Además de los vehículos eléctricos puros, Japón ha comenzado a considerar el almacenamiento y transporte de energía de hidrógeno.
¿Artículo original de Yaston?|Momo
Si no fuera por la fuga nuclear provocada por el tsunami, Japón podría no abandonar su plan de vehículos eléctricos puros. El cierre de todas las centrales nucleares en Japón ha hecho que todas las empresas automotrices se den cuenta de que su sueño original de utilizar la energía restante para cargar por la noche no se puede hacer realidad. Ante el aumento de los precios de los combustibles fósiles y la creciente fuga de energía interna de Japón, Japón comenzó a buscar fuentes de energía alternativas reales. Esta energía puede ser impura y costosa por el momento, pero debe ser prometedora y algo que pueda dominarse verdaderamente.
No es que Japón no haya considerado el gas natural, ni que las pilas de combustible de metano tengan demasiadas desventajas. Una de las razones que realmente hizo que Japón abandonara el gas natural es que la mayoría de los estándares para esta energía no están vigentes. Las manos de Japón. Esto significa que si en el futuro se utiliza la energía del gas natural, se seguirán pagando grandes cantidades de derechos de patente en el extranjero. Esta situación no existe para el hidrógeno. Actualmente, Japón está muy por delante en patentes relacionadas con la energía del hidrógeno. La escala de la energía del hidrógeno nacional puede no ser la más grande del mundo, pero su tasa de practicidad es la más alta. Además, la tecnología CSS de captura de dióxido de carbono y el método de transporte de hidruros desarrollados por Kawasaki Heavy Industries y Chiyoda Chemical Industry hacen que la sociedad del hidrógeno de Japón parezca muy clara.
NEDO ha publicado un libro blanco sobre la energía del hidrógeno, posicionando la energía del hidrógeno como el tercer pilar de la generación de energía nacional. La energía del hidrógeno ha atraído cada vez más atención. La pobreza de recursos internos y la crisis energética de Japón han obligado a Japón a centrarse en tecnologías de ultra ahorro energético. Si se encuentra un camino hacia la energía del hidrógeno, los problemas energéticos que han afectado a Japón durante muchos años se resolverán por completo. Al menos eso es lo que parece. Desde el punto de vista actual, Japón carece de aliados en el desarrollo de la energía del hidrógeno. Con gas de esquisto en Estados Unidos y gas natural en Europa, la energía de hidrógeno que Japón quiere desplegar parece concentrarse sólo en Estados Unidos y su propio país. Además, el combustible de hidrógeno recientemente lanzado por Toyota en Japón ha proporcionado subsidios sustanciales para los vehículos con batería, lo que ha llevado a todos a considerar la energía del hidrógeno como un síndrome de nación insular. La mayoría de los expertos creen que la energía del hidrógeno sólo puede despegar en Japón y no puede desarrollarse en otros países. De hecho, no he visto ningún plan para que Japón desarrolle energía de hidrógeno fuera de Estados Unidos y su tierra natal.
El hidrógeno no sólo existe como fuente de energía, sino también como medio energético. El propósito de Japón de desarrollar la energía del hidrógeno es simple: principalmente compra o coopera para desarrollar algunos recursos petroquímicos con baja eficiencia de utilización. Incluso puede comprar el excedente de electricidad en Siberia y utilizarlo para electrolizar agua para producir hidrógeno. Lo primero que se lleva la peor parte de la implementación de la energía del hidrógeno es el problema del transporte.
El hidrógeno tiene una densidad natural baja. Cómo lograr un transporte de alta densidad se ha convertido en un problema importante en Japón. En este tema, existen tres métodos principales en Japón: hidrógeno a alta presión, hidrógeno líquido y materia orgánica. Por supuesto, también existe el uso de tuberías para transportar hidrógeno. Los diferentes métodos de transporte de hidrógeno varían según las condiciones reales, como la distancia y la ubicación.
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Hidrógeno a alta presión
Este método de transporte es generalmente adecuado para el transporte de corta distancia en estaciones terrestres de producción de hidrógeno o bases de hidrógeno. utiliza compresión de alta presión a una presión de 20 MPa. Para el transporte utilizando vehículos de transporte tradicionales, la tecnología actual puede alcanzar un volumen de transporte de 2.300 a 3.000 metros cúbicos por vehículo. Tiene la ventaja de ser de bajo costo, pero la desventaja es que no favorece el transporte de larga distancia.
Kawasaki Heavy Industries señaló en el "Estado de investigación y desarrollo técnico del transporte de hidrógeno en plantas de refinación de petróleo" que se pueden lograr tres transportes de presión diferentes según el material del contenedor y el método de transporte, respectivamente 14,7MPa-19,6 MPa, 19,6 MPa y presión ultraalta 45 MPa.
El hidrógeno de alta presión es casi universal en cualquier industria. El hidrógeno a alta presión puede suministrar hidrógeno a las pilas de combustible domésticas. En la etapa de popularización de los vehículos con pilas de combustible de hidrógeno, puede proporcionar hidrógeno a las estaciones de hidrogenación y presionarlo en el acumulador de presión a través del compresor para proporcionar combustible a los FCV. También se puede utilizar en semiconductores, cristales líquidos, fundición y aplicaciones de generación de energía.
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Transporte de hidrógeno licuado
El hidrógeno licuado es adecuado para el transporte de hidrógeno a larga distancia a gran escala.
Al licuar hidrógeno a una temperatura de -253 °C, el volumen se puede reducir más de 800 veces. En comparación con el transporte terrestre a alta presión, la eficiencia aumenta más de 12 veces. Actualmente es el método más eficiente. Dado que mantener una temperatura alta de -253°C es caro y no favorece el almacenamiento a largo plazo, esta tecnología se desarrolló originalmente como tecnología de aviación, pero ahora las empresas japonesas han aumentado sus avances prácticos.
Los pequeños tanques de hidrógeno líquido transportables generalmente adoptan un diseño de vacío de doble capa, que es similar al revestimiento de nuestro termo común. También agregue un poco de revestimiento reflectante para evitar que entre calor externo. El transporte de hidrógeno licuado suele realizarse en contenedores, pero también existen estaciones de trabajo móviles para transportar hidrógeno licuado.
Iwatani Industry utiliza la teoría de la expansión adiabática para producir hidrógeno licuado con una pureza de 99,9999. Dado que el hidrógeno se licua a unos -253 °C, se pueden eliminar otras impurezas de forma continua. En cuanto a controlar la temperatura a -253°C, Iwatani Industry utiliza el principio básico de expansión y contracción térmica. Este principio común es similar a cómo se calientan los neumáticos de las bicicletas en verano. A medida que aumenta la temperatura del aire dentro del neumático, la presión aumenta, mientras que la temperatura del aire exterior es más baja, lo que hace que la presión dentro del neumático disminuya. Iwatani Industry eligió el nitrógeno, un gas que se licua a unos -190 °C, expandió y comprimió el hidrógeno a través de nitrógeno líquido y utilizó una serie de otros equipos para alcanzar los -253 °C.
El coste de fabricación del nitrógeno líquido es bastante alto y se están realizando investigaciones y desarrollo en torno a la aplicación práctica de esta tecnología. Además, el hidrógeno líquido a presión ultraalta tiene requisitos muy estrictos en cuanto al contenedor. Generalmente, la resistencia del metal disminuye por debajo de -253°C y el hidrógeno líquido también enfrenta el problema de fugas excesivas. En la actualidad, Kawasaki Heavy Industries ha logrado grandes logros en el transporte de hidrógeno líquido a larga distancia, utilizando barcos de transporte de hidrógeno líquido para transportar el hidrógeno producido por la extracción de lignito en Australia. El barco de transporte utiliza equipos de almacenamiento a presión de temperatura extremadamente baja que pueden contener 2.500 metros cúbicos de hidrógeno líquido, y la fuga del tanque de hidrógeno también se controla en aproximadamente 0,09.
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Transporte de materia orgánica
El transporte de hidrógeno mediante materia orgánica es principalmente un proceso de síntesis y escape de hidrógeno. Este proceso requiere catalizadores especiales. Chiyoda Chemical está realizando actualmente experimentos de este tipo. Mediante la reacción de hidrógeno y materia orgánica, el volumen se puede reducir más de 500 veces. Sin embargo, debido a que actualmente se utiliza materia orgánica aromática, el benceno, la naftaleno, el tolueno y la decalina son extremadamente estables y altamente tóxicos, por lo que los catalizadores se han convertido en los catalizadores. máxima prioridad. El transporte de materia orgánica es conveniente, no requiere equipos elevados y la eficiencia del transporte es al menos cinco veces mayor que la del transporte terrestre tradicional de alta presión. Esta tecnología también ha atraído la atención de las empresas japonesas.
Actualmente, la síntesis de compuestos orgánicos se centra principalmente en benceno y ciclohexano, naftaleno y decalina, y metilciclohexano y tolueno. También existen diferentes ventajas y desventajas entre las diferentes reacciones. Algunas son sólidas y otras líquidas a temperatura y presión normales. El principal modo de transporte es la reacción química con el tolueno en el sitio de producción de hidrógeno, luego el transporte como materia orgánica y finalmente la deshidrogenación. El catalizador se puede reciclar y, si se tienen en cuenta la liberación de calor y la endotermia de la reacción, también se puede utilizar plenamente para la calefacción doméstica.
Además de utilizar materia orgánica, HyGrid también ha considerado convertir el hidrógeno en combustibles químicos como el amoníaco para el transporte. El amoníaco se puede electrolizar directamente para producir hidrógeno, pero este no es el objetivo de las empresas japonesas, que creen que transportar amoníaco es más conveniente que el hidrógeno. Cooperar para desarrollar energía en el extranjero puede almacenar el exceso de calor y electricidad mediante la reacción entre el agua y el nitrógeno para producir oxígeno y amoníaco. Una vez preparado el amoníaco, se transporta al país en un barco de transporte y el hidrógeno se produce mediante métodos más pesados, como la electrólisis.
Se puede decir que existen casos prácticos y empresas en Japón para el método actual de transporte de hidrógeno. En lo que respecta a los métodos actuales de transporte de hidrógeno, las tecnologías de materia orgánica, amoníaco e hidrógeno licuado que se desarrollan vigorosamente en China se desarrollan principalmente para la utilización de energía extranjera. Esto probablemente refleja la enorme presión que enfrenta Japón sobre los combustibles fósiles. Ya sea transporte o fabricación de hidrógeno, el principal problema de Japón actualmente es reducir el costo del combustible de hidrógeno.
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Este artículo proviene del autor de Autohome Chejiahao y no representa las opiniones ni posiciones de Autohome.