24 Výhody a nevýhody vodíkového paliva

Voda a elektrina sa vyrábajú ako vedľajšie produkty chemickej interakcie medzi plynným vodíkom a kyslíkom vo vnútri palivového článku, ktorý poháňa vodíkové palivové články.

Zatiaľ čo mnohí verili, že vodíková energia bude iskra a revolúcia čistej energie v 1990. rokoch a začiatkom 2000. storočia, nový svet vodíkovej energie nebol nikdy realizovaný. Infraštruktúra je významnou prekážkou pre väčšinu nových zdrojov energie.

Vysoké náklady na výrobu, podpriemerná výroba a efektívnosť výroby a náročné potreby skladovania a prepravy tomu zabránili vodíkové palivové články zo širokého používania v spotrebiteľských automobiloch.

Pre tých, ktorí si môžu dovoliť potrebnú infraštruktúru na jej podporu, má vodíkový palivový článok väčší zmysel pre priemyselné aplikácie. Výhody a nevýhody používania vodíkových palivových článkov na napájanie zariadení na manipuláciu s materiálom budú diskutované v tomto článku.

Výhody a nevýhody vodíkového paliva

S / No.	Výhody vodíkového paliva	Nevýhody vodíkového paliva
1.	Všestrannosť použitia Vodíkové palivové články budú schopné dodávať energiu pre rôzne stacionárne a mobilné aplikácie s vývojom technológie. Vozidlá poháňané vodíkom sú len jedným príkladom; vodík by mohli využívať aj menšie výrobky, ako sú domáce potreby a väčšie vykurovacie systémy. Na rozdiel od energie na báze batérie, ktorá lineárne škáluje výkon s hmotnosťou, kapacita akumulácie energie (tj palivová nádrž) a veľkosť motora sú v ICE motoroch oddelené, čo ponúka značnú voľnosť pri návrhu.	Extrakcia vodíka Najrozšírenejší prvok vo vesmíre, vodík, je inertný plyn, ktorý je potrebné extrahovať z uhlíka fosílne palivá alebo získané z vody elektrolýzou. Tieto dve operácie vyžadujú na dokončenie značné množstvo energie. Okrem toho, že je drahá, táto energia môže byť väčšia ako energia získaná zo samotného vodíka. Okrem toho si táto ťažba zvyčajne vyžaduje použitie fosílnych palív, čo pri absencii CCS ohrozuje environmentálne vlastnosti vodíka.
2.	Dlhé časy používania Väčšiu efektivitu času používania poskytujú vodíkové palivové články. Vozidlo na vodík môže prejsť 300 míľ, čo je rovnaká vzdialenosť ako vozidlo na fosílne palivá. To je lepšie ako to, čo už ponúkajú elektrické vozidlá (EV), ktoré sa stále viac vyvíjajú s pohonnými jednotkami s palivovými článkami ako „predlžovačmi dojazdu“. Okrem toho má vonkajšia teplota malý vplyv na vodíkové palivové články a v chladnom podnebí sa nedegradujú. Výhoda sa ešte umocní v kombinácii s rýchlonabíjacími periódami.	Vyžaduje sa investícia Do vývoja vodíkových palivových článkov sú potrebné investície do tej miery, že budú skutočne praktickým zdrojom energie. Aby technológia napredovala a dozrela, musí sa preukázať aj politická vôľa venovať rozvoju potrebný čas a zdroje. Zjednodušene povedané, svetový problém vo vývoji všadeprítomnej a udržateľnej vodíkovej energie spočíva v tom, ako najhospodárnejšie vytvoriť reťazec „ponuky a dopytu“ kus po kuse.
3.	Väčšia sila a energetická účinnosť v porovnaní s fosílnymi palivami Technológia vodíkových palivových článkov poskytuje veľmi hustý a efektívny zdroj energie. Zo všetkých bežných palív má vodík najvyšší energetický obsah. Vysokotlakový plynný a kvapalný vodík má objemovú hustotu energie porovnateľnú so zemným plynom a približne trojnásobok gravimetrickej hustoty energie (okolo 120 MJ/kg) LNG a nafty.	Náklady na suroviny Pretože vzácne kovy ako irídium a platina sú často potrebné ako katalyzátory v niektorých druhoch vodných elektrolyzérov a palivových článkov, počiatočné náklady na palivové články môžu byť vysoké. Niektorí ľudia sa zdržali investícií do technológie vodíkových palivových článkov kvôli jej premršteným nákladom. Aby sa vodíkové palivové články stali praktickým zdrojom paliva pre každého, musia sa tieto výdavky znížiť.
4.	Vysoká účinnosť v porovnaní s inými zdrojmi energie V porovnaní s mnohými inými zdrojmi energie, vrátane mnohých možnosti zelenej energie, vodíkové palivové články sú efektívnejšie. S touto palivovou účinnosťou je možné vyrobiť viac energie na každú libru použitého paliva. Napríklad účinnosť výroby elektriny pomocou konvenčných elektrární založených na spaľovaní sa pohybuje od 33 do 35 %, zatiaľ čo vodíkové palivové články môžu dosiahnuť až 65 %. Podobne vodíkové palivové články v automobiloch znižujú spotrebu paliva o 50 %, pričom využívajú 40 – 60 % energie obsiahnutej v palive.	Regulačné otázky Prekážky obklopujú aj právne záležitosti týkajúce sa štruktúry, ktorá špecifikuje modely komerčného nasadenia. Pri absencii dobre definovaných regulačných rámcov, ktoré uľahčujú pochopenie základu nákladov a výnosov, môžu komerčné podniky naraziť na ťažkosti pri dosahovaní rozhodnutia o finančnej investícii (FID).
5.	Vhodné pre ťažkú ​​dopravu a vlaky Keďže vodíkový pohon je stále relatívne nový, ťažká doprava a železnice sú dva priemyselné odvetvia, pre ktoré môže byť praktické ho ihneď použiť. Ak by sa namiesto spaľovacieho motora v týchto vozidlách použili elektrické batérie, batérie by museli byť veľmi veľké, ťažké a ich nabíjanie by trvalo veľmi dlho. Naopak, vodík predstavuje výhody kompaktnejšieho pohonného systému, rýchleho tankovania a dlhého dojazdu. Môže sa nabíjať v prístavoch pozdĺž diaľnic, ktoré vozové parky ťažkých nákladných vozidiel najviac využívajú, bez potreby výstavby kapilárnej distribučnej siete alebo na všetkých veľkých železničných staniciach.	Celkové náklady V súčasnosti sú vodíkové palivové články na jednotku výkonu drahšie ako iné zdroje energie, ako napr solárne panely. Aj keď je vodík po vytvorení účinnejší, náklady sú teraz prekážkou jeho širokého používania. To sa môže zmeniť s pokrokom technológie. Široké prijatie je v súčasnosti nepravdepodobné z dôvodu vplyvu týchto nákladov na budúce výdavky, ako sú náklady na automobily poháňané vodíkom. Využitie vodíkových palivových článkov je drahšie ako používanie iných zdrojov energie kvôli zložitosti procesu výroby vodíkového paliva. Manažéri vozového parku musia pri rozhodovaní o tom, ktorý zdroj energie zahrnúť do zariadení na manipuláciu s materiálom, zabezpečiť, aby značné úspory práce v porovnaní s kyselinou olovenou kompenzovali náklady na infraštruktúru a vodíkové palivo.
6.	Používa sa na napájanie vesmírnych lodí Sila a účinnosť vodíkovej energie z neho robí dokonalé palivo pre kozmické lode.  Vďaka svojej obrovskej sile môžu byť vesmírne lode rýchlo vypustené na prieskumné misie. Je to tiež najbezpečnejší zdroj energie na použitie pri úlohách, ktoré si vyžadujú veľa energie. V skutočnosti je vodíková energia trikrát silnejšia ako palivo získané z fosílnych palív, ako je benzín. V ideálnom prípade to znamená použiť menej vodíka na dokončenie obrovskej úlohy. Okrem toho poskytuje hnaciu silu pre vozidlá, člny, autá a aplikácie palivových článkov, ktoré sú stacionárne alebo prenosné. Skutočnosť, že skladovanie vodíka v kryogénnych alebo vysokotlakových nádržiach je v podstate nemožné, je nevýhodou používania vodíka v automobiloch.	Skladovanie vodíka Vodík si vyžaduje sofistikovanejšie skladovanie a prepravu ako fosílne palivá. To naznačuje, že používanie vodíkových palivových článkov ako zdroja energie môže priniesť dodatočné výdavky. Hoci vodík môže byť udržiavaný v kvapalnej forme pri kryogénnych teplotách alebo ako plyn vo vysokotlakových nádržiach, môže byť uchovávaný iba v plynnej forme na použitie v palivových článkoch vysokozdvižných vozíkov. Energia sa stráca počas procesu skladovania vodíka použitím oboch metód. Na jeho stlačenie sa musí použiť asi 13 % celkovej energie vodíka; a skvapalniť ho, aby stratilo približne 40 % svojej energie. Kovy môžu korodovať, ak sa plynnému vodíku podarí uniknúť z uzavretého priestoru. To môže následne spôsobiť, že tieto poškodené kovy budú krehké a pravdepodobnejšie sa zlomia. Podniky, ktoré v súčasnosti využívajú vodíkovú energiu, majú dve možnosti: ak požadujú väčšie množstvo paliva, musia postaviť elektráreň, alebo si môžu nechať vodíkový plyn dodávať cez rúrkové prívesy.
7.	Rýchle časy nabíjania V porovnaní s elektrickými vozidlami poháňanými batériami je čas nabíjania pohonných jednotiek s vodíkovými palivovými článkami výrazne rýchlejší. Je porovnateľný s tradičnými automobilmi so spaľovacím motorom (ICE). Vodíkové palivové články je možné dobiť za menej ako päť minút, ale elektrické vozidlá potrebujú na úplné nabitie veľa hodín. Vďaka rýchlemu nabíjaniu ponúkajú autá na vodíkový pohon rovnakú úroveň slobody ako bežné automobily.	Infraštruktúra Keďže fosílne palivá sa používajú už mnoho rokov, infraštruktúra potrebná na dodávku tejto energie už existuje. Hoci sa očakáva, že tankovanie od začiatku do konca sa bude využívať pri diaľkových aplikáciách, ako sú napríklad dodávky pre nákladné autá a ťažké nákladné vozidlá, rozsiahle prijatie technológie vodíkových palivových článkov pre automobilové aplikácie by si vyžadovalo novú infraštruktúru na tankovanie, ktorá by ho podporila.
8.	Žiadne znečistenie hlukom Na rozdiel od iných obnoviteľných zdrojov energie, ako je veterná energia, vodíkové palivové články nespôsobujú hluk. To znamená, že vozidlá poháňané vodíkom sú oveľa tichšie ako vozidlá s tradičnými spaľovacími motormi, podobne ako elektrické automobily.	Veľmi horľavý Vzhľadom na to, že vodík je veľmi horľavé palivo, obavy o bezpečnosť sú opodstatnené. Plyny obsahujúce vodík horia vo vzduchu v koncentráciách medzi 4 a 75 %.
9.	Vodík je flexibilný a čistý zdroj energie, ktorý môže pomôcť pri plánoch s nulovými uhlíkmi Pretože všetko, čo pri prevádzke vodíkového palivového článku vzniká, je teplo a voda, ide o skutočne čistý zdroj energie. Výroba vodíka nevyžaduje veľa pôdy, na rozdiel od vodnej energie alebo biopalív. NASA skúmala využitie vodíka ako zdroja a dokonca využívala vodu, ktorá vzniká ako vedľajší produkt, na zásobovanie astronautov pitnou vodou. To dokazuje, že vodíkové palivové články sú vynikajúcou alternatívou k uhliu, zemnému plynu a jadrovej energii, pretože ide o netoxické palivové zdroje, ktoré sa tiež ľahšie získavajú. Vyvážením ich nestabilných režimov dodávok s náročnými potrebami koncových používateľov bude výroba, skladovanie a používanie vodíka zohrávať zásadnú úlohu pri podpore ďalšieho rozvoja obnoviteľných zdrojov energie a predchádzaní potrebe veľkých počiatočných investícií do modernizácie sieťovej infraštruktúry.	Vodíková energia nedokáže udržať populáciu Hoci je vodík hojný, jeho široké využitie je obmedzené nákladmi na jeho extrakciu. Chápete, že je ťažké zmeniť existujúcu situáciu. Planéta je stále poháňaná energiou z fosílnych palív. Okrem toho neexistuje žiadny rámec, ktorý by v budúcnosti zaručil cenovo dostupnú a udržateľnú vodíkovú energiu pre typických majiteľov automobilov. Aj keby sa vodík stal široko dostupným práve teraz, trvalo by roky, kým by nahradil iné zdroje energie, pretože autá a čerpacie stanice by museli byť upravené tak, aby spĺňali predpisy pre vodík. To by stálo značné množstvo peňazí. Pretože vodíková energia je široko dostupná a jej účinky sa väčšinou ignorujú, vodík je skutočne obnoviteľný zdroj. Na oddelenie vodíka od kyslíka však podniky, ktoré ho vyrábajú, budú potrebovať ďalšie neobnoviteľné zdroje energie, ako sú fosílne palivá ako uhlie, zemný plyn a ropa. Prijatie vodíkovej energie by nám mohlo pomôcť znížiť našu prílišnú závislosť od fosílnych palív, ale jej odstránenie zo systému by bolo náročné.
10.	Žiadne vizuálne znečistenie Zatiaľ čo niektoré nízkouhlíkové zdroje energie vrátane veternej energie a biopalív elektrárne, môžu byť nevzhľadné, vodíkové palivové články vyžadujú menšiu plochu, takže dochádza aj k menšiemu vizuálnemu znečisteniu.
11.	Obnoviteľné a ľahko dostupné Najrozšírenejším prvkom vo vesmíre je najmä vodík bohaté a obnoviteľné, vďaka čomu je ideálny pre naše budúce bezuhlíkové požiadavky na kombinovanú dodávku tepla a elektriny. aj s ťažkosťami spojenými s jeho extrakciou z vody.
12.	Ideálne na použitie v odľahlých oblastiach Vodík vyrábaný lokálne a skladovaný by sa mohol ukázať ako životaschopná náhrada elektrickej energie na báze nafty a vykurovania na vzdialených miestach, ak to miestne podmienky dovolia. Tým by sa nielen znížila potreba prepravy paliva, ale zlepšila by sa aj kvalita života ľudí žijúcich v odľahlých oblastiach poskytovaním paliva, ktoré neobsahuje znečisťujúce látky a pochádza z ľahko dostupného prírodného zdroja.
13.	Takmer nulové emisie Pretože vodíkové palivové články sa neuvoľňujú skleníkové plyny do atmosféry, ako to robia zdroje fosílnych palív, zníži sa znečistenie a zlepší sa kvalita ovzdušia.
14.	Demokratizácia zásobovania energiou Závislosť krajiny na fosílnych palivách sa môže znížiť používaním vodíkových palivových článkov, čo prispeje ku globálnej demokratizácii energetických a energetických zdrojov. Mnohé štáty, ktoré sú teraz závislé od dostupnosti fosílnych palív, získajú z tejto zlepšenej nezávislosti. Pri klesajúcich zásobách sa tým samozrejme zabráni aj problému rastúcich cien fosílnych palív.
15.	Znižuje uhlíkové stopy Vodíkové palivové články majú takmer nulové emisie, čo znamená, že keď sa používajú, nemajú žiadne uhlíková stopa.

záver

Stručne povedané, vodíková energia ponúka niekoľko výhod a nevýhod. Vodík môže byť čistým obnoviteľným zdrojom energie, ale skôr ako sa začne vo veľkom využívať, musia sa znížiť náklady na jeho výrobu a skladovanie.

V súčasnej podobe nie je vodíková energia praktická pre vysoké náklady a chýbajúcu infraštruktúru.

Napriek tomu si táto oblasť získava čoraz väčšiu pozornosť a na riešenie jej ťažkostí sa prideľujú finančné prostriedky. Napríklad Európska únia financuje iniciatívy porovnateľné s týmito 5.2 miliardami USD a Spojené štáty práve prisľúbili 52.5 milióna USD na vývoj vodíka.

Vlády na celom svete by mohli v budúcnosti využívať vodík ako udržateľný a cenovo dostupný zdroj energie, ak sa tak rozhodnú.

Odporúčanie

• Sila environmentálnej výchovy: Umožnenie študentom chrániť našu planétu
  .
• Štipendiá pre environmentálne štúdie: Umožnenie študentom urobiť rozdiel
  .
• 20 faktov o vodnej energii, o ktorých ste nevedeli
  .
• 10 Negatívne vplyvy elektrární na životné prostredie
  .
• Vozidlá na vodíkový pohon: Poznajte výhody a nevýhody