Geradores de hidrogénio eficientes para produção de hidrogénio acessível

Localizada em Bend, Oregon, EUA, a Element 1 Corp é líder global no desenvolvimento de geradores de metanol em hidrogênio para produção de hidrogênio acessível, no local e sob demanda. Com base em mais de 140 anos de experiência em geração de hidrogênio, purificação de hidrogênio e células de combustível, a equipe técnica da Element 1 alcançou o gerador de hidrogênio mais compacto e de maior eficiência disponível atualmente.

Reconhecendo que a produção de hidrogénio não é difícil, mas o transporte de hidrogénio (comprimido ou líquido) é caro e desafiador, a abordagem utilizada pelo Elemento 1 é converter uma mistura de metanol e água em hidrogénio de alta pureza no ponto de utilização. O produto hidrogênio atende ou excede as especificações de pureza ISO 14687-2019 para células de combustível de membrana eletrolítica polimérica (PEM) de baixa temperatura, bem como hidrogênio comprimido para distribuição em cilindros de armazenamento a bordo para veículos com célula de combustível. A pureza típica do hidrogênio do produto é >99,997% de hidrogênio com <0,2 ppm CO (base seca). A impureza é o metano a <30 ppm e há cerca de 40 ppm a 70 ppm de vapor de água.

Com três modelos de produtos que variam de 4 kg de hidrogênio por dia até 390 kg de hidrogênio por dia, um gerador de hidrogênio Element 1 opera usando um processo termoquímico altamente eficiente e atinge eficiência energética de até 84%, resultando em baixo custo de hidrogênio no ponto de produção. usar. Por exemplo, com o metanol ao preço de 400 dólares/tonelada métrica, o custo do hidrogénio produzido é inferior a 3 dólares/kg de hidrogénio. A energia eléctrica necessária é insignificante, menos de 1 kW na produção máxima de hidrogénio nos maiores geradores de hidrogénio, ou cerca de 0,1 kWh/kg de hidrogénio entregue ao utilizador. Isto representa 500 vezes menos energia elétrica em comparação com eletrolisadores de água típicos.

Além disso, mesmo os geradores de hidrogénio maiores são pequenos em tamanho físico e totalmente autónomos. Por exemplo, o M/L18 é classificado para fornecer 235 kg de hidrogênio por dia e tem apenas 879 mm (W) por 2.080 mm (D) por 1.380 mm (H), tornando-o prático para instalação em um veículo (por exemplo, médio). -caminhão de serviço pesado ou pesado) ou embarcação marítima. O gerador de hidrogênio M/L18 combina bem com um módulo de célula de combustível nominal de 140 kW a 150 kW (a designação L indica aplicações estacionárias e a designação M indica aplicações de mobilidade).

O L18 e suas variantes maiores também mostram potencial para geração distribuída de energia elétrica (primária e reserva) para aplicações, incluindo estações de carregamento de veículos elétricos a bateria (BEV), data centers, comércio, desenvolvimentos fora da rede, energia temporária ou transportável e sistemas críticos. a infraestrutura. Todas essas aplicações se beneficiam da facilidade e do baixo custo de transporte de metanol líquido utilizando a infraestrutura existente que foi desenvolvida para distribuição de combustíveis de petróleo (gasolina, diesel, combustível de aviação).

A arquitectura do produto autónomo de geração de energia eléctrica é simples, com apenas pequenas diferenças para um gerador de hidrogénio de energia de célula de combustível convencional que utiliza um fornecimento de hidrogénio comprimido. A Figura 1 é um modelo 3D de um sistema de demonstração no Elemento 1 usado para carregar carros elétricos (ver também Figuras 2 e 3). Os principais componentes são instalados dentro de um contêiner de transporte modificado de três metros e incluem um gerador de hidrogênio L18, um módulo de célula de combustível PowerCell PS200 e um banco de baterias de níquel-zinco Zinc Five (96 kWhrs). A eletrônica de potência e o resfriamento (para a célula de combustível) são externos.

Na produção máxima de hidrogênio nominal para o L18 (235 kg de hidrogênio por dia), o módulo de célula de combustível produzirá cerca de 143 kW. Esta é energia mais do que suficiente para operar os três cabos de carregamento BEV de nível 2, mais o cabo de carregamento Tesla nível 3, todos ao mesmo tempo. Para demonstrar a capacidade total do gerador de energia, ele também é equipado com uma saída trifásica/480 VCA representativa da energia necessária para muitas aplicações prediais. A química da bateria de níquel-zinco foi selecionada em vez das baterias de íon-lítio devido à segurança inerente das baterias de níquel-zinco – elas não sofrerão fuga térmica e combustão.