手頃な価格で水素を生成できる効率的な水素発生装置

米国オレゴン州ベンドにある Element 1 Corp は、手頃な価格のオンサイトでオンデマンドの水素製造を実現するメタノール水素発生装置の開発における世界的リーダーです。 エレメント 1 の技術チームは、水素生成、水素精製、燃料電池における 140 年以上の経験を活かし、現在入手可能な中で最もコンパクトで最高効率の水素生成装置を実現しました。

水素の製造は難しくないが、水素（圧縮または液体）の輸送は高価で困難であることを認識し、要素 1 で使用されるアプローチは、使用時にメタノールと水の混合物を高純度の水素に変換することです。 製品水素は、低温高分子電解質膜 (PEM) 燃料電池および燃料電池車の車載貯蔵シリンダーに分配する圧縮水素の ISO 14687-2019 純度仕様を満たすかそれを超えています。 一般的な製品の水素純度は、水素 >99.997%、CO 含有量 <0.2 ppm (乾燥基準) です。 不純物は 30 ppm 未満のメタンであり、約 40 ppm ～ 70 ppm の水蒸気が含まれています。

1 日あたり 4kg の水素から 1 日あたり最大 390kg の水素までの 3 つの製品モデルを備えた要素 1 水素発生装置は、高効率の熱化学プロセスを使用して動作し、最大 84% のエネルギー効率を達成し、その結果、水素コストが低くなります。使用。 たとえば、メタノールの価格が 1 トンあたり 400 ドルの場合、生成される水素のコストは水素 1 kg あたり 3 ドル未満になります。 必要な電力はごくわずかで、最大の水素発生装置の最大水素出力で 1 kW 未満、またはユーザーに供給される水素 1 kg あたり約 0.1 kWh 未満です。 これは、一般的な水電解装置と比較して 500 分の 1 の電力です。

さらに、大型の水素発生装置であっても物理的なサイズは小さく、完全に自己完結型です。 たとえば、M/L18 は 1 日あたり 235kg の水素を供給できると評価されており、サイズはわずか 879 mm (W) x 2,080 mm (D) x 1,380 mm (H) なので、車両 (中型など) に取り付けるのが実用的です。 -義務トラックまたは大型トラック）または船舶。 M/L18 水素発生器は、公称 140 kW ～ 150 kW の燃料電池モジュールとうまく組み合わせます (L の指定は定置型アプリケーションを示し、M の指定はモビリティ アプリケーションを示します)。

L18 とその大型バリエーションは、バッテリー電気自動車 (BEV) 充電ステーション、データ センター、商業、オフグリッド開発、一時的または可搬性の電力、重要な電力などのアプリケーション向けの分散型発電 (一次およびバックアップ) の可能性も示しています。インフラストラクチャー。 これらすべての用途は、石油燃料 (ガソリン、ディーゼル、航空燃料) を配布するために開発された既存のインフラストラクチャーを使用して、液体メタノールを輸送することが容易で低コストであるという利点を享受しています。

自給式発電製品のアーキテクチャは単純であり、圧縮水素の供給を利用する従来の燃料電池発電水素発生装置とはわずかな違いがあるだけです。 図 1 は、電気自動車の充電に使用されるエレメント 1 のデモンストレーション システムの 3D モデルです (図 2 および 3 も参照)。 主要コンポーネントは改造された 10 フィートの輸送コンテナ内に設置され、L18 水素発生器 1 台、PowerCell PS200 燃料電池モジュール 1 台、Zinc Five ニッケル亜鉛バッテリー バンク (96 kWh) が含まれます。 パワーエレクトロニクスと冷却（燃料電池用）は外部にあります。

L18 の最大定格水素出力 (1 日あたり 235kg の水素) では、燃料電池モジュールは正味約 143kW になります。 これは、3 本のレベル 2 BEV 充電ケーブルと Tesla レベル 3 充電ケーブルをすべて同時に動作させるのに十分な電力です。 発電機の能力を最大限に発揮するために、多くの建築用途に必要な電力を代表する 480 VAC / 三相出力も備えています。 ニッケル亜鉛電池は熱暴走や発火を起こさないという本質的な安全性を備えているため、リチウムイオン電池ではなくニッケル亜鉛電池の化学的性質が選択されました。