Trong những năm gần đây, năng lượng hydro đã nổi lên trở lại như một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực năng lượng mới. Ngành công nghiệp hydro đã được liệt kê rõ ràng là một trong những ngành công nghiệp mới nổi then chốt cần phát triển, bên cạnh các lĩnh vực như vật liệu mới và dược phẩm tiên tiến. Các báo cáo nhấn mạnh sự cần thiết phải tích cực phát triển các động lực tăng trưởng mới, bao gồm sản xuất sinh học, hàng không vũ trụ thương mại và kinh tế tầm thấp, đồng thời lần đầu tiên ưu tiên rõ ràng việc đẩy nhanh phát triển ngành công nghiệp hydro. Điều này nhấn mạnh tiềm năng to lớn của năng lượng hydro.
Hiện nay, sản xuất hydro từ than chiếm ưu thế trong cơ cấu cung cấp, chiếm 64%, tiếp theo là hydro phụ phẩm công nghiệp (21%), hydro từ khí tự nhiên (14%) và các phương pháp khác (1%). Điều này cho thấy sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch chiếm ưu thế tuyệt đối ở mức 99%, trong khi "hydro xanh" dựa trên điện phân và các phương pháp khác vẫn còn ở mức nhỏ. Do đó, các trạm tiếp nhiên liệu hydro hiện tại chủ yếu áp dụng mô hình sản xuất-lưu trữ-vận chuyển sau: Các công ty hóa dầu ở vùng sâu vùng xa sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch, nén hydro áp suất thấp (thường là ~1,5MPa) xuống ~20MPa bằng máy nén và lưu trữ trong các rơ moóc ống 22MPa. Sau đó, hydro được vận chuyển đến các trạm tiếp nhiên liệu, tại đó nó trải qua quá trình nén thứ cấp xuống 45MPa cho xe chạy bằng pin nhiên liệu. Mô hình phân mảnh theo không gian này làm tăng chi phí vận chuyển, chi phí thiết bị và thời gian tiêu thụ, trong khi vẫn bị hạn chế bởi sản xuất "hydro xám" phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Hơn nữa, theo quy định hiện hành, hydro được phân loại là hóa chất nguy hiểm dễ cháy nổ. Do đó, các dự án sản xuất hydro chủ yếu tập trung tại các khu công nghiệp hóa chất xa xôi với các yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn và môi trường.
Với công nghệ điện phân tiên tiến, chi phí sản xuất hydro xanh đang dần giảm xuống. Đồng thời, các chính sách môi trường như “đạt đỉnh carbon và trung hòa carbon” đang thúc đẩy hydro xanh trở thành một hướng đi quan trọng cho sự phát triển năng lượng khí trong tương lai. Cơ quan Năng lượng Quốc tế dự đoán rằng đến năm 2030, các công nghệ hydro carbon thấp như điện phân sẽ chiếm 14% thị trường hydro, ảnh hưởng đáng kể đến việc bố trí các trạm tiếp nhiên liệu. Sản xuất dựa trên điện phân, với nguyên liệu đầu vào đơn giản và dễ tiếp cận, cho phép sản xuất hydro vượt ra ngoài các nhà máy hóa chất truyền thống. Việc nén trực tiếp hydro được sản xuất tại chỗ để tiếp nhiên liệu cho xe cộ giúp loại bỏ việc vận chuyển đường dài và nén thứ cấp, giúp giảm đáng kể chi phí kinh tế và thời gian.
Để thích ứng với chuỗi cung ứng hydro dựa trên nhiên liệu hóa thạch phổ biến, hai loại máy nén màng hiện đang chiếm ưu thế trên thị trường: 1) Máy nạp hydro với áp suất nạp ~1,5MPa và áp suất xả 20-22MPa; 2) Máy nén trạm tiếp nhiên liệu với áp suất nạp 5-20MPa và áp suất xả 45MPa. Tuy nhiên, quy trình hai giai đoạn này đòi hỏi sự vận hành đồng bộ của cả hai thiết bị. Hơn nữa, khi áp suất bình chứa hydro giảm xuống dưới 5MPa, máy nén tiếp nhiên liệu sẽ không hoạt động, dẫn đến tỷ lệ sử dụng hydro thấp.
Ngược lại, các trạm sản xuất-tiếp nhiên liệu hydro tích hợp thể hiện hiệu suất vượt trội. Trong mô hình này, hydro từ quá trình điện phân có thể được nén trực tiếp từ ~1,5MPa lên 45MPa bằng máy nén màng đơn, giúp giảm đáng kể chi phí thiết bị và thời gian. Ngưỡng áp suất nạp thấp hơn (1,5MPa so với 5MPa) cũng cải thiện đáng kể việc sử dụng hydro.
Khi công nghệ điện phân phát triển, các trạm hydro tích hợp dự kiến sẽ được áp dụng rộng rãi hơn, thúc đẩy nhu cầu thị trường đối với máy nén màng từ 1,5MPa đến 45MPa. Công ty chúng tôi sở hữu năng lực thiết kế và sản xuất toàn diện để cung cấp các giải pháp tùy chỉnh cho tình huống ứng dụng này. Với tỷ lệ sản xuất hydro xanh ngày càng tăng, các trạm tích hợp được dự đoán sẽ phát triển mạnh mẽ, mở rộng cả triển vọng ứng dụng của máy nén màng và danh mục sản phẩm của chúng tôi, đồng thời cung cấp các giải pháp tiếp nhiên liệu tiên tiến.
Tuy nhiên, việc phát triển các trạm hydro tích hợp và máy nén liên quan vẫn còn nhiều thách thức, bao gồm chi phí điện phân cao, phân loại hóa chất nguy hiểm của hydro và cơ sở hạ tầng hydro chưa hoàn thiện. Việc giải quyết hiệu quả những vấn đề này sẽ rất quan trọng để thúc đẩy các hệ thống năng lượng hydro tích hợp.
Thời gian đăng: 27-02-2025