Pin Nhiên Liệu

      20

Công nghệ pin xăng hydro (PEMFC) đang cảm nhận sự niềm nở lớn một trong những năm vừa mới đây nhờ năng suất cao cùng lượng khí thải thấp. Tính mang lại năm 2019, đã gồm đến rộng 19.000 xe điện chạy bởi pin xăng hydro (FCEV) và 340 trạm tiếp nguyên nhiên liệu hydro (HRF) cung cấp trên toàn nạm giới. Đến năm 2020, con số này là bên trên 35.000 xe và 540 trạm. Ước tính, FCEV sẽ chiếm phần 25% thị phần toàn cầu vào năm 2040 cùng đạt khoảng 400 triệu xe vào năm 2050.

Bạn đang xem: Pin nhiên liệu


Khái quát về PEMFC

PEMFC là thiết bị năng lượng điện hóa chuyển năng lượng phản ứng hóa học của xăng hydro tại những điện cực thành năng lượng điện. Sơ đồ nguyên lý buổi giao lưu của PEMFC được biểu thị ở hình 1. Nhiều loại pin này dịu và hiệu quả hơn ắc quy thông thường, ko phát thải khí gây hại, có chức năng tạo ra nước sạch, hấp thụ nhiên liệu cấp tốc (3-5 phút), ồn ào thấp, tiết kiệm chi phí nhiên liệu, gia hạn dễ dàng... Buộc phải rất tương xứng để sử dụng trong các phương nhân thể vận tải, thiết bị thay tay, di động, làm nguồn điện dự phòng hay đồng phát...

*

Hình 1. Sơ đồ gia dụng nguyên lý hoạt động của hệ PEMFC.

Di động, tải và các trạm năng lượng nhỏ là ba lĩnh vực chính cho những ứng dụng PEMFC <1>. Công suất của PEMFC cho các ứng dụng thiết bị cầm tay thường trường đoản cú 5-50 W. Số lượng này so với xe điện vận động hành khách, xe luôn tiện ích, xe cộ buýt với xe download hạng nặng xê dịch từ 20-250 kW. Nguồn PEMFC thắt chặt và cố định thường có hiệu suất từ 100 kW cho 2 MW cho giải pháp như là nguồn tích điện dự phòng. Một trong những PEMFC cố định và thắt chặt quy mô nhỏ tuổi (phục vụ những ứng dụng viễn thông và gia dụng từ xa) có hiệu suất khoảng 100 W đến 1 kW.

Ứng dụng của PEMFC trong lĩnh vực vận tải

*

Bảng 1 cầm tắt con số FCEV cùng với những mốc thời gian đặc biệt quan trọng trong tương lai. Giao thông vận tải là nghành nghề ứng dụng thiết yếu của PEMFC vày chúng ko phát thải, công suất cao (thực tế là 65%) và mật độ công suất cao. Các công ty sản xuất ô tô đã với đang tham gia sâu rộng lớn vào vượt trình phát triển FCEV để vượt qua những rào cản lớn đối với thương mại hóa, bao hàm chi phí, chất lượng độ bền và năng lực khởi động. Tính đến thời điểm cuối năm 2019, hơn 19.000 FCEV đang được buôn bán trên toàn cầu; trong số ấy riêng năm 2019 đã tất cả 7.500 xe lăn bánh (tăng 90% đối với năm trước), rộng một nửa trong những đó là ở nước hàn <2-4>. Tính mang đến năm 2019, Hoa Kỳ tất cả hơn 8.000, châu Âu có hơn 2.500 FCEV đang hoạt động. Dự loài kiến tổng lượng FCEV đẩy ra tại nước hàn và Nhật bản ​​sẽ quá mốc bên trên 200.000 và 1,6 triệu vào năm 2025 với 2030. Mặc dù ở trung hoa số FCEV còn thấp, nhưng kế hoạch đầy ước mơ của họ tiết lộ rằng 50.000 và 1 triệu FCEV sẽ được tiêu thụ vào năm 2025 cùng 2030. Đáng chăm chú là những lộ trình phát triển PEMFC trên Hàn Quốc, Nhật bản và china là do chính phủ nước nhà hoặc những cơ quan cơ quan chỉ đạo của chính phủ ban hành, trong những khi ở Mỹ với châu Âu, chúng được chỉ dẫn bởi những công ty tứ nhân. Dựa vào đà cách tân và phát triển hiện trên của ngành pin nhiên liệu và hydro, các cơ chế hỗ trợ từ cơ quan chính phủ là cần thiết để được cho phép mở rộng lớn quy mô vận động và đẩy cấp tốc việc xúc tiến rộng rãi công nghệ PEMFC.

Bảng 1. Số lượng FCEV được cung cấp trước năm 2019 cùng lộ trình 2020-2040 tại Hoa Kỳ, Hàn Quốc, Nhật Bản, châu Âu và Trung Quốc.

Quốc gia

Số lượng FCEV

trước 12/2019

Số lượng FCEV dự con kiến

2020s

2030

2040

Hoa Kỳ

8089

200.000 vào khoảng thời gian 2025

5,3 triệu

-

Hàn Quốc

5068

67.000 vào năm 2022

850.000

2,9 triệu

Nhật Bản

3611

200.000 vào khoảng thời gian 2025

800.000

-

Châu Âu

2485

800.000 vào năm 2025

4,2 triệu

21,3 triệu

Trung Quốc

112

50.000 vào thời điểm năm 2025

1 triệu

-

Loại xe

(Quốc gia)

Công suất

cực đại

(kW)

Mật độ

công suất

(kW/l)

Áp suất

nhiên liệu

(MPa)

Dung tích (kg)

Trọng lượng (wt%)

Phạm vi

(km)

Hyundai Nexo

(Hàn Quốc)

95

3,1

70

6,33

7,18 wt%

611

Honda FCX Clarity

(Nhật Bản)

103

3,12

70

5,46

6,23 wt%

589

Toyota FCEV Mirai

(Nhật Bản)

114

3,10

70

5,0

5,70 wt%

502

Hyundai Tucson

(Hàn Quốc)

100

1,65

70

5,64

6,43 wt%

426

Daimler GLC F-CELL Hybrid SUV Plug-in

(Đức)

155

-

-

-

430

Saic MAXUS FCV80

(Trung Quốc)

115

3,10

35

6

502

PEMFC cũng đã được cải tiến và phát triển cho các ứng dụng sản phẩm công nghệ bay, khí cầu, đường tàu và hàng hải. Technology này có ưu điểm là tỷ lệ năng lượng và tích điện cao, lý tưởng làm tích điện cho những phương tiện cất cánh không người lái xe (UAV) hoặc bộ động cơ điện phụ trợ (APU) cho các máy bay lớn. Một số sáng chế đã và đang được báo cáo hoặc đang thực hiện để lắp ráp PEMFCs bên trên tàu thuyền, nhằm mục đích giảm phạt thải CO2 và các chất ô nhiễm và độc hại do việc áp dụng nhiên liệu hóa thạch <8>.

Ứng dụng trong lĩnh vực trạm phát điện

Trong vận dụng trạm vạc điện, PEMFC được coi là nguồn năng lượng điện cơ bản, nguồn điện áp dự phòng, cùng nguồn điện - nhiệt phối hợp (CHP). Vào năm 2019, thị trường HRF trên toàn nhân loại là khoảng 2,98 tỷ USD với vẫn đang liên tiếp phát triển lập cập <9>. Những nhà chế tạo đáng chú ý bao hàm Plug Power, Fuel Cell Energy, UTC Power với Fuji Electric <10>. Theo report của Bộ năng lượng Hoa Kỳ (DOE), hơn 235 MW cung ứng điện pin nhiên liệu tĩnh vẫn được lắp đặt với khoảng chừng 8.000 đơn vị chức năng điện dự trữ được thực hiện hoặc mua hàng ở Hoa Kỳ <11>. Đối với nguồn điện áp sơ cấp, trạm PEMFCs không chỉ hoàn toàn có thể đóng góp với mục đích là dự phòng của lưới điện, mà còn tồn tại thể chuyển động như mối cung cấp điện triển lẵm khi lưới điện không khả dụng. Nhu cầu điện chuyển đổi đáng kể vào giờ cao điểm ở các thành phố. Tuy nhiên, PEMFC thường có phản ứng đúng lúc và khả năng điều chỉnh năng suất đầu ra hết sức tốt. Do đó, việc áp dụng PEMFC như một giải pháp bổ sung cho giờ cao điểm, nâng cao đáng kể những đặc tuấn kiệt động cùng hiệu suất. Rộng nữa, giá thành xây dựng lưới điện đang cao trong lãnh thổ rộng lớn với người dân thưa thớt đề xuất PEMFC cũng là giải pháp tốt. Một lượng đáng kể năng lượng gió cùng thủy điện được tạo nên mà ko được thực hiện hết do thiếu cơ sở hạ tầng tích trữ năng lượng quy tế bào lớn. Những nhà máy năng lượng điện PEMFC rất có thể được đặt cùng với các máy năng lượng điện phân để sử dụng kết quả các mối cung cấp tài nguyên tái sản xuất dư thừa để tàng trữ hoặc hỗ trợ điện. Hơn nữa, PEMFC đã và đang được cải cách và phát triển như một giải pháp dự phòng khẩn cấp cho những cơ sở hạ tầng then chốt yêu cầu nguồn điện liên tục, ví dụ như nhà máy, bệnh viện, tháp biểu đạt và ngân hàng.

Bảng 3 liệt kê số lượng HRF được gắn thêm đặt cho tới năm 2019 và các mốc thời gian đặc trưng trong lộ trình cách tân và phát triển HRF mang lại các giang sơn <12-14>. Đến mon 12/2019, Hoa Kỳ tất cả 44 HRF, hầu như đều nằm ở vị trí bang California. Ở châu Âu, tất cả 139 HRF vào khoảng thời gian 2019 và khoảng 1.500 trạm sẽ hoạt động vào năm 2025 theo lộ trình phát triển của khu vực này. Tại châu Á, cơ quan chỉ đạo của chính phủ Trung Quốc, Nhật phiên bản và nước hàn đang cung cấp phát triển công nghệ PEMFC và cơ sở hạ tầng HRF. Nhật bạn dạng đã bao gồm 112 HRF vào khoảng thời gian 2019 và có kế hoạch mở thứu tự 320 cùng 900 nhà kinh doanh nhỏ hydro vào thời điểm cuối năm 2025 cùng 2030. Tuy vậy hiện tại, china và nước hàn có số lượng HRF kha khá nhỏ, nhưng chiến lược đầy ước mơ của họ cho biết thêm hơn 1.000 trạm vẫn được trở nên tân tiến vào năm 2030.

Bảng 3. Thực trạng và kế hoạch các trạm tiếp xăng hydro (HRF) của Mỹ, Hàn Quốc, Nhật Bản, châu Âu và Trung Quốc.

Quốc gia

Số lượng trạm HRF trước 12/2019

Số lượng trạm HRF tương lai

2020s

2030

2040

Mỹ

44

580 trước năm 2025

5600

-

Hàn Quốc

34

310 trước năm 2022

1200

1200

Nhật Bản

112

320 trước năm 2024

900

-

Châu Âu

139

1500 trước năm 2025

3700

15000

Trung Quốc

12

300 trước năm 2025

1000

-

Triển vọng vào tương lai

Triển vọng cải tiến và phát triển PEMFC là lập cập và rộng lớn lớn. Trong quy trình 2020-2050, những phương luôn tiện chạy bởi PEMFC đã tiếp tục gia tăng nhu cầu trong những khi giá sẽ thường xuyên giảm, tăng cường tối ưu hóa năng lượng, không ngừng mở rộng giới hạn phạm vi chạy xe pháo và liên tiếp tăng những HRF. Dự kiến sẽ có ít tốt nhất 400 triệu xe hơi sử dụng PEMFC được quản lý và vận hành vào năm 2050 <15>. Quy mô sử dụng PEMFC đã tăng nhanh ở toàn bộ các phân khúc của phương tiện đi lại vận tải, tàu hỏa cùng máy bay vào khoảng thời gian 2050. Cơ quan chỉ đạo của chính phủ Hoa Kỳ sẽ đặt mục tiêu tạo ra một mạng lưới tích điện sạch lớn ở khoanh vùng California với ngay sát 10.000 HRF và 21.000 HRF bên trên toàn quốc vào năm 2050 <16>. Theo khảo sát thị trường ô tô thế giới của Nhật bạn dạng <17> vào năm 2040 bao gồm 26% là xe năng lượng điện sạc (BEVs), 25% là FCEV, 25% là xe nhiên liệu truyền thống cuội nguồn (ICEs) và 24% là xe pháo lai. Trung quốc có kế hoạch quản lý và vận hành một triệu FCEV cùng 1.000 HRF vào năm 2030 <18>.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

<1> Y. Wang, K.S. Chen, J. Mishler, et al (2011), “A nhận xét of polymer electrolyte membrane fuels: Technology, applications, and needs on fundamental research”, Applied Energy, 88, pp.981-1007.

<2> B. Biebuyck (2020), FCH-JU initiatives towards realization of a hydrogen society, Confer- ence at the Tokyo FC Expo.

<3> www.insideevs.com/news/397240/hydrogen-fuel-cell-sales-2019-7500-globally.

Xem thêm: Pes 2013 Kienlade Patch Update 2021/2022 ( Việt Hóa Pes 2013 Mới Nhất

<4> www.hyundai.news/eu/brand/hyundai-motor-group-reveals-fcev-vision-2030.

<5> www.global. Toyota/en/newsroom/corporate/22647198.html.

<6> media.gm.com/media/us/en/gm/news.detail.html/content/Pages/news/us/en/2013/Jul/0702-gm-honda.html.

<7> joint fuel cell system manufacturing operation in Michigan. Me- dia.gm.com/media/us/en/gm/news.detail.html/content/Pages/news/us/en/2017/jan/0130-tunein.html.

<8> Y. Wang, D.F.R. Diaz, K.S. Chen, et al (2020), “Materials, technological status, and fundamen- tals of PEM fuel cells: a review”, Materials Today, 32, pp.178-203.

<10 https://www.fuelcellstore.com/blog-section/stationary-fuel-cell-power-applications.

<11> https://www.energy.gov/sites/prod/files/2018/01/f46/fcto_fc_stationary_ power_apps.pdf.

<12> Y. Yoon (2020), “Current status of the Korean hydrogen economy”, Austrian chamber of commerce event: Future of hydrogen technologies in Korea & Japan.

<13> www.motie.go.kr/motie/ne/presse/press2/bbs/bbsView.do?bbs_cd_n=81&cate_n=1&bbs_seq_n=161262.

<14> www.fchea.org/in-transition/2019/2/4/chinese-fuel-cell-industry-developments.

<15> Hydrogen Council (2017), Hydrogen scaling up, a sustainable pathway for the global energy transition.

<16> H2USA Location RoadmapWorking Group (2017), National Hydrogen Scenarios: How many stations, where, when?.

<17> KPMG automotive institute (2018), Global Automotive Executive Survey.

<18> D.Y. Lee, A. Elgowainy, A. Kotz, R. Vijayagopal, J. Marcinkoski (2018), “Life-cycle implications of hydrogen fuel cell electric vehicle công nghệ for medium-and heavy-duty trucks”, J nguồn Sources, 393, 217e29.

https://fb88.world/ | https://nhacai789bet.co/ | 68gamebai | new88 | game bài đổi thưởng | | C54 MOBI | j88