Custo do hidrogênio líquido

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Sobre custo do hidrogênio líquido

Tipos de Máquinas de Hidrogênio Líquido a Custo Reduzido

Antes de aprofundar os tipos de máquinas de hidrogênio líquido a custo reduzido, é importante saber do que se trata a liquefação de hidrogênio. O processo de liquefazer hidrogênio é chamado de liquefação. Técnicas de baixa temperatura são usadas para transformar o gás hidrogênio em hidrogênio líquido. A capacidade da molécula de hidrogênio de residir em estado líquido é usada para atingir isso.

Devido à enorme demanda por hidrogênio líquido na indústria automotiva (particularmente para veículos elétricos de célula de combustível), aliada ao aumento do uso industrial de hidrogênio em todo o mundo, há uma necessidade urgente de investir em máquinas de liquefação de hidrogênio em grande escala.

Existem três tipos principais de máquinas geradoras de hidrogênio líquido:

  • Caixa Fria

    A caixa fria é um vaso de permutador de calor de design exclusivo. É o local onde o gás hidrogênio troca calor com um refrigerante para criar hidrogênio líquido.

  • Turbinas e Compressores

    Turbinas e compressores desempenham um papel importante em todo o processo de liquefação do ar. O ar é comprimido para remover a umidade e os contaminantes. Quando o hidrogênio é resfriado para menos de 20K, ele começa a condensar, e um compressor criogênico bombeia o hidrogênio líquido para um tanque de armazenamento ou vaso.

  • Refrigerante MR

    Uma parte crucial do processo de liquefação de hidrogênio é a forma de resfriamento criogênico MR (refrigerante misto). Para que o processo de liquefação ocorra, o MR é utilizado em um ciclo de evaporação e condensação para absorver o calor do gás hidrogênio, diminuindo sua temperatura até o ponto de liquefação, e o resfriamento é fornecido pelo MR. Sistemas de resfriamento compactos e eficientes para liquefação de hidrogênio em escala industrial são candidatos ideais para essa tecnologia.

Especificação & Manutenção de Hidrogênio Líquido

Tipicamente, o elemento chave para o custo do hidrogênio líquido são suas tolerâncias, especificações e características. Algumas especificações importantes e suas tolerâncias são as seguintes:

  • Pureza: Para proteger suas aplicações, a pureza do hidrogênio líquido é crítica. O requisito mínimo de pureza para o hidrogênio usado nas indústrias química e farmacêutica é geralmente 99,9% (ou 3 ppm de impurezas totais). Para certas aplicações de células de combustível de alto desempenho, pode ser necessária uma pureza de 99,999% (ou 1 ppm de impurezas totais).
  • Temperatura: O hidrogênio líquido é um líquido extremamente frio com um ponto de ebulição de -252,9°C (-423,22°F). O hidrogênio se transforma em líquido nessa temperatura extremamente baixa. Para eficiência de transporte e liquefação, é vital manter o hidrogênio nessa temperatura.
  • Vazão: Para uso industrial, a vazão de hidrogênio é crítica. Geralmente é medida em metros cúbicos normais por hora (Nm³/h) ou pés cúbicos por minuto (CFM). A vazão determina a quantidade de hidrogênio entregue por unidade de tempo para apoiar processos químicos, linhas de produção ou outras aplicações.
  • Permeação de Hidrogênio: O hidrogênio líquido é tipicamente transportado e armazenado em vasos de pressão isolados. Mas, vazamentos podem ocorrer através de orifícios, rachaduras ou falhas. Portanto, o custo do hidrogênio líquido variará dependendo de sua taxa de perda de permeação por unidade de tempo. Um padrão típico para vazamento de hidrogênio em vasos de pressão é 0,1%/24h.
  • Capacidade de Armazenamento: Isso é pertinente para uso recorrente ou armazenamento. As empresas geralmente precisam armazenar grandes volumes de hidrogênio quando não o estão usando imediatamente, como durante o fim de semana ou durante períodos de inatividade. Nesses casos, seria necessário um tanque de armazenamento com alta capacidade de armazenamento para minimizar custos. Por outro lado, um tanque com menor capacidade de armazenamento pode ser adequado para volumes menores.
  • Classificação de Pressão: Isso indica a pressão máxima que o vaso de pressão pode suportar. Para garantir que ele possa conter hidrogênio líquido em alta pressão com segurança. Por exemplo, uma planta química que usa hidrogênio como matéria-prima em alta temperatura e pressão, mas não é processada imediatamente, precisa de um tanque de armazenamento de hidrogênio com alta classificação de pressão.

Usar um gerador de hidrogênio líquido implica mais do que apenas sua instalação. Os compradores precisam saber como manter adequadamente o combustível de hidrogênio para mantê-lo sustentável e também utilizável para necessidades futuras. Aqui estão algumas dicas úteis de manutenção para armazenar o combustível com segurança.

  • Armazenamento Adequado: Esta é uma obviedade. A primeira etapa para manter adequadamente o hidrogênio líquido é mantê-lo no lugar certo. Mais uma vez, o gás precisa ser alojado em vasos de armazenamento isolados a vácuo, também conhecidos como recipientes criogênicos. Isso mantém os vazamentos sob controle.
  • Verificações de Segurança: Inspeções de segurança regulares precisam ser feitas. Isso é para garantir que os tanques de armazenamento não tenham vazamentos e que as mangueiras ou válvulas não estejam danificadas. Efetue reparos em quaisquer equipamentos que mostrem sinais de depravação rapidamente. Desta forma, tanto o usuário quanto o meio ambiente estão seguros.
  • Monitoramento de Pressão: É necessário monitorar regularmente a pressão de armazenamento para manter o hidrogênio líquido. Fazer isso ajuda a evitar a fervura e também mantém o gás em um nível consistente. Observe que os níveis de pressão podem flutuar devido a alterações de temperatura e demanda. É mais importante monitorar constantemente os níveis de pressão.
  • Manutenção do Sistema: A manutenção regular dos sistemas de armazenamento e distribuição também é necessária. Isso inclui a limpeza e a purga dos tanques de armazenamento, bem como do sistema de transporte. Assim como a inspeção e o monitoramento regulares, isso ajuda a evitar vazamentos e garante a segurança operacional.

Usos de hidrogênio líquido

  • Combustível de foguete:

    O hidrogênio líquido é usado em foguetes como combustível para lançamento espacial. Quando combinado com oxigênio líquido, forma um propelente que fornece alta propulsão para permitir que o foguete supere a força gravitacional da Terra, de modo que ele possa ser lançado ao espaço.

  • Indústria da aviação:

    As empresas aéreas estão pesquisando como o hidrogênio líquido a custo reduzido pode ser usado como combustível de avião. Mas isso ainda não é uma realidade. Atualmente, é aplicado para alimentar os motores a jato de aeronaves militares - principalmente caças. Os caças o usam para resfriar os motores. O resfriamento dos motores com hidrogênio líquido aumenta o desempenho dos motores e faz com que a aeronave acelere rapidamente a grandes velocidades.

  • Nave espacial:

    O hidrogênio líquido é uma fonte de energia para espaçonaves, satélites e sondas espaciais, fornecendo a eles a energia para operar e realizar missões científicas no espaço.

  • Refrigeração criogênica:

    O hidrogênio líquido é usado em sistemas de refrigeração criogênica devido ao seu alto ponto de ebulição. Ele serve como um refrigerante para refrigerar e preservar coisas em temperaturas extremamente baixas.

  • Indústria eletrônica:

    Na fabricação de eletrônicos, o hidrogênio líquido é usado para criar uma atmosfera que é redutora durante a fabricação de semicondutores e filmes finos. Isso é importante para a produção de componentes eletrônicos de alto desempenho.

  • Célula de combustível de hidrogênio:

    Quando o hidrogênio sofre uma reação química em células de combustível para produzir eletricidade, o hidrogênio líquido é a forma de armazenamento do hidrogênio. A eletricidade gerada pela célula de combustível pode ser usada para alimentar veículos, eletrônicos portáteis e outros dispositivos eletrônicos. Além disso, o único subproduto do processo é o vapor de água. Isso torna a tecnologia de célula de combustível de hidrogênio uma solução de energia ecologicamente correta.

  • Processos de hidrogenação:

    Em reações de hidrogenação, o hidrogênio líquido serve como doador de hidrogênio. Essas reações ocorrem na indústria alimentícia, indústria farmacêutica e indústria petroquímica. Por exemplo, na indústria alimentícia, a hidrogenação é usada para converter óleos vegetais insaturados em gorduras sólidas saturadas. Isso é feito para melhorar a estabilidade de armazenamento e o processo de fusão dos óleos.

Como escolher hidrogênio líquido a custo reduzido

A demanda por hidrogênio líquido deve aumentar. No entanto, o custo de fornecimento deve ser considerado, pois influenciará as margens de lucro esperadas ao vender para os usuários finais.

Seja comprando quantidades pequenas ou grandes, é importante trabalhar com um fornecedor que possa atender a requisitos específicos. Fatores como pureza, condições de armazenamento, método de transporte e regulamentos de segurança influenciarão o tipo de fornecedor que se deve procurar.

Ao negociar custos, é importante procurar fornecedores que possam oferecer soluções de armazenamento e transporte otimizadas para manter os custos da cadeia de suprimentos baixos. Fornecedores com redes de distribuição extensas garantirão que não haja atrasos no trânsito, levando a um processo de produção mais eficiente no final do comprador. Tanques criogênicos em escala industrial são frequentemente usados para armazenar hidrogênio líquido em temperaturas extremamente baixas, e caminhões-tanque criogênicos são usados para seu transporte.

Indústrias em alta demanda, como aeroespacial, automotiva e energia, estão atualmente usando hidrogênio líquido, o que pode fazer com que o preço do produto aumente. Os compradores que desejam investir nesse produto devem pesquisar a reputação do fornecedor e a qualidade do produto.

Escolher o fornecedor certo dará aos compradores força de negociação em relação aos preços, e eles podem procurar fornecedores que ofereçam descontos em pedidos em massa.

Perguntas frequentes

P1: Quais são os três principais tipos de tanques de armazenamento de hidrogênio líquido?

A1: São tanques atmosféricos, tanques pressurizados e tanques criogênicos.

P2: Quais são as tendências atuais na demanda de hidrogênio líquido?

A2: A demanda global por hidrogênio líquido está crescendo rapidamente na transição energética e na descarbonização.

P3: Qual é o crescimento projetado do mercado de hidrogênio líquido?

A2: Espera-se que o mercado de hidrogênio líquido cresça a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 24,7% de 2022 a 2029.

P4: Quais são alguns dos motores do mercado de hidrogênio líquido?

A2: O mercado de hidrogênio líquido de produtos aéreos é impulsionado por fatores como a crescente demanda de várias indústrias, o foco crescente em soluções de energia sustentáveis e o desenvolvimento de ecossistemas de hidrogênio.

P5: Qual é a eficiência de custo da produção e armazenamento de hidrogênio?

A2: A produção, a tecnologia de célula de combustível e a eficiência de armazenamento de hidrogênio líquido dos produtos aéreos de hidrogênio líquido desempenham um papel crucial na eficiência de custo da energia de hidrogênio.

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