Generation of green hydrogen in a renewable production plant.

Giải pháp chân không cho ngành công nghiệp hydro Hydro là nguồn năng lượng của tương lai - một ngành đang phát triển

Hydro là nguồn năng lượng của tương lai - một ngành đang phát triển

Khi thế giới chuyển sang năng lượng sạch hơn, hydro đang xuất hiện như một giải pháp quan trọng trong việc giảm phát thải carbon. Cũng như trong nhiều ngành công nghiệp khác, công nghệ chân không đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp hydro, ví dụ như trong sản xuất, lưu trữ, vận chuyển và xử lý.

Từ quá trình điện phân đến sản xuất pin nhiên liệu, bơm chân không và hệ thống giúp tạo điều kiện quy trình tối ưu, ngăn ngừa nhiễm bẩn và nâng cao hiệu quả. Do tính dễ cháy cao của hydro, việc phát hiện rò rỉ đáng tin cậy là rất quan trọng đối với sự an toàn.

Là công ty hàng đầu về công nghệ chân không, Leybold đi đầu trong đổi mới, cung cấp các giải pháp mở khóa toàn bộ tiềm năng của hydro như một nguồn năng lượng sạch.

 

Hydro được phân loại thành các mã màu khác nhau dựa trên phương pháp sản xuất:

  • Hydro xanh - Sản xuất bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như điện gió hoặc năng lượng mặt trời, thông qua một quy trình được gọi là điện phân không phát thải carbon.
  • Hydro xanh - Có nguồn gốc từ khí tự nhiên với khả năng thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) để giảm thiểu phát thải.
  • Hydro xám - Sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, chủ yếu là khí tự nhiên, không có CCS, dẫn đến phát thải CO₂ đáng kể.
  • Hydro màu ngọc lam - Được tạo ra thông qua quá trình nhiệt phân metan, tạo ra cacbon rắn thay vì CO₂.
  • Hydro màu hồng - Được tạo ra bằng cách sử dụng điện phân được cấp năng lượng hạt nhân.

 

Phân khúc cấu trúc của ngành công nghiệp hydro

Việc sử dụng chân không trong ngành công nghiệp hydro có thể được phân loại thành ba lĩnh vực chính:

  • Sản xuất hydro
  • Bảo quản và vận chuyển hydro  
  • Tiêu thụ khí hydro

 

Sản xuất hydro

Có nhiều công nghệ sản xuất hydro yêu cầu các quy trình và công nghệ dựa trên chân không.

Phát hiện rò rỉ

Phát hiện rò rỉ

Cơ sở hạ tầng hydro như đường ống, van, bình chứa, thiết bị điện phân hoặc pin nhiên liệu phải được bảo vệ chống rò rỉ an toàn vì hydro là khí dễ cháy. Danh mục máy dò rò rỉ và máy phân tích khí dư của Leybold cung cấp giải pháp phù hợp 

Tấm điện phân lưỡng cực phủ PVD

Tấm điện phân lưỡng cực phủ PVD

Màng trao đổi proton (PEM) và điện phân kiềm yêu cầu kỹ thuật lắng đọng lớp chân không để áp dụng lớp phủ bảo vệ và xúc tác trên các tấm điện phân, tối ưu hóa độ dẫn điện, độ bền và khả năng chống ăn mòn. Các hệ thống phủ khác nhau được trang bị các giải pháp chân không của Leybold là tiêu chuẩn cho thị trường phủ.

Nứt hydro

Nứt màng của 'khí mang hydro'

Kỹ thuật tách chân không hỗ trợ tăng cường chiết xuất hydro từ các khí mang như amoniac (NH₃) hoặc metan (CH₄) bằng cách nứt các phân tử khí mang. Chân không được áp dụng cho mặt thẩm thấu của màng tạo ra gradient áp suất thúc đẩy quá trình tách. Các sản phẩm được chứng nhận ATEX thường được yêu cầu khi cần bơm khí dễ cháy, chẳng hạn như hyđro

Hệ thống xả

Xả và khử khí trước đường ống và các bộ phận

Để đảm bảo độ tinh khiết của khí và ngăn ngừa nhiễm bẩn, thao tác sơ bộ thường được thực hiện để loại bỏ khí và độ ẩm còn lại khỏi đường ống, van và bình áp suất. Tùy thuộc vào thể tích và áp suất cuối yêu cầu, Leybold có thể đề xuất giải pháp chân không phù hợp để đạt được hiệu suất cần thiết.

Làm sạch hydro

Hấp thụ dao động áp suất hỗ trợ chân không (VPSA) để sấy hyđro

Sản xuất hyđro bằng các thiết bị điện phân thường tạo ra yêu cầu sấy hoặc khử ẩm, thường đạt được bằng công nghệ VPSA (Hấp thụ dao động áp suất chân không). Chân không thường được áp dụng cho chất hấp thụ khô, chẳng hạn như silica gel, sau khi chúng bão hòa hoàn toàn với hơi nước. Hỗ trợ quá trình sấy bằng nhiệt và chân không giúp tăng tốc quy trình và cải thiện hiệu quả.

Quy trình này thường chạy theo chu kỳ, và điều quan trọng là phải có một hệ thống chân không phù hợp với hoạt động theo chu kỳ của hệ thống VPSA.

Phát hiện rò rỉ

Cơ sở hạ tầng hydro như đường ống, van, bình chứa, thiết bị điện phân hoặc pin nhiên liệu phải được bảo vệ chống rò rỉ an toàn vì hydro là khí dễ cháy. Danh mục máy dò rò rỉ và máy phân tích khí dư của Leybold cung cấp giải pháp phù hợp 

Tấm điện phân lưỡng cực phủ PVD

Màng trao đổi proton (PEM) và điện phân kiềm yêu cầu kỹ thuật lắng đọng lớp chân không để áp dụng lớp phủ bảo vệ và xúc tác trên các tấm điện phân, tối ưu hóa độ dẫn điện, độ bền và khả năng chống ăn mòn. Các hệ thống phủ khác nhau được trang bị các giải pháp chân không của Leybold là tiêu chuẩn cho thị trường phủ.

Nứt màng của 'khí mang hydro'

Kỹ thuật tách chân không hỗ trợ tăng cường chiết xuất hydro từ các khí mang như amoniac (NH₃) hoặc metan (CH₄) bằng cách nứt các phân tử khí mang. Chân không được áp dụng cho mặt thẩm thấu của màng tạo ra gradient áp suất thúc đẩy quá trình tách. Các sản phẩm được chứng nhận ATEX thường được yêu cầu khi cần bơm khí dễ cháy, chẳng hạn như hyđro

Xả và khử khí trước đường ống và các bộ phận

Để đảm bảo độ tinh khiết của khí và ngăn ngừa nhiễm bẩn, thao tác sơ bộ thường được thực hiện để loại bỏ khí và độ ẩm còn lại khỏi đường ống, van và bình áp suất. Tùy thuộc vào thể tích và áp suất cuối yêu cầu, Leybold có thể đề xuất giải pháp chân không phù hợp để đạt được hiệu suất cần thiết.

Hấp thụ dao động áp suất hỗ trợ chân không (VPSA) để sấy hyđro

Sản xuất hyđro bằng các thiết bị điện phân thường tạo ra yêu cầu sấy hoặc khử ẩm, thường đạt được bằng công nghệ VPSA (Hấp thụ dao động áp suất chân không). Chân không thường được áp dụng cho chất hấp thụ khô, chẳng hạn như silica gel, sau khi chúng bão hòa hoàn toàn với hơi nước. Hỗ trợ quá trình sấy bằng nhiệt và chân không giúp tăng tốc quy trình và cải thiện hiệu quả.

Quy trình này thường chạy theo chu kỳ, và điều quan trọng là phải có một hệ thống chân không phù hợp với hoạt động theo chu kỳ của hệ thống VPSA.

Bảo quản và vận chuyển hydro

Cách điện chân không cho bồn chứa và bình lạnh

Cách vận chuyển Hydro hiệu quả nhất là ở dạng lỏng ở nhiệt độ đông lạnh. Để duy trì nhiệt độ thấp, bình chứa và bình chứa cần được cách nhiệt hoàn hảo. Một trong những cách tốt nhất để bảo vệ hydro lỏng khỏi nhiệt môi trường xung quanh là một bức tường kép cách điện chân không ("nguyên tắc nhiệt").

Leybold có hồ sơ mạnh mẽ trong việc hỗ trợ các nhà sản xuất bình lạnh với các hệ thống bơm chân không đáng tin cậy. Cách nhiệt chân không nhiều lớp (MLI) đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu truyền nhiệt, giữ hyđro lạnh và giảm tổn thất do sôi. 

khái niệm sinh thái pin nhiên liệu hydro nhà máy điện năng lượng h2 minh họa hệ thống sinh thái năng lượng xanh vectơ phân lập đẳng trương đẳng trương

Tiêu thụ khí hydro

Pin nhiên liệu: Lớp phủ chân không cho tấm lưỡng cực

Hydro là một trong những loại nhiên liệu hứa hẹn nhất để cấp điện cho xe, máy bay, tàu hỏa, xe tải và xe buýt. Trọng tâm của phương tiện vận tải chạy bằng hydro là pin nhiên liệu, chuyển đổi hydro thành điện. Thông qua phản ứng điện hóa, hydro phản ứng với oxy từ không khí để tạo ra điện năng, sau đó được cung cấp cho động cơ điện hoặc pin.

Pin nhiên liệu đang nhanh chóng trở thành một thành phần cốt lõi của xe chạy bằng hydro. Một phần quan trọng của pin nhiên liệu là tấm lưỡng cực, phải được bảo vệ khỏi các phản ứng hóa học ăn mòn tạo ra điện. Một cách hiệu quả để tăng độ bền của nó là thông qua lớp phủ PVD (Physical Vapor Deposition), cung cấp khả năng chống ăn mòn cao đồng thời duy trì độ dẫn điện tuyệt vời. Các hệ thống phủ khác nhau, được trang bị các giải pháp chân không của Leybold, đã thiết lập tiêu chuẩn trong ngành công nghiệp phủ.

Ngành công nghiệp Hydrogen_Chồng pin nhiên liệu

Công nghệ Hydro hỗ trợ của Leybold với các giải pháp chân không

Leybold cung cấp một loạt các giải pháp chân không phù hợp với các yêu cầu vận hành và an toàn của ngành công nghiệp hydro. Các bơm và hệ thống chân không tiên tiến, công nghệ phát hiện rò rỉ của chúng tôi hỗ trợ cơ sở hạ tầng hydro ở mọi giai đoạn - từ sản xuất đến lưu trữ và các ứng dụng cuối cùng.

Khi việc áp dụng hydro trên toàn cầu tăng tốc, Leybold vẫn cam kết cung cấp các giải pháp chân không tiên tiến giúp nâng cao hiệu quả, an toàn và tính bền vững trong công nghệ hydro. Bằng cách cho phép kỹ thuật hydro đáng tin cậy, chúng tôi góp phần vào một tương lai năng lượng sạch hơn, thấp cacbon.