面向绿氢产业的半导体解决方案

近年来,各国政府和工业界大举转向发展氢能:世界各国政府在制定国家发展目标和建立国际合作伙伴关系时,纷纷认识到氢能对于遏制气候变化的核心作用。世界各地的专家都认为,氢能有望提高能源体系的灵活性,同时降低对日益枯竭的化石资源的依赖。绿氢技术创新和突破将帮助人类实现气候保护目标,推动整个社会的可持续发展。

这种化学元素确实具有多方面应用潜力:除作为一种多用途能源之外,氢还可以用作能量载体,用作大规模储能介质,或者用于汽车燃料电池。譬如,用于燃料电池,氢产生的排放物仅为水蒸汽和热空气。然而,尽管许多科技公司都在努力解决与氢能技术相关的各种挑战,但关键是使用绿氢,即,利用可再生能源制得的、经济划算的氢。因此,加快发展可再生能源发电和大规模建设电解制氢产能是发展真正可持续的氢能经济的先决条件。英飞凌蓄势待发,愿鼎力支持这一转变。

 

深入了解: 英飞凌关于发展绿色氢能的意见书

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绿氢应用领域广泛

在诸如冶金、水泥或供暖等许多能耗特别高的行业,绿氢有望大规模取代化石燃料化工部门(如塑料合成)和农业部门(如化肥)亦是如此,它们将大量使用氢。使用氢燃料电池也是交通运输部门实现脱碳的重要途径,如用于火车、卡车、船舶等。在发电领域,诸如太阳能发电和风力发电等可再生能源发电正在迅猛扩张。但风光发电依赖于日照和天气条件,因此,使用氢作为存储介质的大规模储能装置也变得越来越重要。在所有这些领域,能源利用效率是关键,这意味着需要借助半导体解决方案,尽可能地降低能源转换或传输过程中的损耗。

利用可再生能源,结合使用英飞凌提供的高能效功率半导体,是大规模生产绿氢的关键杠杆。从这个角度来讲,英飞凌在推动绿氢经济发展中起到了决定性作用——全方位、全过程助力攻克技术挑战。核心问题是:能够作出哪些有意义的技术贡献,帮助成功利用绿氢朝着脱碳社会转型?作为适用于风力发电系统和光伏逆变器的功率半导体的领先制造商,英飞凌可助力实现可再生能源发电,这是生产绿氢的关键。 大规模工业化生产绿氢离不开功率半导体:基于功率半导体的电解技术可将水分解成基本成分,这是主要制氢技术之一。在这个过程中,可再生能源电力与英飞凌高能效功率半导体珠联璧合,提供了重要的杠杆作用,因为生产绿氢的电解过程需要很大的直流电(DC)。这意味着必须首先借助英飞凌大功率半导体,将来自电网的交流电(AC)转换为直流电。多个同步大功率开关可实现超过50兆瓦的综合系统性能。 英飞凌功率半导体可以高效地将电网供给的交流电(AC)转换为直流电(DC),或者对与电解装置相结合的太阳能发电装置产生的直流电进行调节,从而促进高能效供电。通过这种方式,英飞凌功率半导体不仅可以增加太阳能电池板的发电量,还可以帮助最大限度地降低输电损耗。 英飞凌解决方案有助于以高能效方式利用绿氢,如在交通运输领域。从在燃料电池中产生电力,到在驱动电机中转换电力,以及在发生漏气、短路、热失控等危险情况时将系统切换至安全状态,英飞凌元器件是监控整个系统过程的关键组件。为此,英飞凌提供了必要的传感器(气体、压力、电流、速度)、用于监测蓄电池和燃料电池的专用IC,以及广博的汽车级单片机产品系列,这些是专门针对安全关键型实时应用开发的产品。 与现代生活的许多方面一样,在绿氢生产、运输和消费等各个领域,无处不在的连接发挥着至关重要的作用。用于无线技术(如Wi-Fi或蓝牙®)的英飞凌半导体是许多超低功耗连接解决方案的支柱,这些解决方案仅需最低能耗即可实现最高安全性和最先进的互通通信服务。

交通运输部门利用氢能技术实现二氧化碳减排目标

交通运输部门在实现二氧化碳减排总体目标方面有着举足轻重的地位。作为汽车半导体行业市场领袖,英飞凌是推动电动汽车发展的重要力量,已经为汽车行业迈向零碳交通作出积极贡献。为助力不同类型运输方式实现脱碳,蓄电池电动汽车和氢燃料电池电动汽车都有其用武之地。第一批氢动力客运列车已经在欧洲驶上轨道,我们很快还将看到氢能用于商用车辆,如卡车,以对电力驱动形成补充。一般而言,氢燃料电池驱动很可能是重型长途卡车的首选方案,而蓄电池电力驱动则将成为轻型商用车和乘用车领域占主导地位的解决方案,它们提供长达400公里续航里程。

英飞凌发现:氢能——能源转型的推进力量?

 

英飞凌费拉赫工厂现场制取绿氢

工业界仍需解决绿氢生产、储存、运输和使用等领域面临的关键挑战,才能充分挖掘氢能潜力,实现净零排放能效。第一个挑战无疑是可再生能源发电大幅扩张,这为生产绿氢打下了基础。此外,将绿色电力转化为氢能,需要一个拥有大规模电解产能的大型基础设施。

英飞凌致力于到2030年实现碳中和,我们正朝着这个目标前进,我们将使用绿氢来满足半导体行业本身对氢气的需求。芯片制造过程需要使用氢气作为载体和工艺气体,因此,芯片需求增长意味着对高纯度氢气的需求也随之增加。于是,英飞凌将携手林德,在位于奥地利费拉赫的英飞凌生产基地建设一座现场制取绿氢的电解装置,这将是半导体行业的首创之举。

 

为绿氢生产和消费提供广博的产品组合

英飞凌半导体解决方案为发展可持续氢能经济提供了支撑,可在氢能供应链的每个环节发挥重要作用。探索我们面向绿氢产业的产品组合:

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