2. COMPARISON OF STORAGE TECHNIQUES

2. COMPARISON OF STORAGE TECHNIQUES
It has been widely reported that hydrogen will be the fuel of the future, because its abundance on earth, it burns cleanly with water being the only byproduct, and it contains the highest energy on a weight basis. In reality, hydrogen is only a fuel carrier and energy is required to produce elemental hydrogen. In addition, hydrogen contains very small amount of energy on a volume basis, and volume counts the most when fuel is stored and transported. From the point when hydrogen is produced to the point when hydrogen is converted to work, energy consumed instorage, transport and other must be at a minimum to maximize the energy carried to do work. Storage is probably the most important step in this process.
Present storage techniques for hydrogen include compressed gas, cryogenic liquid and absorbed solid (metal hydride and other). To store hydrogen as compressed gas energy must be consumed to reach the high pressure. Compressing hydrogen requires significant amount of energy. To obtain a reasonable estimate, one may use the adiabatic compression equation2 and add the efficiencies of the electric generator and the compressor. The plot in Figure 1 is constructed by using this equation, and by assuming that fuel cell produces the electricity at 60% efficiency to run a compressor at an efficiency of 85%. This plot shows that compressing hydrogen to 5,000 psi (340 atm) and 10,000 (680 atm) will require 36 MJ/kg and 47 MJ/kg. These correspond to 30 and 40% of the low heat value (LHV) of hydrogen. Storing hydrogen as a compressed gas is quite energy intensive.
To store hydrogen as a liquid, the energy required to cool hydrogen to the liquid state is critical. Theoretical heat to cool hydrogen from 25 oC to 20 oK and condense it to liquid is about 3.4 MJ/kg (2.94 sensible and 0.45 condensation). But the actual required energy is much higher due to the inefficiency of refrigeration at the extremely low temperature. The minimum required energy may be calculated using an ideal refrigeration cycle, the reversed Carnot cycle3. The efficiency of this cycle depends on the temperatures at which heat is added and rejected, and is equal to T1/(T2-T1), where T1=evaporator temperature=20 oK, T2=condensing temperature=298 oK. Therefore the efficiency in our case is 20/(298-20)=7.2%. To generate 3.4 MJ to liquefy one kg of hydrogen will require 47 MJ (3.4/0.072=47). This is 39.2% of the LHV. The actual required energy can be significantly more because the refrigeration cycle will be less than ideal. Heat will also be required to evaporate the liquid and warm up the gas before feeding it to the energy conversion device such as a fuel cell. This may require an additional of 3.4 MJ/kg. This makes the total required energy to store hydrogen as a liquid to be 50.4 MJ/kg. This is 42% of the low heat value of hydrogen. Liquid hydrogen storage is as energy intensive as the compressed hydrogen.
Using metal hydride to store hydrogen requires an absorption step and a desorption step. A typical absorption step requires a supply of 20-atm hydrogen and the removal of about 7 kcal/mol (14.6 MJ/kg) heat of absorption. It has been shown in Figure 1 that energy needed to compress hydrogen to 20 atm is about 12 MJ/kg (10% of LHV). The heat of absorption is removed by coolant at temperatures of about 10 oC. At this temperature the coefficient of performance of a cooling system is about five4. The energy required for the cooling will be

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

2. การเปรียบเทียบวิธีการเก็บรักษา
มันได้รับรายงานอย่างกว้างขวางว่าไฮโดรเจนจะเป็นเชื้อเพลิงในอนาคตเพราะความอุดมสมบูรณ์ในแผ่นดินเผาไหม้หมดจดด้วยน้ำเป็นผลพลอยได้เท่านั้นและจะมีพลังงานสูงที่สุดบนพื้นฐานน้ำหนัก ในความเป็นจริงไฮโดรเจนเป็นเพียงผู้ให้บริการน้ำมันเชื้อเพลิงและพลังงานที่จำเป็นในการผลิตไฮโดรเจนธาตุ นอกจากนี้ไฮโดรเจนมีจำนวนน้อยมากของพลังงานบนพื้นฐานปริมาณและปริมาณนับที่สุดเมื่อน้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกจัดเก็บและการขนส่ง จากจุดเมื่อไฮโดรเจนผลิตไปยังจุดเมื่อไฮโดรเจนจะถูกแปลงไปทำงานการบริโภคพลังงาน instorage, การขนส่งและอื่น ๆ ที่จะต้องมีอย่างน้อยที่สุดเพื่อเพิ่มพลังงานดำเนินการที่จะทำงาน การจัดเก็บข้อมูลที่น่าจะเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในกระบวนการนี้.
เทคนิคการจัดเก็บปัจจุบันสำหรับไฮโดรเจนรวมถึงการบีบอัดก๊าซของเหลวก๊าซและดูดซึมของแข็ง (ไฮไดรด์โลหะและอื่น ๆ ) ในการจัดเก็บไฮโดรเจนเป็นพลังงานก๊าซบีบอัดจะต้องบริโภคในการเข้าถึงความดันสูง การบีบอัดไฮโดรเจนต้องใช้จำนวนเงินที่สำคัญของพลังงาน ที่จะได้รับประมาณการที่เหมาะสมหนึ่งอาจใช้การบีบอัด equation2 อะเดียแบติกและเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและคอมเพรสเซอร์ พล็อตในรูปที่ 1 ถูกสร้างโดยใช้สมการนี้และโดยสมมติว่าเซลล์เชื้อเพลิงผลิตไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ 60% ที่จะเรียกใช้คอมเพรสเซอร์ที่มีประสิทธิภาพ 85% และยังมี พล็อตนี้แสดงให้เห็นว่าการบีบอัดไฮโดรเจนถึง 5,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (340 ATM) และ 10,000 (680 ATM) จะต้องมี 36 MJ / กก. และ 47 MJ / kg เหล่านี้สอดคล้องกับ 30 และ 40% ของมูลค่าความร้อนต่ำ (LHV) ไฮโดรเจน การจัดเก็บไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่ถูกบีบอัดเป็นพลังงานที่ค่อนข้างเข้มข้น.
ในการจัดเก็บไฮโดรเจนเป็นของเหลวพลังงานที่จำเป็นให้เย็นไฮโดรเจนกับสถานะของเหลวเป็นสิ่งสำคัญ ความร้อนให้เย็นทฤษฎีไฮโดรเจนจาก 25 องศาเซลเซียสถึง 20 OK และกลั่นตัวเป็นของเหลวมันเป็นเรื่องเกี่ยวกับ 3.4 MJ / kg (2.94 0.45 เหมาะสมและไอน้ำ) แต่จำเป็นต้องใช้พลังงานที่เกิดขึ้นจริงเป็นอย่างมากสูงขึ้นเนื่องจากการขาดประสิทธิภาพของการทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำมาก พลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นอาจจะคำนวณโดยใช้วงจรทำความเย็นเหมาะกลับ Cycle3 การ์โนต์ ประสิทธิภาพของวงจรนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่ร้อนจะมีการเพิ่มและการปฏิเสธและจะมีค่าเท่ากับ T1 / (T2-T1) ที่ T1 = อุณหภูมิระเหย = 20 ตกลง T2 = ควบแน่น = 298 ตกลง ดังนั้นประสิทธิภาพในกรณีของเราอยู่ที่ 20 / (298-20) = 7.2% เพื่อสร้าง 3.4 MJ ทำให้เป็นของเหลวหนึ่งกิโลกรัมของไฮโดรเจนจะต้องมี 47 MJ (3.4 / 0.072 = 47) นี้เป็น 39.2% ของ LHV พลังงานที่จำเป็นต้องเกิดขึ้นจริงสามารถอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้นเพราะวงจรทำความเย็นจะน้อยกว่าเหมาะ ความร้อนจะยังต้องให้ระเหยของเหลวและก๊าซอุ่นเครื่องก่อนที่จะให้อาหารมันไปยังอุปกรณ์แปลงพลังงานเช่นเซลล์เชื้อเพลิง นี้อาจต้องเพิ่มอีก 3.4 MJ / kg นี้จะทำให้พลังงานที่จำเป็นทั้งหมดในการจัดเก็บไฮโดรเจนเป็นของเหลวจะเป็น 50.4 MJ / kg นี้เป็น 42% ของค่าความร้อนต่ำของไฮโดรเจน การจัดเก็บไฮโดรเจนเหลวเป็นพลังงานอย่างเข้มข้นเป็นไฮโดรเจนบีบอัด.
ใช้ไฮไดรด์โลหะในการจัดเก็บไฮโดรเจนต้องมีขั้นตอนการดูดซึมและขั้นตอนการคาย ขั้นตอนการดูดซึมทั่วไปต้องมีอุปทานของไฮโดรเจน 20 ATM และการกำจัดของประมาณ 7 กิโลแคลอรี / mol (14.6 MJ / kg) ความร้อนของการดูดซึม มันได้รับการแสดงในรูปที่ 1 ว่าพลังงานที่จำเป็นในการบีบอัดไฮโดรเจน 20 ATM ประมาณ 12 MJ / kg (10% ของ LHV) ความร้อนของการดูดซึมจะถูกลบออกจากน้ำหล่อเย็นที่อุณหภูมิประมาณ 10 องศาเซลเซียส ที่อุณหภูมินี้ค่าสัมประสิทธิ์ของประสิทธิภาพการทำงานของระบบระบายความร้อนเป็นเรื่องเกี่ยวกับ five4 พลังงานที่จำเป็นสำหรับระบายความร้อนจะเป็น

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

2 . การเปรียบเทียบเทคนิคกระเป๋ามันได้รับรายงานอย่างกว้างขวางที่ไฮโดรเจนจะเป็นเชื้อเพลิงแห่งอนาคต เนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ของดิน เผาไหม้หมดจดด้วยน้ำเป็นผลพลอยได้เท่านั้น และจะมีน้ำหนักพลังงานสูงสุดบนพื้นฐาน ในความเป็นจริง ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงและพลังงานเท่านั้น ผู้ให้บริการจะต้องผลิตไฮโดรเจนเป็นธาตุ นอกจากนี้ ไฮโดรเจน มีปริมาณที่น้อยมากของพลังงานเป็นปริมาณพื้นฐานและปริมาณนับมากที่สุดเมื่อเชื้อเพลิงถูกจัดเก็บ และขนส่ง จากจุดเมื่อไฮโดรเจนที่จุดเมื่อไฮโดรเจนจะถูกแปลงงาน พลังงานที่ใช้ instorage การขนส่ง และต้องเป็นอย่างน้อยเพื่อเพิ่มพลังงานในการทำงาน กระเป๋าอาจเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในกระบวนการนี้เทคนิคการเก็บปัจจุบันรวมถึงก๊าซไฮโดรเจนอัดก๊าซของเหลวและของแข็งดูดซับ ( เมทัลไฮไดรด์และอื่น ๆ ) การจัดเก็บพลังงานไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่ถูกบีบอัดจะต้องถูกบริโภคไปถึงความดันสูง การบีบอัดก๊าซไฮโดรเจน มีปริมาณพลังงาน ได้รับการประมาณที่สมเหตุสมผล หนึ่งอาจจะใช้สำหรับการบีบอัด equation2 และเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และคอมเพรสเซอร์ พล็อตในรูปที่ 1 ถูกสร้างโดยใช้สมการนี้ และสมมติว่าเซลล์เชื้อเพลิงผลิตไฟฟ้าที่ประสิทธิภาพ 60% ใช้คอมเพรสเซอร์ที่มีประสิทธิภาพ 85% พล็อตนี้แสดงให้เห็นว่าการบีบอัดก๊าซไฮโดรเจนถึง 5 , 000 ปอนด์ ( 340 ATM ) และ 10 , 000 ( 680 เอทีเอ็ม ) จะต้องมี 36 MJ / kg และ 47 MJ / kg เหล่านี้สอดคล้องกับ 30 และ 40% ของค่าความร้อนต่ำ ( lhv ) ของไฮโดรเจน การจัดเก็บไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่ถูกบีบอัดเป็นพลังงานที่เข้มข้นเก็บไฮโดรเจนที่เป็นของเหลว พลังงานต้องเย็น ไฮโดรเจนในสถานะของเหลวเป็นสําคัญ ทฤษฎีความร้อนเย็นไฮโดรเจนจาก 25 องศาเซลเซียส 20 ตกลงและบีบมันให้เหลวประมาณ 3.4 MJ / kg ( 2.94 ที่เหมาะสมและ 0.45 การควบแน่น ) แต่ใช้พลังงานที่แท้จริงสูงขึ้นมาก เนื่องจากความไม่มีประสิทธิภาพของระบบเครื่องทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำมาก น้อยพลังงานที่ต้องการจะคำนวณโดยใช้วงจรการทำความเย็นอุดมคติ กลับการ์โนต์ cycle3 . ประสิทธิภาพของวัฏจักรนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่ร้อนจะถูกปฏิเสธ และเท่ากับ T1 / ( t2-t1 ) ซึ่งระเหยอุณหภูมิ T1 = = 20 ตกลง T2 = อุณหภูมิอิ่มตัว = 298 ค่ะ ดังนั้นประสิทธิภาพในกรณีของเราคือ 20 / ( 298-20 ) = 7.2 % เพื่อสร้าง 3.4 MJ เปื่อยยุ่ยหนึ่งกิโลกรัมของไฮโดรเจนจะต้อง 47 MJ ( 3.4 / 0.072 = 47 ) นี่คือ 39.2 % ของ lhv . พลังงานที่ใช้จริงได้มากขึ้น เพราะรอบเครื่องจะน้อยกว่าในอุดมคติ ความร้อนก็จะต้องระเหยของเหลวอุ่นแก๊สก่อนให้อาหารเป็นอุปกรณ์แปลงพลังงานเช่นเซลล์เชื้อเพลิง . นี้อาจต้องเพิ่ม 3.4 MJ / kg ทั้งหมดนี้ทำให้พลังงานที่ต้องการเพื่อเก็บไฮโดรเจนที่เป็นของเหลวเป็น 50.4 MJ / kg นี้เป็น 42% ของความร้อนต่ำ ค่าของไฮโดรเจน ไฮโดรเจนเหลวที่เก็บเป็นพลังงานเข้มข้นเป็นอัดไฮโดรเจนโดยใช้ เมทัลไฮไดรด์เก็บไฮโดรเจนต้องมีขั้นตอนการดูดซึมและการปลดปล่อยขั้น ขั้นตอนการดูดซึมโดยทั่วไปต้องจ่าย 20 ตู้ ไฮโดรเจน และการกำจัด 7 kcal / mol ( 14.6 MJ / kg ) ความร้อนของการดูดซึม มันได้ถูกแสดงในรูปที่ 1 ที่พลังงานที่จำเป็นในการบีบอัดก๊าซไฮโดรเจน 20 ตู้ ประมาณ 12 MJ / kg ( 10% ของ lhv ) ความร้อนของการดูดซับจะถูกเอาออกโดยเย็นที่อุณหภูมิประมาณ 10 องศาเซลเซียส ที่อุณหภูมิสัมประสิทธิ์สมรรถนะของระบบทำความเย็นคือประมาณ five4 . พลังงานที่จำเป็นสำหรับความเย็นจะ