l'essence, l'hydrodésalkylation des fractions C6-C8 et la production de cyclohexane.
Industrie du raffinage du pétrole : Hydrogène pour matière première de reformage catalytique
1. Éliminez les impuretés telles que les sulfures, les composés azotés, le plomb et l'arsenic présents dans le naphta.
2. La pression de fonctionnement de l'hydrodésulfuration de la fraction diesel et de la fraction lourde est de 3 à 4 MPa et la température est de 340 à 380 °C. L'hydrodésulfuration du fioul est principalement due aux exigences de protection de l'environnement, car 95 % de la pollution de l'air est causée par le SO2 libéré lors de la combustion du fioul. L'hydrodésulfuration consomme beaucoup d'hydrogène, une désulfuration directe ou indirecte peut donc être utilisée dans le processus.
3. L'hydrogénation sélective est principalement utilisée pour les produits de craquage à haute température. L'hydrogénation en phase gazeuse est utilisée pour la fraction éthylène et l'hydrogénation en phase liquide est utilisée pour la fraction propylène. Ces composés sont en contact avec l'air. Des colloïdes seront produits au cours du processus, une hydrogénation doit donc être effectuée pour convertir les composés instables en produits stables.
Hydroraffinage
Le processus d'hydrogénation visant à éliminer les composés nocifs. Outre le sulfure d'hydrogène, les mercaptans et le soufre total, les alcynes, les alcènes, les métaux et les métalloïdes peuvent tous être éliminés au cours du processus d'hydrogénation. Par conséquent, dans le traitement pétrochimique moderne, l'utilisation de la technologie d'hydrogénation peut améliorer la qualité des produits pétrochimiques et augmenter la production des produits pétrochimiques les plus précieux, réduire la génération de résidus de pétrole lourd et de goudron, réduire la quantité de dépôts de carbone et améliorer l'efficacité du traitement. usines de traitement du pétrole. Grâce à son adaptabilité, de nombreux produits pétrochimiques précieux peuvent être obtenus à partir des déchets du traitement du pétrole, purifiant une série de produits et éliminant les impuretés nocives. L'hydrogène est le purificateur et l'agent de réticulation le plus courant pour les produits de l'industrie pétrochimique moderne et peut améliorer la capacité de production des unités de craquage à grande échelle.
Composés organiques synthétiques
Dans le domaine de l'industrie pétrochimique, l'hydrogène et le monoxyde de carbone peuvent être utilisés pour réagir pour synthétiser une variété de composés organiques, tels que la synthèse de l'éthylène glycol, la synthèse du polyméthylène (polyméthylène), la réaction d'homologation des alcools, la réaction avec des insaturés. des hydrocarbures pour produire des aldéhydes, etc. Divers hydrocarbures peuvent être synthétisés à l'aide de la méthode Fischer-Tropsch, notamment les carburants pour moteurs et une série de composés organiques uniques précieux, tels que la paraffine solide, les composés oxygénés, etc.
hydrogénation catalytique sélective
1. Production d'alcools à partir d'aldéhydes, production d'alcènes à partir d'alcynes, production de benzène par désalkylation du toluène, production d'aniline par hydrogénation du nitrobenzène, production de naphtalène hydrogéné à partir de naphtalène, etc.
2. Le diisocyanate de diphénylméthylène (MDI), le diisocyanate de toluène (TDI), l'acide adipique, les alcools gras, etc. utilisés dans l'industrie chimique légère nécessitent tous des procédés d'hydrogénation catalytique.
Industrie électronique
Matériaux électroniques : hydrogène comme gaz de réaction, gaz réducteur ou gaz protecteur
"Dans la croissance cristalline des matériaux électroniques et la préparation des substrats, les processus d'oxydation, les processus épitaxiaux et la technologie de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), l'hydrogène doit être utilisé comme gaz de réaction, gaz réducteur ou gaz protecteur.
Processus d'oxydation : lorsqu'ils sont utilisés pour la synthèse et l'oxydation de l'hydrogène-oxygène, l'hydrogène et l'oxygène de haute pureté passent dans un tube de quartz sous une pression normale, les faisant brûler à une certaine température pour générer de l'eau de haute pureté. réagit avec le silicium pour générer une membrane SiO2 de haute qualité.
Dans le processus épitaxial, le tétrachlorure de silicium ou le trichlorosilane réagit avec l'hydrogène à la surface du substrat de silicium chauffé pour réduire le silicium et le déposer sur le substrat de silicium pour former une couche épitaxiale.
Technologie de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) : méthode qui utilise un ou plusieurs composés en phase gazeuse ou éléments contenant des éléments en film mince pour effectuer une réaction chimique sur la surface d'un substrat afin de former un film mince. Le dépôt chimique en phase vapeur est une nouvelle technologie développée au cours des dernières décennies pour la préparation de matériaux inorganiques. Le dépôt chimique en phase vapeur a été largement utilisé pour purifier des substances, développer de nouveaux cristaux et déposer divers matériaux en couches minces inorganiques monocristallins, polycristallins ou vitreux. Ces matériaux peuvent être des oxydes, des sulfures, des nitrures, des carbures ou des composés inter-éléments binaires ou multi-éléments des groupes III-V, II-IV, IV-VI, et leurs fonctions physiques peuvent passer par la phase gazeuse. est précisément contrôlée. "
Préparation de polysilicium
La préparation du polysilicium dans l’industrie électronique nécessite l’utilisation d’hydrogène. Lorsque le silicium utilise du chlorure d'hydrogène pour générer du trichlorosilane SiHCl3, il est séparé par un processus de fractionnement. Le trichlorosilane purifié utilise un processus de réduction à haute température pour réduire et déposer du SiHCl3 de haute pureté dans une atmosphère de H2 afin de générer du polysilicium. Sa réaction chimique SiHCl3 H2→Si HCl atteint la pureté requise par les semi-conducteurs.
Poudre d'oxyde de réduction d'hydrogène
Dans le processus de production de matériaux et de dispositifs sous vide électrique tels que le tungstène et le molybdène, la poudre d'oxyde est réduite avec de l'hydrogène puis transformée en fils et bandes. Si la pureté de l'hydrogène utilisé est plus élevée, la teneur en eau est plus faible et la température de réduction. est faible, plus la poudre de tungstène et de molybdène obtenue est fine.
remplissage de gaz
Les exigences de pureté du gaz de remplissage pour divers tubes électroniques remplis de gaz tels que les thyristors à hydrogène, les tubes ioniques, les tubes laser, etc. sont plus élevées. La pureté de l'hydrogène utilisé dans la fabrication des tubes cathodiques est supérieure à 99,99 %.
Circuit intégré semi-conducteur
La production de circuits intégrés semi-conducteurs nécessite une pureté de gaz extrêmement élevée. Par exemple, la concentration admissible d'impuretés d'oxygène est de . L'« incorporation » de traces d'impuretés modifiera les caractéristiques de surface des semi-conducteurs et réduira même les rendements des produits ou entraînera des rebuts.
Restaurer le gaz protecteur
De l’hydrogène de haute pureté est également nécessaire à la fabrication de cellules solaires en silicium amorphe. Le semi-conducteur à couche mince de silicium amorphe est un nouveau matériau qui a été développé avec succès au niveau international au cours des dix dernières années et qui a montré des perspectives d'application attrayantes dans la conversion de l'énergie solaire et les technologies de l'information.
Fabrication de fibres optiques : chauffage à la flamme hydrogène-oxygène
L'application et le développement de la fibre optique sont l'un des symboles importants de la nouvelle révolution technologique. La fibre de verre de quartz est le principal type de fibre optique. Au cours du processus de fabrication, il est nécessaire d'utiliser un chauffage à la flamme hydrogène-oxygène et des dizaines de dépôts. déterminer la pureté et la propreté de l’hydrogène. Tous ont des exigences très élevées.
Production de verre flotté
Restaurer le gaz protecteur
Les gaz largement utilisés dans l’industrie du verre sont l’hydrogène, l’acétylène, l’oxygène et l’azote. Il y a du liquide d'étain fondu dans l'équipement de formation du verre flotté. Il s'oxyde facilement et génère de l'oxyde d'étain, ce qui provoque une coloration du verre avec de l'étain et augmente la consommation d'étain. Par conséquent, le bain d'étain doit être scellé et de l'hydrogène pur doit l'être. Fourni en continu. Le gaz mélangé à l'azote maintient une pression positive et une atmosphère réductrice dans le réservoir pour protéger le liquide d'étain de l'oxydation. La consommation d'hydrogène dans les usines de verre flotté dépend de l'échelle de production, généralement entre 80 et 150 m3/h.
métallurgie de réduction
Fabrication d'acier par réduction d'hydrogène
« Les émissions de carbone causées par l'industrie sidérurgique représentent environ 18 % des émissions totales de carbone de mon pays.
La fabrication de l'acier à l'hydrogène utilise l'hydrogène comme agent réducteur au lieu du carbone, réduisant ainsi les émissions de carbone dues à la réduction du carbone. Elle est destinée au processus de fabrication du fer dans le processus de production d'acier, c'est-à-dire à la fabrication du fer dans les hauts fourneaux dans le processus long et à la fabrication du fer par réduction directe. le processus court. , en plus d’éliminer les émissions de carbone provenant de la réaction de réduction, il peut également éliminer les émissions de carbone du processus de cokéfaction du charbon. Selon la formule chimique de la réaction de réduction du carbone et du fer, l'agent réducteur carbone nécessaire pour réduire 1 mole de fer est de 1,5 à 3 moles (en fonction du rapport de participation de la réduction directe et de la réduction indirecte selon le rapport de masse molaire du fer). , carbone et dioxyde de carbone de 56:12:44, il est produit Les émissions de dioxyde de carbone produites par la réaction de réduction du carbone de 1 tonne de fer sont de 0,59 tonne, plus 0,1 tonne d'émissions de carbone de cokéfaction dans le processus long, ce qui équivaut à le long processus réduit théoriquement les émissions de carbone d'environ 0,69 à 1,28 tonnes, soit une réduction de 34 à 62 %.
La fusion des hauts fourneaux riches en hydrogène et les fours à cuve à base de gaz riches en hydrogène sont les deux principales orientations du développement de la métallurgie de l'hydrogène en Chine. Par rapport à la « métallurgie du carbone » traditionnelle, la métallurgie de l'hydrogène peut réduire les émissions de dioxyde de carbone jusqu'à 85 %. . L'hydrogénation de l'industrie sidérurgique contribuera grandement à la réduction des émissions de carbone.
L'enrichissement en hydrogène du haut fourneau consiste à injecter des substances à plus forte teneur en hydrogène dans le haut fourneau, telles que l'hydrogène pur, le gaz naturel, le gaz de cokerie et d'autres gaz riches en hydrogène, pour remplacer une partie de la réduction de carbone et réduire les émissions de carbone. L'enrichissement en hydrogène du four à cuve à gaz consiste à augmenter la proportion d'hydrogène dans le gaz réducteur de la base gazeuse. "
Minerais métalliques réduits
"L'hydrogène est principalement utilisé comme gaz réducteur pour réduire les oxydes métalliques en métaux.
L'hydrogène est utilisé commercialement pour extraire le tungstène des minerais (wolframite, scheelite et wolframite). Peut également être utilisé pour produire du cuivre à partir de chertite et de chertite (oxyde de cuivre, CuO). "
gaz de protection
Lors du forgeage de certains équipements métalliques à haute température, l’hydrogène est souvent utilisé comme gaz protecteur pour empêcher l’oxydation du métal.
industrie agroalimentaire
Hydrogénation des huiles alimentaires
"L'hydrogène est utilisé pour convertir les graisses insaturées en huiles et graisses saturées. Par exemple, l'industrie alimentaire utilise l'hydrogène pour fabriquer des huiles végétales hydrogénées telles que la margarine et le beurre.
De nombreuses huiles comestibles naturelles présentent un degré élevé d'insaturation. Après hydrogénation, le produit obtenu est stable pour le stockage, résiste à la croissance des bactéries et augmente la viscosité de l'huile.
Les produits à base d’huile comestible hydrogénée peuvent être transformés en margarine et en protéines comestibles. "
Hydrogénation des huiles non comestibles
L'hydrogénation d'huiles non comestibles permet de produire des matières premières pour la production de savons et d'aliments pour le bétail. Le procédé consiste à utiliser de l'hydrogène et des acides insaturés (acide oléique, acide linoléique, etc.) dans le glycérol pour introduire de l'hydrogène dans la composition des graisses liquides ou végétales. huiles.
Espace, dégagement de chaleur et protection
carburant aviation
Il peut répondre à de nombreuses exigences du futur carburant d’aviation. Le plus important est que la combustion de l’hydrogène ne provoque pratiquement aucune pollution pour l’environnement. Sur une base unitaire de masse, la valeur calorifique de combustion de l'hydrogène (119 900-141 900 kJ/kg) est 1,8 fois supérieure à la valeur calorifique de combustion des carburants à base d'hydrocarbures. Les propulseurs composés d'hydrogène liquide et d'oxygène liquide ont une poussée spécifique élevée.
Soudage et découpe
L'hydrogène libère une grande quantité de chaleur lorsqu'il réagit avec l'oxygène et la température de combustion peut atteindre 3 100 K. Lorsque l'hydrogène traverse la flamme de l'arc, il se décompose en hydrogène atomique. L'hydrogène atomique généré vole vers la surface de soudage et le métal est davantage chauffé. et fondu en absorbant la chaleur de l'hydrogène atomique. La température de la surface de soudage du métal atteint 3800-4300K. Cet hydrogène atomique peut être utilisé pour fondre et souder la plupart des métaux réfractaires, les aciers à haute teneur en carbone, les matériaux résistants à la corrosion, les métaux non ferreux, etc. L'avantage de l'utilisation de l'hydrogène atomique pour le soudage est que le faisceau atomique d'hydrogène peut empêcher la pièce à souder de s'oxyder, de sorte qu'aucune calamine d'oxyde ne soit produite sur le lieu de soudage.
Liquide de refroidissement (centrale électrique, recherche scientifique)
"Comme l'hydrogène a une conductivité thermique élevée, l'hydrogène est souvent utilisé comme liquide de refroidissement du rotor dans les grands groupes électrogènes.
Étant donné que l'hydrogène est un gaz avec un point d'ébullition extrêmement bas, à l'exception de l'hélium, l'hydrogène liquide peut atteindre une basse température de 14 à 15 K lorsqu'il est évaporé sous vide. Par conséquent, l'hydrogène est souvent utilisé comme réfrigérant dans la recherche scientifique qui nécessite des températures ultra-basses. "
Soudage à l'hydrogène atomique
Le soudage à l'hydrogène atomique (AHW) est un procédé de soudage à l'arc entre deux électrodes métalliques en tungstène dans une atmosphère protectrice à l'hydrogène. Il peut être utilisé pour souder des métaux réfractaires et du tungstène.
Gaz vecteur (chromatographie en phase gazeuse)
L'hydrogène est l'un des gaz qui peuvent être utilisés comme phase porteuse en chromatographie en phase gazeuse pour séparer les substances volatiles.
Rempli de gaz (ballon météo)
En raison de sa faible densité, l’hydrogène peut être utilisé pour remplir des ballons météorologiques et des dirigeables à haute altitude.
Transport La pile à combustible
véhicule à pile à combustible
« Le domaine des transports est le scénario d'application le plus important de l'énergie hydrogène. À ce stade, les véhicules à pile à combustible à hydrogène sont le point d'entrée et le point clé pour la promotion et l'application de l'énergie hydrogène dans le domaine des transports. À court terme, les voitures particulières et les véhicules de taille moyenne et les véhicules logistiques légers seront le point d'entrée, et à moyen et long terme, l'énergie hydrogène sera le point d'entrée. Les camions lourds à carburant sont le corps principal.
Les véhicules à pile à combustible conviennent au transport lourd et longue distance et sont plus compétitifs sur les marchés avec des exigences de kilométrage élevées et une grande capacité de charge.
L'orientation future du développement concerne les camions lourds, les véhicules de transport longue distance, etc. Les véhicules à pile à combustible présentent davantage d'avantages en termes de coûts sur le marché des transports, avec une autonomie de plus de 650 kilomètres. Étant donné que les voitures particulières et les bus urbains ont souvent une autonomie plus courte, les véhicules purement électriques présentent des avantages. Les véhicules à pile à combustible surmontent les problèmes de long temps de réapprovisionnement en énergie et de mauvaise adaptabilité aux environnements à basse température, améliorent l'efficacité opérationnelle et complètent les scénarios d'application des véhicules purement électriques. "
Expédition
« La navigation intérieure et côtière peut être électrifiée grâce à la technologie des piles à combustible à hydrogène, et le transport maritime peut être décarbonisé grâce à de nouveaux carburants tels que les biocarburants ou la synthèse d'hydrogène sans carbone à base d'ammoniac.
Certaines entreprises et institutions de mon pays ont commencé le développement de navires propulsés à l'hydrogène sur la base des progrès de l'énergie hydrogène nationale et de la technologie des piles à combustible. À ce stade, les navires propulsés à l’hydrogène sont généralement utilisés dans les lacs, les rivières intérieures, en mer et dans d’autres scénarios, comme énergie principale pour les petits navires ou comme énergie auxiliaire pour les grands navires. Les grands navires propulsés à l'hydrogène, tels que les navires d'ingénierie offshore, les navires rouliers offshore et les superyachts, constituent la tendance de développement future. "
aviation
"L'énergie hydrogène offre la possibilité d'une aviation à faibles émissions de carbone. L'énergie hydrogène peut réduire la dépendance de l'industrie aéronautique au pétrole brut et réduire les émissions de gaz à effet de serre et nocives. Par rapport à l'énergie fossile, les piles à combustible peuvent réduire les émissions de carbone de 75 à 90 %. Direct la combustion d'hydrogène dans les moteurs à turbine à gaz peut réduire les émissions de carbone de 50 à 75 %, et les carburants synthétiques peuvent réduire les émissions de carbone de 30 à 60 %.
Les avions propulsés à l’hydrogène pourraient devenir une solution de réduction des émissions de carbone pour l’aviation sur de courtes et moyennes distances. "
chemin de fer
« L'application de l'énergie hydrogène dans le domaine du transport ferroviaire consiste principalement à la combiner avec des piles à combustible pour former un système d'alimentation destiné à remplacer le moteur à combustion interne traditionnel. L'avantage des trains à hydrogène est qu'il n'est pas nécessaire de modifier le réseau ferroviaire existant. voies, le train est rempli d'hydrogène grâce à une pompe, et le bruit est faible, zéro émission de carbone.
Station de ravitaillement en hydrogène
"Les stations de ravitaillement en hydrogène constituent le maillon central de l'utilisation et du développement de l'énergie hydrogène. Ce sont des lieux spécialisés pour le ravitaillement des véhicules à pile à combustible. En tant que maillon central servant l'application commerciale du transport de l'énergie hydrogène, elles constituent une infrastructure importante pour le développement du secteur de l'hydrogène. industrie énergétique.
L'hydrogène provenant de différentes sources est pressurisé par un compresseur d'hydrogène, stocké dans un réservoir de stockage à haute pression, puis rempli d'hydrogène pour les véhicules à pile à hydrogène via une machine de remplissage d'hydrogène. En tant que maillon très critique de la stratégie énergétique de l'hydrogène, les stations de ravitaillement en hydrogène rayonnent les zones environnantes avec leurs réserves d'hydrogène, permettant aux véhicules de se reconstituer en énergie en temps opportun et formant un bon cycle pour promouvoir le développement des piles à combustible.
Dans le but d'assurer la sécurité, de nouveaux modèles tels que des stations de ravitaillement en hydrogène intégrant la production, le stockage et le ravitaillement en hydrogène sont également activement explorés. Le « Plan à moyen et long terme pour le développement de l'industrie de l'énergie hydrogène (2021-2035) » encourage pleinement. utilisation L'avantage du faible coût de production de la production d'hydrogène sur site favorise la production distribuée et l'utilisation à proximité de l'énergie hydrogène. "
Démonstration d'application d'énergie renouvelable
Hydrogène zéro carbone
L'hydrogène est produit par électrolyse de l'eau à partir de sources d'énergie renouvelables telles que la production d'énergie photovoltaïque, l'énergie éolienne et l'énergie solaire. Fondamentalement, aucun gaz à effet de serre n'est produit pendant le processus de production d'hydrogène, c'est pourquoi on l'appelle « hydrogène sans carbone ».
Stockage d'énergie hydrogène
« Le stockage hydroélectrique par pompage représente plus de 86 % du stockage de l'énergie électrique. Le stockage de l'énergie hydrogène présente les avantages d'un long temps de décharge, d'une rentabilité élevée du stockage de l'hydrogène à grande échelle, de méthodes de stockage et de transport flexibles et n'endommagera pas l'environnement écologique. Il existe de nombreux scénarios d'application pour le stockage de l'énergie hydrogène. Du côté de l'alimentation électrique, le stockage de l'énergie hydrogène peut réduire les abandons d'énergie et lisser les fluctuations du réseau électrique, le stockage de l'énergie hydrogène peut augmenter la capacité de pointe du réseau et atténuer la congestion des lignes de transport.
Le stockage de l’énergie hydrogène est actuellement principalement réalisé à l’aide d’une technologie d’électrolyseur alcalin combinée à une technologie de stockage d’hydrogène gazeux à haute pression et à des piles à combustible à membrane échangeuse de protons. Stockage d'énergie renouvelable et conversion d'électricité en électricité, l'efficacité de la conversion d'énergie doit être améliorée. Améliorer l'efficacité du stockage des énergies renouvelables en améliorant les matériaux des piles alcalines, des électrodes et des séparateurs, en optimisant le processus de conception et de fabrication des électrolyseurs à membrane échangeuse de protons et en améliorant l'efficacité du stockage de l'hydrogène en augmentant la pression de stockage de l'hydrogène et en développant des équipements de liquéfaction et des réservoirs de stockage d'hydrogène. , un rendement de conversion électricité en électricité de 40 à 45 % et une densité de stockage d'hydrogène de 15 à 20 mol/L peuvent être obtenus. "
pompe à chaleur
En utilisant les propriétés des hydrures métalliques qui absorbent l'hydrogène et libèrent de la chaleur et déshydrogénent et absorbent la chaleur, un cycle de pompe à chaleur ou un compresseur à adsorption thermique peut être établi.
Alimentation de secours, système de production combinée de chaleur et d'électricité
En utilisant la réaction inverse de l'électrolyse de l'eau, l'hydrogène et l'oxygène (ou l'air) subissent une réaction électrochimique pour générer de l'eau et libérer de l'énergie électrique, ce qui constitue la « technologie des piles à combustible ». Les piles à combustible peuvent être utilisées dans des centrales électriques fixes ou mobiles, des centrales électriques de secours de pointe, des alimentations électriques de secours, des systèmes de cogénération de chaleur et d'électricité et d'autres équipements de production d'électricité.
Production d’hydrogène Valley Power et équilibrage du réseau
« L'hydrogène pur ou un mélange d'hydrogène et de gaz naturel peut alimenter les turbines à gaz, décarbonisant ainsi le secteur de la production d'électricité. Il existe deux manières de produire de l'électricité à partir de l'hydrogène. L'une consiste à utiliser l'énergie de l'hydrogène dans des turbines à gaz, qui subit une aspiration, une compression, une combustion. , et les gaz d'échappement. Le générateur d'énergie à hydrogène peut être intégré à la ligne de transmission d'énergie du réseau électrique et fonctionner en conjonction avec le dispositif de production d'hydrogène pour électrolyser l'eau afin de produire de l'hydrogène lorsque la consommation d'électricité est faible. Pendant les heures de pointe, l'énergie hydrogène est utilisée pour. produire de l'électricité, rationalisant ainsi l'application de l'énergie électrique et réduisant le gaspillage des ressources. La production d'hydrogène utilisant l'énergie de la vallée est utilisée la nuit, et les énergies renouvelables sont utilisées pour produire de l'hydrogène pendant la journée, y compris la production d'énergie photovoltaïque, y compris les usines de production d'hydrogène et les dispositifs auxiliaires publics. et l'ingénierie des transports, l'ingénierie de la protection de l'environnement et les fonctions de remplissage.
Secteur de construction
Chauffage des bâtiments
Les premières utilisations de l’hydrogène dans les bâtiments se feront principalement sous forme hybride. L'hydrogène peut être mélangé au gaz naturel dans une proportion allant jusqu'à 20 % en volume sans qu'il soit nécessaire de modifier les équipements ou les pipelines existants.
Par rapport à l’utilisation d’hydrogène pur, le mélange d’hydrogène dans les gazoducs peut réduire les coûts et équilibrer les besoins énergétiques saisonniers. À mesure que le coût de l’hydrogène diminue, les régions disposant d’infrastructures de gaz naturel et d’un accès à l’hydrogène à faible coût, comme l’Amérique du Nord, l’Europe et la Chine, devraient progressivement utiliser l’hydrogène pour le chauffage et le chauffage des bâtiments.
Lorsque le prix de l’hydrogène atteint 10 à 21 yuans/kg, il peut concurrencer le gaz naturel dans le chauffage distribué ;
On s’attend à ce que d’ici 2030, la demande en hydrogène provenant de la production combinée de chaleur et d’électricité dans les bâtiments atteigne 30 000 à 90 000 tonnes/an ; Det Norske Veritas DNV prévoit qu’à la fin des années 2030, l’utilisation d’hydrogène pur dans les bâtiments devrait dépasser celle de l'hydrogène mixte ; d'ici 2050, l'hydrogène représentera environ 3 à 4 % de la demande totale d'énergie pour le chauffage et le chauffage des bâtiments.